65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

CONSTRUÇÃO DE EQUIPAMENTO MEDIDOR DE TRAJETÓRIA SOLAR

Lucas Bezerra de Oliveira - Aluno do Curso Técnico Integrado em Eletromecânica José Alves do Nascimento Neto - Professor Dr. - Área de indústria – IFPB Cajazeiras Carlos Henrique Alencar Almeida - Professor – Área de indústria – IFPB Cajazeiras

INTRODUÇÃO:

A queima de combustíveis fósseis, que hoje são os mais utilizados na geração de energia, seja em automóveis ou em indústrias ou mesmo no consumo residencial, constitui-se um dos grandes emissores de poluentes. As medidas indicadas a se tomar são as utilizações de energias renováveis nas quais está incluída a energia solar. Com a intenção de saber o potencial energético da radiação solar na cidade de Cajazeiras faz-se necessário analisar a trajetória solar na supramencionada cidade e o número de horas de insolação. Para tanto, foi desenvolvido um equipamento baseado na análise da sombra projetada por um pino central em uma carta solar estereográfica, através do qual obtivemos a altura e o azimute solar. Com estes dados podemos obter a posição do sol em um dado instante ou mesmo a trajetória desenvolvida pelo sol em qualquer dia do ano. A determinação da trajetória solar pode ser obtida por meio de simulação através de programas específicos que plotam a carta solar para uma dada latitude, ou mesmo a partir de cálculos baseados em equações que determinam a posição do sol em qualquer latitude, dia e hora do ano.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Desenvolver um equipamento para medição da trajetória solar e do número de horas de insolação, que permitirá, através da sombra de um pivô central e uma carta solar, determinar a posição do sol, favorecendo, dessa forma, um melhor aproveitamento da energia disponibilizada pela radiação solar.

MÉTODOS:

O equipamento construído consiste em uma plataforma de madeira (Madeirite) sobre um tripé regulável e rotativo. Nessa plataforma foram colocadas duas mangueiras laterais em dois eixos perpendiculares, possibilitando, dessa forma, que a plataforma fosse colocada em nível horizontal. Sobre esta tábua é fixada a carta solar medindo 19 cm de raio e com 38 círculos concêntricos um a cada 0,5 cm sendo 19 vermelhos e 19 pretos. Também foram traçadas retas radiais partindo do centro da folha, uma a cada 10º usando transferidor. No centro da tábua encontra-se um parafuso cuja sombra projetada na carta permite obter a altura e azimute solar. Essas duas informações juntas nos fornece a posição do sol no local onde o equipamento se encontra. O equipamento construído dispõe de dois tipos de parafusos diferentes um de 5.33 cm e outro de 1,98cm. Para os círculos em vermelho utiliza-se o parafuso menor que é utilizado nas horas de nascer e por do sol em que a sombra projetada é maior devido ser os menores ângulos formados pelo raio de sol e a superfície da plataforma. O maior é utilizado nos horários entre esses dois intervalos onde a sombra projetada pelos raios é menor. O equipamento também é composto por uma bússola, utilizada para o alinhamento do equipamento com o norte geográfico.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Após a construção do equipamento, esse foi validado a partir de resultado teórico do cálculo da posição do sol através de fórmulas matemáticas, que dependem das seguintes variáveis como: latitude, longitude, declinação, altitude ou inclinação do sol, dia do ano, o LSTM (Tempo Local Standard do Meridiano), LST (Tempo Local Solar) etc. Com esse cálculo foi encontrado o valor de 53,08 graus de altura e 74,04 de azimute solar e, com esses dados foi feita a comparação com os dados obtidos na medição. Para a realização da medida o equipamento foi devidamente nivelado na horizontal e alinhado através da bússola com o polo norte geográfico e foi realizada a medição da altura e o azimute solar no instante 14:00 horas do dia primeiro de abril (dia de número 91) na latitude -6,88 graus, e longitude 38,56 que corresponde à cidade de Cajazeiras no estado da Paraíba. O valor obtido na medida foi de 52,85 graus de altura e 70 graus de azimute, a comparação entre o valor medido e o valor teórico evidencia que o equipamento possibilita ao usuário uma informação bem próxima ao valor esperado e, portanto, pode ser utilizado para se obtenção da trajetória solar em uma dada localidade. Possibilitando assim a análise de sombra e de ângulo de incidência de irradiação solar.

CONCLUSÕES:

Depois de ter feito a validação do equipamento, percebeu-se que ele possibilita uma medida aproximada do valor esperado, a margem de erro obtido no teste do equipamento foi de apenas 0,43% na altura e de 5,45% no azimute, podendo esse erro ser proveniente de uma interferência eletromagnética do terreno ou de uma malha de aterramento ligada a um para-raios nas proximidades do lugar onde o equipamento foi montado. Apesar da margem de erro apresentada ser bastante baixo, esta margem de erro pode ser diminuída a partir da precisão do alinhamento do equipamento com o norte geográfico da terra.

Palavras-chave: Trajetória solar, Polo geográfico da terra, Carta estereográfica.