Temperatura do globo negro: estimativa e métodos alternativos de baixo custo para medições em ambientes externo e interno

Abstract

O índice de temperatura de globo e umidade (ITGU) é um índice de conforto térmico obtido através de um cálculo que envolve temperatura do ar, umidade do ar e de energia térmica radiante proveniente do ambiente. Para sua determinação são necessários dados instrumentais fornecidos por um termohigrômetro (umidade do ar (UR) e temperatura do ar (T)) e de um termômetro de globo negro (temperatura do globo negro - Tg). O termômetro de globo negro é composto de um sensor envolto de uma esfera oca de cobre pintada de preto que possui um custo elevado para aquisição, ao contrário de um termômetro. Por isso, este trabalho objetivou analisar a eficiência nos registros de temperatura do globo negro e, consequentemente, do ITGU, com uso de três materiais alternativos pintados em preto fosco: garrafa pet (GP), bola de plástico (BP) e pote de vidro (PV). As coletas horárias de Tg com materiais alternativos e com termômetro de globo negro comercial, modelo TGD-200 da Instrutherm (considerado como padrão) foram feitas das 10:00 às 16:00 (considerado como período diurno) entre 16/09/2020 e 06/05/2021, na área da estação meteorológica do CCA/UFSC. Juntamente com registros de temperatura do ar e umidade relativa foi obtido o ITGU em ambiente externo e interno. No ambiente externo, os dados foram analisados separadamente de acordo com a nebulosidade (céu claro, parcialmente nublado e nublado) e indiferente da nebulosidade. No ambiente interno, os instrumentos comerciais (Tg, T e UR) e com materiais alternativos foram instalados dentro do abrigo meteorológico. A comparação de Tg e ITGU obtida com instrumento padrão com os materiais alternativos foi feita aplicando o teste t-Student entre as médias do período diurno e entre as médias dos valores máximos diurnos nos ambientes interno e externo. A regressão linear simples e/ou polinomial de 2º ordem foi usada visando correlacionar e, consequentemente, obter equações para estimativa de Tg, usando dados de temperatura do ar. Ademais, seis índices estatísticos foram usados para avaliar o desempenho das medidas de Tg com os materiais alternativos nas diferentes situações em termos de nebulosidade e ambiente interno/externo. Os resultados mostram que é possível estimar a temperatura do globo negro média para o período diurno e o seu valor máximo diário usando dados de temperatura do ar em ambiente externo e, principalmente, interno. É viável usar mini garrafa PET e/ou pote de vidro pintados de preto fosco, para medir com um ‘ótimo’ desempenho a temperatura do globo negro. O ITGU médio para o período diurno ou no momento mais quente do dia, pode ser calculado usando Tg com mini garrafa PET em ambiente externo, e preferencialmente, em ambiente interno.