padronizada de ensaios SST, figura 3, pg. 35).
A tabela 14 foi elaborada um balanço de incertezas para a medição da radiação difusa de 120 W/m2 (radiação que é utilizada, junto com a radiação global de 800 W/m2, para traçar a curva de eficiência padronizada de ensaios QDT, normalizada para as condições de contorno de ensaios SST, item 6.5.1).
3.1 Memorial para o balanço de incertezas de medição da radiação global
Incerteza de aliasing
Para identificar efeitos de aliasing, foi medida a radiação global com o intervalo de medição de 1 s durante 3 semanas e foram observados nestas medições variações no sinal da radiação com freqüências não inferiores a 0,0025 Hz, que corresponde a intervalos maiores que 400 s. Segundo o teorema de sampling (IFEACHOR & JERVIS, 1993), a freqüência de medição deve ser superior a duas vezes a freqüência do sinal medido, obtendo assim um intervalo de medição máximo de 200 s. Com o intervalo de medição de 6 s, utilizado no ensaios, não é preciso considerar as incertezas originadas pelo efeito de aliasing.
Repetitividade
Como a repetitividade é uma incerteza aleatória, e as incertezas de efeitos aleatórios já são consideradas pela regressão, não é necessário de considerá-las neste balanço de incertezas.
Incerteza de calibração (Cal)
Utilizou se a incerteza combinada do balanço de incerteza de calibração e os graus de liberdade efetivos obtidos neste balanço de incertezas (tabela 12).
Deriva temporal do transdutor (DtPa)
Considerando uma nova calibração dos piranômetros CM10 a cada ano, obtém-se para este intervalo uma deriva temporal de ± 0,5% por ano27, que corresponde a 4 W/m2, relativo à radiação de 800 W/m2.
Resposta direcional em função dos ângulos zênite e azimute (Rd)
Relaciona-se a incerteza de ± (0 a 2)% do transdutores CM11 e CM10 [que aparece em medições com ângulos zenitais de (0 a 60°), que correspondem aos ângulos dos ensaios QDT] à radiação média de 800 W/m2, obtém-se uma incerteza de ± 16 W/m2 para a resposta direcional.
Offset provocado pela variação da temperatura ambiente (OS I)
Este offset é especificado em ± 2 W/m2 para o transdutor CM11(e CM10) 22.
Offset provocado pela radiação de onda longa do céu (OS II)
Este efeito é especificado em ± 7 W/m2 para o piranômetro CM11(e CM10) 22.
Deriva térmica (Dter)
O piranômetro CM11(e CM10) tem uma incerteza de ± 1 % na faixa de (0 a 40)°C 28 . Relaciona-se estas derivas térmicas do piranômetro CM11/CM10 à radiação de 800W/m2, obtendo-se uma deriva térmica de ± 8 W/m2.
Resposta espectral (Es)
Nos dados técnicos do manual do piranômetro CM11 o fabricante especifica incertezas de ± 2 % para medições no espectro de (0,35 a 1,5) μm. Nesta faixa de espectro localizam-se aproximadamente 95% da radiação terrestre solar29. Considerando que os 5% restantes da radiação solar são medidos com incertezas superiores, estimadas em 10 %, obtém-se a estimativa total de ± 2,5 % como incertezas da resposta espectral, que correspondem à 20 W/m2, relacionado a 800 W/m2.
27 Anexo 1, CM Series Specifications, CM3, CM6B, CM11, CM21, CM22
28 KIPP&ZONEN (2000) Instruction manual CM11 pyranometer, pagina 21, figura 8 29 KIPP&ZONEN (2000) Instruction manual CM11 pyranometer, pagina 11, figura 3
Não linearidade
O fabricante especifica para a faixa de (0 a 1000) W/m2 uma incerteza de não
linearidade de ± 0,6 % para o piranômetro CM1122, que corresponde a 4,8 W/m2.
Incerteza gerada pela montagem inclinada do piranômetro
Esta incerteza é especificada pelo fabricante em ± 0,2 % 27
, que corresponde a ± 1,6 W/m2, relacionada a 800 W/m2.
Incerteza de calibração da unidade de medição
Não é necessário de considerar estas incertezas.
Resolução do sistema de medição do HP34970A
Fazendo-se os mesmos cálculos da calibração dos piranômetros, obtém-se ± 0,01 W/m2 como incerteza de resolução.
Incerteza da deriva temporal do HP34970A
Considerando uma nova calibração dos componentes do sistema de medição a cada ano, obtém-se pela especificação do fabricante da unidade de medição HP34970A duas derivas temporais, que são 0,01 % da leitura e 0,001 % da faixa de medição (Anexo1, dados técnicos do HP34970A) e corresponde a (0,6 e 1) μV, relacionando- se estes valores à leitura máxima26 de 6 mV, e ao final da faixa de medição de 100 mV. Dividindo-se o coeficiente de sensibilidade de 5,0056 μV/Wm-2, obtém-se uma incerteza de (0,12 e 0,2) W/m2, resultando em 0,32 W/m2.
Incerteza do conversor A/D
Fazendo-se os mesmos cálculos da calibração dos piranômetros, obtém-se ± 0,0202 W/m2 como incerteza de resolução.
Autozero OFF; Incerteza da deriva térmica; Incerteza gerada pelo cabo
Estas incertezas são desconsideráveis ou desprezíveis como as destes itens obtidos pela calibração.
Tabela 13: Balanço de incertezas da medição da radiação global de 800 W/m2 com o piranômetro CM10 Cal 22,32 normal 2,00 11,16 ∞ DtPa 4,00 uniforme 1,73 2,31 ∞ Rd 16,00 uniforme 1,73 9,24 ∞ OS I 2,00 uniforme 1,73 1,15 ∞ OS II 7,00 uniforme 1,73 4,04 ∞ Dter 8,00 uniforme 1,73 4,62 ∞ NL 6,00 uniforme 1,73 3,46 ∞ ReE 20,00 uniforme 1,73 11,55 ∞ MIn 1,60 uniforme 1,73 0,92 ∞ R 0,01 uniforme 1,73 0,01 ∞ DtS 0,32 uniforme 1,73 0,18 ∞ AD 0,02 uniforme 1,73 0,01 ∞ Cc Uc normal 20,01 ∞
U Incerteza expandida normal 40,02 K
Efeitos aleartórios ν u [ W /m²] d ivi so r v a lo r bru to [W /m ²] ef ei to s si s te m á ti c o s fontes de incertezas símb olo descrição ti po de d ist ribu iç ão
Incerteza padrão combinada
Resolução ( sistema de medição)
Offset provocado pela radiação de onda longa do céu Não linearidade
Resposta de espectro
Erro do conversor A/D
Correção combinada
Deriva temporal ( sistema de medição) Incerteza originada pela montagem inclinada Incerteza de calibração
Resposta direcional (em função dos ângulos zênite e azimute) Deriva temporal
Deriva térmica
Offset provocado pela variação da temperatura ambiente
As incertezas de Cal até AD (tabela 13) são incertezas obtidas pelas especificações dos fabricantes, portanto, foram considerados infinitos graus de liberdade e distribuição uniforme com os quais a incerteza especificada deve ser dividida pela raiz de três, segundo o guia ISO-GUM (2003).
Observação: Como foi observado, aproximadamente 75% da energia da radiação solar, aparente em ensaios QDT, são originadas através de radiações solares acima de 700 W/m2, que correspondem às condições de céu limpo ou com poucas nuvens. Pelas seguintes razões as maiores incertezas do piranômetro, originadas pelo espectro e pelo ângulo do zênite, devem ser inferiores às estimadas em 2,5%:
• Pela especificação do piranômetro, a alta incerteza da resposta direcional se reduz para ângulos zenitais inferiores16. Nestes ângulos aparecem as altas radiações solares.
• Incertezas geradas pela refletância da superfície do sensor do piranômetro se reduzem para bandas de freqüências reduzidas da radiação solar30, em que
aparecem intensidades altas de radiação solar (DUFFIE & BECKMANN, 1991, figura 2.6.4).
3.2 Memorial para o balanço de incertezas relativo a medição da