A fase 1 do projeto consiste no levantamento e tratamento dos dados climáticos históricos, além da criação dos arquivos climáticos TRY e CSV.
6.1.1 Test Reference Year – TRY
Segundo Goulart (1998, p. 7, apud. STAMPER, 1997), um arquivo climático TRY é formado com base na eliminação de anos de dados que contêm temperaturas médias mensais extremas (altas ou baixas), até permanecer apenas um ano.
De acordo com Carvalho et al. (2002, p. 328), o TRY consiste em um ano típico representativo de um lugar geográfico considerando-se um período de no mínimo 10 anos consecutivos de séries de dados climáticos. Entretanto, devido a insuficiência dessa série histórica de 10 anos dados, serão utilizadas séries de 4 anos (2012-2016) para as cidades de Cáceres e Primavera do Leste e uma série de 10 anos de dados para a cidade de Cuiabá (2006-2016). Os dados serão obtidos através do banco de dados do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE.
O banco abriga dados meteorológicos diários em forma digital, de séries históricas de várias estações meteorológicas convencionais da rede de estações do INMET com milhões de informações, referente às medições diárias. As variáveis atmosféricas disponibilizadas para consultas são: Precipitação, temperatura do bulbo seco, temperatura do bulbo úmido, temperatura máxima, temperatura mínima, umidade relativa do ar, pressão atmosférica ao nível da estação, insolação, e direção e velocidade do vento.
Os dados climáticos obtidos serão tratados com o processo de interpolação dos dados inválidos ou inexistentes e analisados a partir da tendência dos existentes com auxílio de rotinas desenvolvidas em planilha eletrônica.
Em seguida, as determinações do TRY serão feitas com base na metodologia utilizada por GOULART et al. (1998), que se baseia na eliminação de anos de dados, classificando os meses segundo sua importância para cálculo de energia e eliminação dos extremos.
A sequência utilizada no processo de eliminação e determinação do TRY é dada por (LEÃO, 2007):
1. Dispor em sequência cronológica as médias mensais de TBS para o período de anos consecutivos disponíveis e obter as médias das médias mensais;
2. Identificar e classificar os meses mais quentes e mais frios, intercalando em sequência o 1º mês mais quente, em seguida o 1º mês mais frio, o 2º mês mais quente, o 2º mês mais frio, e prosseguir até o décimo segundo mês mais frio;
3. Prosseguir a tabela de sequência de eliminação dos meses de forma inversa, identificando no 1º mês mais quente encontrado anteriormente, a média mensal de menor valor.
4. O último ano que sobrar será considerado como um ano representativo do clima local, com características mais amenas diante dos outros anos analisado.
Por fim, é importante diferenciar um arquivo com extensão *.try de um arquivo TRY (Test Reference Year). Os arquivos climáticos com extensão *.try são arquivos texto, utilizados por um software para avaliação das condições de conforto térmico de ambientes internos utilizando uma carta psicrométrica. (CARLO e LAMBERTS, 2005). Já os arquivos TRY são formados através da metodologia descrita acima.
6.1.2 Comma Separated Value – CSV
Arquivos de valores separados por vírgula, denominados CSV, são arquivos de texto simples com linhas de dados em que cada valor é separado por uma vírgula. Esse tipo de arquivo pode conter grandes quantidades de dados em um tamanho do arquivo relativamente pequeno.
Para elaboração do arquivo CSV, pode ser usado arquivo de dados climáticos em formato *.epw obtido do site do LabEEE ou pode ser usada uma serie de dados históricos. O formato *.epw não permite a visualização de seus dados, sendo necessário seguir o seguinte caminho: abrir o programa Excel, procurar o arquivo *.epw e abri-lo. Uma caixa de diálogo aparecerá, deve se seguir DELIMITADO > AVANÇAR > VÍRGULA > AVANÇAR > CONCLUIR.
Na sequência, comparam-se os dados do arquivo com os dados necessários para a composição de um arquivo padrão *.csv, conforme Tabela 2, identificando-se a necessidade de algumas adequações, tais como: a reordenação sequencial das
colunas, a conversão de unidades, a inserção de valores para temperatura de bulbo úmido, umidade relativa, entalpia e radiação direta. (MIRANDA et al., 2010)
Tabela 1 - Cabeçalho padrão do formato *.csv
Mês Dia Hora TBS (°C) TBU (°C) Ponto de
Orvalho (°C) Pressão Atmosférica (kPa) Umidade (kg/kg) U.R. (%) Entalpia (BTU/Lb) Velocidade do vento (m/s) Direção do vento (graus)
Cobertura total de nuvens (decimais) Radiação Horizontal Extraterrestre (Wh/m²) Radiação Global Horizontal (Wh/m²) Radiação Direta (Wh/m²) Radiação Direta Normal (Wh/m²) Radiação Direta Difusa (Wh/m²) Fonte: Miranda et al. (2010, apud. CARLO e LAMBERTS, 2005) modificado
Os valores de temperatura de bulbo úmido, umidade relativa e entalpia podem ser obtidos através de cartas psicométricas, ou por meio de equações matemáticas. Portanto, tendo-se algumas equações das variáveis psicrométricas do ar, é possível obter o valor de uma destas variáveis a partir de duas das variáveis envolvidas.
Dessa forma, serão aplicadas as seguintes equações, conforme Miranda et
al. (2010, apud. ASHRAE, 2009):
1. Pressão de vapor de saturação:
𝑃𝑉𝑆 = 22105649,25 𝑒𝑥 Equação 1
Onde:
𝑃𝑉𝑆 é a pressão de vapor de saturação, em Pa;
𝑇 é a temperatura absoluta, em Kelvin – K (K=°C+273); 𝑒 é numero exponencial.
x =
−27405,526+97,5413T−0,146244T2+0,00012558T3−0,000000048502T4 4,34903T−0,0039381T²2. Umidade absoluta: 𝑈𝐴𝐵𝑆 =0,621945𝑃𝑉 𝑃𝐴𝑇𝑀− 𝑃𝑉 Equação 2 𝑈𝐴𝐵𝑆 é a umidade absoluta, em kg/kg;
𝑃𝐴𝑇𝑀 é a pressão atmosférica, em Pa.
3. Umidade relativa do ar:
𝑈𝑅 =100 𝑃𝑉
𝑃𝑉𝑆 Equação 3
𝑈𝑅 é a umidade relativa, em %;
𝑃𝑉 é a pressão, em Pa, de vapor de água no ar em determinada temperatura;
𝑃𝑉𝑆 é a pressão, em Pa, de vapor de agua saturado na mesma temperatura.
4. Pressão de vapor:
𝑃𝑉 =𝑃𝑉𝑆 − 0,5(𝑇𝐵𝑆 − 𝑇𝐵𝑈)𝑃𝐴𝑇𝑀
755 Equação 4
Onde:
𝑃𝑉 é a pressão de vapor, em Pa;
𝑃𝑉𝑆 é a pressão, em Pa, de vapor se saturação na temperatura TBU; 𝑇𝐵𝑆 e 𝑇𝐵𝑈 são as temperaturas de bulbo seco e úmido, em °C; 𝑃𝐴𝑇𝑀 é a pressão atmosférica, em Pa.
5. Entalpia:
ℎ = 4,1868[0,24𝑇𝐵𝑆 + (597,3 + 0,441𝑇𝐵𝑆)𝑈𝐴𝐵𝑆] Equação 5
Onde:
ℎ é a entalpia, em kJ/kg (transformada em BTU/Lb); 𝑇𝐵𝑆 é a temperatura de bulbo seco, em °C;
𝑈𝐴𝐵𝑆 é a umidade absoluta, em kg/kg.
6. Radiação Direta: a radiação global é composta pelas radiações direta difusa, desta forma, a radiação direta pode ser obtida pela diferença entre a radiação global e a difusa:
𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎çã𝑜 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑡𝑎 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎çã𝑜 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 − 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑎çã𝑜 𝑑𝑖𝑓𝑢𝑠𝑎
Para verificação de possíveis erros, alguns procedimentos serão adotados, tais como, a verificação da condição da temperatura de bulbo seco ser
obrigatoriamente menor que a temperatura de bulbo úmido; valores de radiação nulos para o período noturno e as médias, máximas e mínimas de TBS e TBU devem ser compatíveis com os dados registrados para a localidade.
Em seguida, será realizada a compilação dos dados da planilha em arquivo de texto, separados por vírgulas para finalização do arquivo CSV.