Abrigo Pratos

Visão superior do abrigo pratos

Inspiração

Este modelo é baseado no trabalho de Valin Jr. et al. (2016)¹. Nesta pesquisa, 5 modelos de abrigos passivos artesanais foram testados e comparados com um abrigo de referência (estação automatizada Vantage Pro 2TM da marca Davis). Os dados foram coletados em dois períodos de 40 dias cada, na estação quente-úmida e na estação quente-seca de Cuiabá (MT, Brasil). Destes 5 modelos, o modelo de pratos, um modelo de PVC horizontal com ventilação forçada e um modelo similar ao Stevenson apresentaram o melhor desempenho. Valin Jr. et al. (2016) afirmam que o poliestireno possui como principais características ser impermeável, inquebrável, rígido, leve e brilhante. Na pesquisa, as medidas de temperatura do ar diferiram das do abrigo padrão numa faixa de apenas -0,52 a +1,21°C. Já as medidas de umidade do ar diferiram entre -2,89% e 5,79% (Valin Jr. et al., 2016).

Construção

Este modelo consiste em pratos plásticos empilhados em barras roscadas. Na pesquisa Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo os pratos utilizados foram do tipo fundo, com diâmetro externo de 24 cm e diâmetro interno de 18 cm. Segundo suas etiquetas são de "PP". Foram usados 7 pratos para cada abrigo. A cor com mais unidades disponíveis era azul bebê, complementou-se com verde-claro. Foram usados dois pratos no topo, para aumentar o bloqueio da radiação infravermelha. Uma funcionária da loja em que os pratos foram adquiridos espontaneamente informou a pesquisadora que "esses pratos duram para sempre"!

Visão inferior do abrigo pratos
Lista de materiais:
  1. 60 cm de barra roscada 1/4" ;
  2. 8 porcas e 8 arruelas 1/4" ;
  3. 45 cm de mangueira de nível ;
  4. 7 pratos plásticos;
  5. Chapa de acrílico 3 mm (10x10cm) ;
  6. Cano PVC convencional (10cm de comprimento) ;
  7. Cinta plástica (10mm) ;
  8. 2 latas de 1l de Spray Branco Fosco Esmaltado - Uso geral ;
  9. Durepox.
Lista de ferramentas:
  1. Furadeira (brocas de 6,5 mm e serra copo de 57 mm) ;
  2. Lima ;
  3. Alicate italiano (ou similar) ;
  4. Serra fina;
  5. Tesoura
  6. Régua com pelo menos 10 cm.

Na Tabela abaixo encontram-se a lista de materiais, custo e loja onde se pode encontrar os materiais para a construção deste abrigo.

Material Tipo de comércio Preço unitário Unidades Adquiridas Total pago Comentários
Pratos de plástico Bazar -"R$1.99", na Marechal Floriano Peixota, 212, POA. R$3.75 7 R$26,25 A vendedora espontaneamente me informou que "esses pratos duram para sempre", são pratos de plástico, não são de acrílico nem um outro tipo que começa com 'A"
Mangueira de nível (Cristal 5/16) Ferragem - Adelino, Getúlio Vargas R$1,80 1m R$1,80 -
Barra Roscada B 1/4 zincada 1m Ferragem - Adelino, Getúlio Vargas R$5.00 2 R$10.00 -
Porca 1/4 Ferragem - Adelino, Getúlio Vargas R$0.10 10 R$1.00 -
Arruela 1/4 Ferragem - Adelino, Getúlio Vargas R$0.17 10 R$1.70 -
Tinta Spray Branco Fosco Esmaltada - 1l Ferragem - Adelino, Getúlio Vargas R$16.00 2 R$32.00 -
Tinta Spray Branco Fosco Esmaltada - 1l Ferragem - Comercial, Santa Isabel, Viamão R$14.00 2 R$28.00 -

A fabricação possui várias etapas, a primeira dela é a dos cortes dos pratos:

  1. No centro de cada prato – com exceção dos do teto -, foi feito uma abertura de 6 cm de diâmetro com uma serra copo 57 mm. Tentou-se fazer os furos de todos os pratos alinhados, mas este resultado não foi alcançado.
  2. São três furos para as barras de sustentação em cada prato, cada um a uma distância de 1.5 cm da extremidade. Os furos foram feitos com uma broca de 6 mm.
  3. Com uma serrinha, as barras roscas de ¼" foram cortadas, cada uma com 22 cm .

Furadeira com broca do tipo Serra copo

Detalhe do furo redondo no prato

Pratos empilhados e presos por uma morsa.

A segunda etapa consiste nos cortes da peça de acrílico de sustentação do sensor. Ela não foi baseada em Valin Jr. et al. (2016), tendo sido adaptada com materiais disponíveis no CTA. Os paços feitos foram

  1. Com um objeto afiado, foram marcados três triângulo equiláteros no acrílico. O acrílico foi posicionado sobre um dos pratos furados e foi marcada a posição de cada furo para a barra de sustentação e do furo central. Não foi registrado o tamanho do triângulo, mas pode-se afirmar que eram alguns centímetro maior do que o triângulo formado pelos furos das barras roscadas.
  2. Com uma serra elétrica os triângulos foram cortados da peça maior.
  3. Com uma furadeira e broca de 6 mm foram feitos os furos para as barras.
  4. Para fazer o furo central foi usada uma ferramenta conhecida como “broca de madeira”. Sua espessura era a mesma do cano PVC usado na próxima etapa. O resultado final é uma um triângulo de acrílico com um furo nomeio e 1 em cada ponta.

Triângulos cortados no acrílico

Furadeira com uma broca para madeira

Peça finalizada

A terceira etapa são os cortes no cano PVC aonde o sensor em si será fixado.

  1. Os canos foram cortados com uma serrinha, cada um com 10 cm de comprimento.
  2. Com um alicate de ponta fina, o cano PVC foi cortado até sobrar um retângulo estreito e comprido.
  3. Com uma micro-retificadora foi feito um pequeno furo no topo deste retângulo, do mesmo tamanho no furo no DHT22. Na Figura o sensor foi fixado com um parafuso, mas na instalação final foi usado uma cinta plástica.
  4. Esta peça foi então fixada no acrílico com cola epoxi.

Ferramentas para corte do PVC

Detalhe do DHT fixado na peça, na foto foi usado um parafuso, mas uma cinta plástica é mais recomendável por não ser boa condutora de calor.

Peça finalizada e colada ao triângulo

A quarta etapa foram os cortes da mangueira de nível. Com uma régua foram marcados riscos com 2,5 cm de distância. Com uma tesoura, a mangueira foi cortada nestas marcas.

Marcas de 2,5 cm no cano.

Pedaços de cano cortado.

A quinta etapa, última antes da montagem, foi a pintura dos pratos. Eles foram pintados com tinta spray branca. Os pratos dos tetos foram completamente pintados, com mais de uma mão, enquanto os de mais pratos tiveram apenas o seu perímetro pintado.

Pratos dispostos em cima de um isopor.

Note que a tinta corroeu isopor.

A sexta etapa, de montagem, consistiu em empilhar os pratos, cada um separado por um pedaço da mangueira de nível. Nas duas extremidades de cada barra os pratos foram fixados com arruelas e porcas. Logo abaixo do último prato foi firmado, também com porcas e arruelas, a peça de acrílico, de maneira que, nos 3 casos, a distância entre o último prato e o sensor eram a mesma.

Peças dispostas na ordem de montagem;

Detalhe da montagem.

Abrigos instalados em uma estação.

Desempenho

Em resumo, Freitas (2018) conclui que este modelo apresentou bons resultados, fácil fabricação e baixo custo, por isso este modelo é promissor para o uso em aplicações de ciência cidadã, como no projeto das Estações Meteorológicas Modulares. A sua amplitude térmica medida foi menor do que a de referência. Alcançou as menores diferenças máximas entre os abrigos de baixo custo testados e resultados comparáveis ao abrigo comercial testado. Apresentou comportamento de acordo com as especificações da WMO (World Meteorological Organization) (± 0.2°C ), quando considerado apenas 68% das medidas (equivalente a um desvio padrão). Quando considerado 98% das medidas (2 desvios padrão), nenhum dos abrigos esteve de acordo com as recomendações da WMO. Evidências de que todo o abrigo exerceu influencia nas medidas de temperatura foi encontrada (como o esperado), dado que o ΔTMED e ΔTMAX observados estavam fora da faixa de precisão observada de cada sensor (0,1°C). Foi observado que os abrigos Pratos apresentaram um desempenho comparável ao abrigo comercial, indicando que estes podem fornecer informações quase tão confiáveis quanto os abrigos comerciais. Estes resultados são animadores para projetos de ciência cidadã, uma vez que o baixo custo destes abrigos pode efetivamente contribuir com medidas de temperatura para esclarecer os efeitos das mudanças climáticas.
Detalhes do desempenho deste abrigo, quando comparado com um abrigo oficial do Instituto Nacional de Meteorologia podem ser encontrados no trabalho Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo .

Histograma das diferenças entre medidas de temperatura feitas nos abrigos pratos (três réplicas, I, II e III) e as medias de referência. Mais detalhes em Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo

Tabela com amplitude térmica, valores máximos, médios e mínimos diários de de vários modelos de abrigos de baixo custo. Mais detalhes em Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo

Amplitude térmica diária de de vários modelos de abrigos de baixo custo. Mais detalhes em Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo

Valores máximos diários de vários modelos de abrigos de baixo custo. Mais detalhes em Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo

Temperaturas medidas em abrigos de baixo custo e em um abrigo de referência. Mais detalhes em Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo

Diferenças entre temperaturas medidas em abrigos de baixo custo e em um abrigo de referência. Mais detalhes em Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo

Nessa pesquisa, Freitas (2018) mostra que os três abrigos do tipo Pratos apresentaram um comportamento bem similar entre si. Os Pratos I e II apresentaram o ΔT médio de 0,2°C, enquanto o III apresentou um ΔT médio simetricamente oposto e igual a –0,2ºC, todos no limite da precisão nominal do sensor e das recomendações da WMO (± 0,2°C). As máximas, alcançaram 1,6°C, 1,5°C e 1,7°C para os abrigos I, II e III, respectivamente. A incerteza das diferenças ΔT dos abrigos é aproximadamente ±0,5°C para 98% das medidas. Para 68% delas, as diferenças encontram-se entre ± um desvio padrão de aproximadamente ± 0,25°C, resultado muito próximo a recomendação da WMO (±0,2°C) e, por isso, considerado um bom desempenho. Os resultados foram comparáveis ao do abrigo comercial (G), um ótimo resultado para um abrigo artesanal. Apesar disso, todos esses resultados foram maiores do que a precisão observada do sensor (±0,1°C), o que evidencia que os abrigos exerceram influência nas medidas de temperatura.
No histograma de ΔT, a similaridade entre I e II fica evidente. A centralização dos dados em 0, com uma distribuição mais ou menos equilibrada a a partir de zero indica que os erros são de origem do sensor, e não do abrigo – caso no qual as diferenças estariam distribuídas por valores positivos. De maneira geral, eles tiveram um desempenho muito melhor do que a versão testadas por Valin Jr. et al. (2016), pois, considerando uma distribuição normal, 98.5% das medidas encontram-se entre – 0, 7°C e 0,7°C
As diferenças entre os modelos III e o I e II pode ser também explicada pela direção do sensor dentro do abrigo, mas como esta informação não foi registrada, não é possível aprofundar este aspecto dos abrigos. Uma alteração no comportamento do sensor, ou erro de calibração, também pode ter gerado estas diferenças.

Referencias

Freitas, M.. Caracterização de sensores e abrigos meteorológicos de baixo custo. Disponível no lume
Valin Jr. Jr., M. O.; SANTOS, F. M. de M.; RIBEIRO, K. F. A.; NOGUEIRA, M. C. de J. A.; NOGUEIRA, J. de S.. Análise da relação entre abrigos meteorológicos alternativos para pontos fixos e o comportamento de variáveis termo-higrométricas. Brasil: Revista Brasileira de Climatologia, vol. 18, ano 12, 2016

abrigos_pratos_visao_lateral.JPG (98.9 kB) Marina de Freitas, 22/08/2018 13:34

abrigos_pratos_visao_inferior.JPG (69.7 kB) Marina de Freitas, 22/08/2018 13:34