MELHORIA NA EFICIÊNCIA ENERGETICA NO CULTIVO DO

ARROZ IRRIGADO¹

ULYSSES CARDOSO REMY1

JOÃO BOSCO PECLÁT2

MIRIANNY MAQUES MORO3

FACULDADES DE TECNOLOGIA SENAC – GOIÁS

RESUMO

Uma das principais atividades econômicas do Brasil a produção de grãos, incluindo entre essas o arroz. O presente artigo traz uma abordagem técnica sobre eficiência energética no cultivo do arroz irrigado. A proposta apresentada, consiste em um melhor aproveitamento do mesmo recurso hídrico utilizado para a irrigação das lavouras, uma vez que é sugerido a geração de energia elétrica por um sistema de micro usina hidrelétrica, utilizando de equipamentos , tecnologia e estudos já pré existentes e oferecido no mercado.

Palavras chave: eficiência energética, arroz irrigado, irrigação, agronegócios.

ABSTRACT

One of the leading economical activities in Brazil is the grain production, including among them, rice. The following article brings a tecnical approach regarding energy efficiency on the growing of irrigated rice. The presented proposal consists of a better use of the same hydro means used in farming irrigation, since it's suggested the electric energy to be produced by a micro hydroelectric plant, using equipments, tecnologies and studies already done and offered.

key words: Energy Efficiency, irrigated rice, irrigating, agribusiness

1 Ulysses Cardoso Remy – Graduando em Tecnologia em Gestão Ambiental da Faculdades de Tecnologia Senac - Goiás2 João Bosco Peclat – Graduando em Tecnologia Gestão Ambiental da Faculdades de Tecnologia Senac – Goiás3³Mirianny Marques Moro - Graduando em Tecnologia Gestão Ambiental da Faculdades de Tecnologia Senac - Goiás

1. INTRODUÇÃO

Segundo informações publicadas pela Embrapa - Empresa Brasileira de

Pesquisas Agropecuárias – atualmente o arroz é o alimento mais consumido no

Planeta, porém para que ele chegue ao prato do consumidor, é necessário um

longo processo agrícola, que atualmente é realizado em larga escala,

recebendo o nome de agroindústria. Para a realização desse processo, o

empreendedor necessita dispor de uma imensa infraestrutura, que consiste em

terras a serem cultivadas, diversos insumos, tecnologias, implementos e

principalmente, infraestrutura para irrigação por inundação, que é realizada

através de canais que conduzem á água dos rios e alagados até os campos de

arroz.

Nesta etapa do processo, o da irrigação, é de extrema relevância o

consumo de energia elétrica, uma das principais fontes de gastos para a

produção, pois há a necessidade de um elevado consumo do recurso. Levando

em consideração a larga tradição e potencial existente em nosso país com a

exploração dos recursos hírdricos com finalidade hidrelétricas, o tema

abordado pelo presente artigo, apresenta considerações de pesquisas

realizadas e desenvolvimento de projeto que tem por objetivo, a melhoria da

eficiência energética no cultivo do arroz irrigado, aproveitando assim, a mesma

infraestrutura e recurso que promove a irrigação da lavoura.

A implementação da técnica nos empreendimentos orizícolas, visa a

melhoria na eficiência energética através do recurso que provém a irrigação da

agricultura do arroz, que consiste em sistema de canais, que conduzem a água

aos campos da cultura dos grãos.

Percebeu-se através de diagnósticos, feitos através da observação por

visita in situ, que a infraestrutura oferecida para tal atividade, necessita de um

grande fornecimento de energia elétrica, produzidas em grandes centrais

hidrelétricas e conduzidas até a propriedade através da rede de eletrificação

rural. Para que o empreendedor possa usufruir deste recurso, o mesmo deve

pagar a tarifa, enquadrado em classes de consumo estabelecidas pela

empresa concessionária. Essas tarifas causam um alto dispêndio para com a

produção, e sua redução pode aumentar os lucros do empreendedor e

promover a sustentabilidade do sistema energético.

O Brasil possui atualmente uma alta dependência da energia provinda

em sua maioria de hidrelétricas (Cláudio Ribeiro Galvão, Luiz; Aquiles Baesso

Grimoni, José; Edgar Morales Udaeta, Miguel;), desta forma a potencialidade

em se produzir energia elétrica de forma sustentável, reduzindo

significativamente a dependência do atual sistema proveniente das

hidrelétricas, revela-se na grande quantidade de água aduzida das bacias

hidrográficas próximas a produção e que tem seu uso único e exclusivo em

irrigar a lavoura, disperdiçando assim a energia em potencial da água aduzida

e que através de aplicação de tecnologias já existentes podem ser

transformadas em energia mecânica e consequentemente em energia elétrica.

Essa autoprodução, uma vez que não estrapole os limites estabelicidos

pela ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica – não caracterizando

assim a produção para a comercialização e cogeração de energia, pode reduzir

significantemente os dispêndios com energia elétrica, reduzindo assim os

custos de produção através da aplicação de MDL – Mecânismo de

Desenvolvimento Limpo.

Não se tem notícia da aplicação de microusinas hidrelétricas conforme

proposto e estudado no projeto de aplicação de MDL apresentado e que

permeia este artigo, porém, alguns ciêntistas e acadêmicos brasileiros, já

consideravam a possibilidade em se produzir energia elétrica conjuntamente

com sistemas de irrigação. Acompanhemos a presente citação:

“ Finalmente o Projeto C considera, um cenário de aproveitamento múltiplo dos recursos hídricos, e avalia a produção conjunta de energia elétrica e produtos agrícolas de irrigação, nesse caso buscam-se alocar os recursos hídricos de modo a explorar, se forma conjunta, as vocações naturais da região, para a geração de energia elétrica e para a produção agrícola de irrigação.” (GARRIDO, Raimundo José; FERNANDEZ, José Carrera; Salvador: 2002.)

Desta maneira, podemos observar a viabilidade em, aumentar a

eficiência energética a partir do processo de irrigação da cultura do arroz

2. CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO ORIZÍCOLA E SEU

SISTEMA DE IRRIGAÇÃO.

Antes mesmo de pensar na melhor forma de cultivar o arroz, o

empreendedor deve planejar o espaço e os recursos que utilizará durante tal

processo. O processo inicia com o zoneamento ambiental, onde o

empreendedor deverá planejar o espaço que será desmatado para a

implantação do cultivo e dos canais de irrigação. Feito isso, inicia-se a fase de

retirada das Licenças Ambientais necessárias para implantação de agricultura

e para a realização de obras lineares (canalização dos curso d’água).

Após esta etapa inicia-se a abertura de canais, quando a propriedade

ainda não possui o sistema de irrigação. Para que essa intervenção seja

realizada é necessário primeiramente também o processo burocrático de

licenciamento junto ao órgão regulamentador local. Logo após, inicia-se as

obras utilizando de diversos maquinários para a abertura dos canais no solo,

como retro escavadeiras e diversos outros. São utilizados também diversos

matérias de construção civil, para a parte de alvenarias, como tijolos, cimentos,

ferros que formarão irão compor as obras dos canais de distribuição de água,

do canal central para os secundários para dentro da lavoura. Os impactos

dessa etapa consistem na diminuição do volume de água do rio que alimentará

os canais que conduzirão o recurso hídrico até os campos de arroz. Haverá

também a produção de resíduo sólido oriundos da construção civil.

A próxima etapa apresentada é a sistematização e preparo do solo. Para

um melhor aproveitamento de tempo, a sistematização da área deve ter seu

início realizado após a época da colheita anterior nos meses de maio e junho.

Deve-se haver um perfeito nivelamento do terreno, utilizando o auxílio da água,

inundando uma terça parte do quadro, que é a área preparada para o cultivo,

sendo possível assim através da água a identificação de onde o terreno deve

sofrer corte e onde deve ser preenchido. Nesse caso também pode-se utilizar

água da chuva para inundar esses quadros, na medida apropriada. Para a

execução desse trabalho utiliza-se como implemento agrícola, uma grade de

levante hidráulico, para realizar o corte dos cantos dos quadros e afrouxar o

solo nas partes mais altas do terreno.

É importante ressaltar que todo esse trabalho de sistematização é

realizado com água dentro dos quadros. Para que seja realizado em terreno

seco, onde não há a presença da água, o tipo de máquina a ser utilizada é a

Plaina Laser, equipamento que acarreta um custo bem alto para o agricultor.

Após 15 dias o quadro deve ser drenado e preparado para a preparação do

plantio. Neste momento após definido a época da semeadura, por volta do mês

de outubro. Trinta dias antes, é colocado uma lâmina de água na área e entre

os dias 10 e 15 de outubro é realizado o preparo do solo com um equipamento

denominado de roda gaiola inteira com rolo faca.

Nesta faze os impactos se caracterizam pela poluição do solo e da água

através de agroquímicos, como herbicidas e inseticidas e lixiviação do solo que

se caracteriza pelo processo de “arraste” ou “lavagem” dos sais minerais e

nutrientes presentes no solo, caracterizando uma forma inicial de erosão, ou

erosão leve.

Quando chegada a hora do plantio da lavoura, que deve ser realizado

com distribuidores centrífugos, preferencialmente com dois discos e que

oferecem uma melhor uniformidade de distribuição. Inicialmente, essa tarefa

era realizada através do uso de avião agrícola, porém coma busca, por

redução de custos da lavoura, passou-se a realizar o plantio com distribuidores

centrífugos. As rodas utilizadas no trator, para a execução dessa tarefa, são

denominadas Rodas para Semear, que tem como função proporcionar,

juntamente com o plantio, os drenos na lavoura, sempre no sentido do maior

comprimento dos quadros. Nessa etapa são utilizados diversos tipos de

maquinários e também as sementes que irão germinar a lavoura. Os elementos

impactantes consistem em resíduos sólidos das sacarias das sementes.

Após a semeadura, é dado início a irrigação da lavoura com o

acionamento das bombas hidráulicas que alimentam os canais para a

inundação dos campos de arroz, formando assim a lâmina d’água da cultura. O

cultivo do arroz irrigado necessita em torno de 2000 litros de água para

produzir 1 kg de grãos com casca, tonando a cultura uma das mais exigentes

em termos de recursos hídricos. Embora esta alta exigência, a manutenção de

uma lâmina de água sobre a superfície do solo traz uma série de vantagens

para as plantas de arroz. O canal principal de irrigação deve estar localizado na

parte mais alta do terreno e não necessariamente deve ser retilíneo. O traçado

deve buscar sempre o menor volume de aterro e ter uma forma trapezoidal

para que não haja queda das paredes laterais. A importância da qualidade da

água para irrigação do arroz está mais diretamente relacionada à salinidade e à

toxicidade. Como conseqüências impactantes neste momento do processo,

podemos salientar a salinização do solo, que pode ocorrer pelo lixiviamento do

mesmo, sendo esses minerais conduzidos através da água que percorre o

canal fazendo a lavagem do terreno percorrido dentro dos canais.

Compreendendo assim este pocesso, precebe-se o grande volume de

água que é utilizado no cultivo orizícola e que por sua vez não é aproveitado o

potencial elétrico deste recurso com finalidade de diminuir gastos e fazer um

melhor aproveitamento de um recurso que cada vez mais se torna alvo de

preocupação de ambinetalistas e ciêntistas, a água.

Para melhor entendimento do processo produtivo da lavoura de arroz,

acompanhemos o fluxograma abaixo:

Figura 1: Fluxograma de caracterização de empreendimentoFonte: Grupo de pesquisa do presente artigo

3. TECNOLOGIA PROPOSTA

A tecnologia a ser aplicada, tem o propósito de permitir ao

empreendedor a construção de uma micro usina hidrelétrica.

Esse sistema trabalhará em conjunto com a outra fonte de energia, que

é fornecida pela concessionária, a fim alimentar as demandas da propriedade,

que consiste nas bombas hidráulicas que alimentam os canais de irrigação das

lavouras de arroz e reduzir os gastos com o consumo de energia elétrica.

Desta forma é possível promover uma economia financeira, aumentando

os lucros da produção e contribuindo com a sustentabilidade do sistema

elétrico brasileiro.

Seguindo os mesmos parâmetros do sistema atual, a proposta ao

empreendedor, consiste na construção de uma barragem de nível, no início do

sistema de alimentação dos canais de irrigação com a finalidade de

represamento de um volume considerável de água, na qual a energia potencial

deste recurso, uma vez represada, possa ser transformada através de sua

condução por gravidade, à componentes geradores de energia mecânica

através de uma turbina, do qual seu eixo estará conectado a um gerador de

corrente elétrica alimentando assim o sistema elétrico. Essa forma de gerar

energia, nos mesmos moldes de uma usina hidrelétrica, porém em menor

escala, é o que caracteriza uma micro usina hidrelétrica.

Figura 2: Bombas elevatórias que aduzem a água das bacias hidrográficas aos canais de irrigação.Fotos: Ulysses Remy

A micro usina hidrelétrica, de forma geral, é composta por barragem de

desvio, tomada d'água, câmara de carga, casa de máquinas ou de força,

tubulação e linhas de transmissão e distribuição. A turbina hidráulica é um dos

componentes básicos da usina. Seu rotor, por onde a água escoa, absorve

energia potencial hidráulica, transformando-a em energia mecânica.

A barragem de nível carece de ser devidamente projetada por um

engenheiro civil e construída com os materiais oferecidos no mercado da

construção civil, de modo que possa garantir a segurança do empreendimento

e sua funcionabilidade para o devido fim proposto.

Figura 3:Exemplo de Barragem de nívelFonte: Google imagens

Depois de construída a barragem, faz–se necessário o desvio da água

represada através de fio d’água, até uma casa de máquinas onde estará

abrigada a turbina que irá gerar a energia elétrica.

Figura 4; Início do sistema de irrigação; local ideal para instalção da microusinaFotos: Ulysses Remy

A microusina geradora de energia, pode fornecer energia elétrica para

sítios, fazendas, comunidades rurais ou agroindústrias. Mesmo que na

propriedade já tenha energia elétrica, é vantajoso instalar uma micro usina para

reduzir a conta de luz.

Figura 5 - Esquema de instalação de micro usinaFonte: Google imagens

No caso dos empreendimentos escolhidos para a implantação destes

sistemas, a lavoura de arroz irrigado, é indicado um equipamento denominado

turbina de bulbo.

As turbinas de bulbo operam em quedas abaixo de 20 metros, que é o

caso dos sistemas de aplicação nos canais de irrigação. Esta possui uma

turbina similar a uma turbina Kaplan horizontal, porem devido a baixa queda, o

gerador hidráulico encontra-se em um bulbo por onde a água flui ao seu redor

antes de chegar as pás da Turbina.

Figura 5; Geradores de energia com turbinas de bulbo em seu interiorFonte: http://www.alterima.com.br/fotos_microusinas.htm

As turbinas de bulbo podem gerar energia elétrica tanto para pequenas

demandas quanto para consumos mais elevados que é o caso das bombas

hidráulicas que alimentam os canais de irrigação.

Depois da energia potencial da água ser aproveitada via gravidade,

sendo utilizada na turbina, a mesma é transformada em energia mecânica após

ser conduzida a um transformador que irá adequar a voltagem para a

distribuição dessa energia elétrica.

Figura 6; Tecnolgias já existentes podem ser adaptadas ao sistema de irrigação do arrozFonte: http://www.alterima.com.br/fotos_microusinas.htm

Uma vez produzida, essa mesma energia elétrica pode ser direcionada

para a rede da propriedade e distribuída para todas as demandas que

necessitarem.

Considerando uma propriedade de 1500 hectares (empreendimento

escolihido para estudo), no Estado do Tocantins, grande produtor por meio da

cultura irrigada, esta consome em média 981 MWh por mês.

A Tarifa de energia elétrica cobrada pela empresa fornecedora consiste

um média de R$ 189,75 por MWh, o que no final do mês gera um dispêndio

com energia elétrica de aproximadamente R$ 186.144,85. Considerando os

cálculos abaixo, podemos perceber a viabilidade e o retorno financeiro, que o

produtor pode adquirir ao implantar este sistema de eficiência energética na

produção do arroz aproveitando o mesmo recurso hídrico utilizado para a

irrigação.

Seguem os cálculos para empreendimento de 1500 hectares:

Empreendimento = 1500 ha

1500 x 654 4 = 981.000 KWh

Tarifa Celtins Classe B2 (Cooperativa de eletrificação rural)

R$ 189,75 / MWh

981.000 KWh = 981 MWh

981x 189,75 = R$ 186.144,85

É importante ressaltar que esse consumo pode ser significantemente

reduzido, se considerarmos a funcionabilidade do sistema de forma alternada

em sua alimentação energética. Desta maneira poderemos considerar que 70%

deste gasto, ocorre com a demanda utilizada pelas bombas hidráulicas. Se

alternada essa alimentação de modo que uma hora seja feita pelo sistema de

geração implantado em alternância com a rede da concessionária os custos

com energia elétrica seriam reduzidos 50%. Este valor representa um lucro

significativo a produção advindo da economia com energia elétrica e de

maneira limpa e sem impactos ambientais.

É importante que se observe a legislação vigente, visando não

ultrapassar o limite permitido de produção, para que não se inviabilize o projeto

por questões burocráticas.

4 A média de consumo energético com irrigação do arroz em KWh/mês/hectare

Desta maneira, podemos observar a viabilidade do projeto, que tem

como intuito, aumentar a eficiência energética do processo de irrigação da

cultura do arroz, mitigando em uma visão macro do sistema elétrico do Brasil,

os impactos gerados por construções de novas centrais hidrelétricas, sem que

o empreendedor diminua sua produção e ao mesmo tempo recupere em médio

prazo seu investimento para a implantação da tecnologia proposta,

aumentando os lucros advindos de uma maior economia com energia elétrica.

4. Considerações Finais

Levando em consideração, todo contexto energético em nosso país,

podemos concluir que investimentos em eficiência energética, consistem em

ser o melhor e o mais curto caminho para a continuidade dos processos

produtivos, de forma a contribuir com a conservação do meio ambiente e seus

recursos naturais.

A exemplo do projeto apresentado, investir em produção de energia

elétrica aproveitando o mesmo recurso que já é utilizado na irrigação, é uma

proposta viável que utiliza de um melhor aproveitamento da água, extraindo

dela energia elétrica para contribuir com a funcionabilidade da produção.

De acordo com os estudos apresentados, constata-se a viabilidade de

aplicação do presente projeto, uma vez que se trata de tecnologias já

existentes e disponíveis no mercado, carecendo somente de adequações ao

empreendimento escolhido.

Apesar de não ter sido apresentado orçamento e custos detalhados no

projeto apresentado, uma vez que o propósito deste consiste em apresentar a

tecnologia, estima-se um custo de aplicação em torno de 600 mil reais.

Investimento esse no qual comprova-se retorno a curto ou médio prazo.

Analisando todos os aspectos apresentados nesta proposta de eficiência

energética, podemos concluir que o cultivo do arroz irrigado pode ser ainda

mais lucrativo através de mecanismos de desenvolvimento limpo e ainda

amenizar seus impactos ao meio ambiente. A quantia que pode ser

economizada pode ser investida e PRADS (Programas de Recuperação de

Áreas Degradadas), garantindo ao produtor uma área de produção com vida

útil mais longa.

Investir em Eficiência Energética é investir na continuidade de

desenvolvimento, preservando cada vez os recursos naturais que a cada dia se

tornam cada vez mais escassos.

REFERÊNCIAS

1 - CLÁUDIO RIBEIRO GALVÃO, Luiz; Aquiles Baesso Grimoni, José; EDGAR

MORALES UDAETA, Miguel; ; Iniciação a Conceitos de Sistemas

Energéticos para o Desenvolvimento Limpo São Paulo; Ed. USP, 2004.

2 - GARRIDO, Raimundo José; FERNANDEZ, José Carrera; Economia dos

Recursos Hídricos - EDUFBA. Salvador: 2002.

3 – Embrapa – Empresa Brasielira de Pesquisas Agropecuárias -

http://www.embrapa.br