Gasto de energia na irrigação com pivô central

A limitação da disponibilidade comercial de potências predeterminadas de motores elétricos pode ser a causa do gasto excessivo com energia elétrica em sistemas de irrigação, aumentando os gastos nesta operação.

Nos últimos anos, a eletricidade passou a ser fator fundamental para o setor agropecuário, tendo impacto direto no custo de produção. Sabe-se que as propriedades rurais que possuem bom fornecimento de energia elétrica passaram a ser mais produtivas por causa do uso de tecnologias, como a utilização de motores elétricos em sistemas de irrigação, prática que, além de incrementar a produtividade, pode proporcionar a obtenção de um produto diferenciado, de melhor qualidade e com perspectiva de bons preços no mercado.

Com o desenvolvimento do setor agrícola, houve também um aumento no consumo de energia elétrica, que é, em sua maioria, utilizada por equipamentos que demandam tração como motores elétricos, equipamentos que transformam energia elétrica em energia mecânica, sendo de grande utilidade para tração de cargas no meio rural.

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Os motores elétricos mais utilizados no meio rural, principalmente em sistemas de irrigação por pivô central, são os de indução, por apresentarem algumas vantagens como maior robustez, simples construção, baixo custo, facilidade de transporte, simplicidade de comando, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e serem mais leves e de melhor rendimento (Oliveira Filho et al, 2009).

A limitação da disponibilidade comercial de potências predeterminadas de motores elétricos é uma das causas de muitos sistemas de irrigação por pivô central apresentarem motores superdimensionados, trabalhando a vazio, ou seja, não utilizando totalmente sua potência nominal.

Quando os motores de indução trabalham a vazio, apresentam redução de seu índice de carregamento. Este índice representa o quanto da potência disponibilizada está sendo efetivamente utilizada e quanto mais seu valor se aproxima de 100%, mais eficiente é o sistema, influenciando diretamente nos gastos com energia elétrica.

Na região de Cristalina (GO) foi realizado um levantamento no comércio para verificar as condições mais utilizadas no dimensionamento de pivô central. Foram colhidas informações das pressões de serviço dos aspersores trabalhando em baixa pressão, que corresponde à pressão de serviço de 196kPa para as áreas de 100, 110, 120 e 130 hectares, assim como suas respectivas vazões (Tabela 1).

Para realizar a estimativa do custo de energia elétrica (ver Equação 2 no box), considerou-se 3.500 horas de funcionamento por ano, tarifa horo-sazonal verde para o subgrupo A3a, alimentado com tensão de 34,5kV, com preços cobrados pela Celg pela resolução Aneel  Nº 02/2015.

O dimensionamento das bombas e dos motores elétricos, assim como os rendimentos em razão da área definida como irrigada, o consumo e o gasto com energia elétrica, para a pressão de serviço de 196kPa, pode ser verificado na Tabela 1.

Observa-se também que pelo fato de existirem apenas algumas potências predeterminadas de motores comerciais, foi dimensionado um motor de mesma potência (100cv) para as quatro áreas predefinidas, ocasionando superdimensionamento e consequente aumento de consumo de energia elétrica em 10%, 8%, 6% e 5% por ano, para as áreas de 100, 110, 120 e 130 hectares, respectivamente. A variação no índice de carregamento dos motores é inversamente proporcional ao tamanho das áreas analisadas, ou seja, quanto maior a área, menor a variação desse índice, visto que quanto mais a potência exigida no eixo da bomba se aproxima do valor de potência comercial (100cv), maior é o seu índice de carregamento, chegando a 97,18% no caso da maior área (130 hectares).

Pode-se observar que o índice de carregamento variou de 76,73% a 97,18%, o que significa que os motores não estão trabalhando com o rendimento fornecido pelo fabricante. Na menor área (100ha), o índice de carregamento está 23,27% abaixo do ideal, nota-se que o mesmo motor, cuja potência comercial é 100cv, poderia irrigar 30 hectares a mais, reduzindo a variação do seu índice de carregamento para 2,82%, tornando o sistema mais eficiente.

Por existirem apenas algumas potências predeterminadas de motores comerciais, na maioria das vezes, os sistemas de irrigação ficam superdimensionados, trabalhando a vazio e diminuindo sua eficiência, o que causa um aumento significativo no consumo e no gasto com energia elétrica, e quanto mais o valor da potência solicitada no eixo da bomba se aproxima do valor da potência do motor comercial, mais próximo de 100% é o valor do seu índice de carregamento e, consequentemente, maior o seu rendimento e menor o gasto com energia elétrica.

Eloiny Guimarães Barbosa, Maria Joselma de Moraes, Marcos Eduardo Viana de Araujo, UEG

Artigo publicado na edição 169 da Cultivar Máquinas