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USO RACIONAL DE ENERGIA EM ESTAES DEBOMBEAMENTO DE GUA PARA IRRIGAO DE ARROZ

Gilnei Carvalho Occia, Humberto Amaral Duarte, Franco Muller Martins, Luciano Correa Henemann e Andr Luiz Bianchi

Departamento de Cincias Agrrias Universidade Luterana do Brasil (ULBRA)CEP: 92420-280 , Canoas-RS. Tel: (51) 4779285 Fax: (51) 4771313

RESUMO

Neste trabalho, foram analisadas 138instalaes de bombeamento utilizadas parairrigao de arroz na regio Fronteira Oeste do RioGrande do Sul. Os levantes foram classificados poraltura: at 10m; entre 10 e 15m; entre 15 e 20m;entre 20 e 25m; e, maior que 25m.

Foi constatado um grande potencial deconservao de energia, pois para uma potncia totalinstalada, nos sistemas analisados, de 8757 kW,verifica-se uma potncia lquida requerida de 4155kW, representando 47,44% da potncia instalada. Osprincipais motivos de perdas so tubulaes maldimensionadas, utilizao de bombas de baixaeficincia, falta de manuteno, superdimensionamento de bombas, bombas mal instaladase baixo fator de potncia.

Os levantes que apresentam maior altura derecalque so os mais eficientes. Isto decorrncia dautilizao de bombas centrfugas (que apresentammelhor rendimento em alturas superior a 10m) e aofato de apresentarem uma maior demanda depotncia til, obrigando o lavoureiro a ter um maiorcuidado com toda sua instalao. Onde as alturas derecalque so pequenas, devido a situao topogrficaprivilegiada, h uma preocupao menor com oscustos.

Para possibilitar a comparao entresistemas com diferentes alturas de recalque, foiestabelecido um ndice de potncia por unidade derea e de altura (W.ha-1.m-1), que indica a demandapara a irrigao de um hectare de lavoura, por metrode elevao da gua. Os sistema eficientes devemapresentar valores menores que 30 W.ha-1.m-1 .Nossistemas analisados, os valores variaram de 25 W.ha-1.m-1, at maiores do que 100 W.ha-1.m-1 .

ABSTRACT

138 facilities pumping used for riceirrigation were analyzed in the region FronteiraOeste of Rio Grande do Sul. The installations wereclassified by discharge height level: smaller than10m; between 10 and 15m; between 15 and 20m;between 20 and 25m; and, larger than 25m.

The possibility at a large energyconservation was verified. It was verified therequested net power of 4155 kW representing47,44% of the installed power. The total powerinstalled in the analyzed systems is 8757 kW.Losses main reasons: badly dimensioned piping; useof low efficiency pumps; maintenance lack; overdimensioned pumps; badly installed pumps; and, lowpower factor.

The most efficient installations are thosethat present larger discharger height level. That is aconsequence of the use of centrifugal pumps (theypresent better efficiency in discharger heights aboveto 10m) and to the fact that they present a largerdemand of net power, forcing the farmer to be verycareful with its installation. Where the heights ofpumping are smaller, due to privileged topographicalsituation, there is a smaller concern with the costs.

To make possible the comparison amongsystems with different water discharge heights, it wasestablished a power index for unit of area and ofheight (W.ha-1.m-1). It indicates the demand for theirrigation of one hectare of farming, for one meter ofwater elevation. The efficient system should presentvalues smaller than 30 W.ha-1.m-1. The values arebetween 25 W.ha-1.m-1 and 100 W.ha-1.m-1 in theanalyzed systems,.

INTRODUO

Atualmente, a irrigao das atividadesmais representativas na composio do custo de

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produo do arroz. Nas safras 1997/98 e 1998/99, airrigao ficou em segundo lugar, com umaparticipao de 12,29% e 11,22%, respectivamente,no custo total de produo, enquanto na safra1999/2000, ficou em primeiro lugar, representando13,02%, (IRGA, 2000).

A demanda energticaEm uma estao de bombeamento, o

trabalho til aquele necessrio para suprir asnecessidades de gua da lavoura, vencendo odesnvel (altura geomtrica) entre o manancial degua e a rea a ser irrigada. Este sistema compostopelos seguintes elementos: bomba; tubulao desuco; tubulao de descarga e sistema motriz.

A potncia (1) que a bomba transfere aofluido proporcional a vazo requerida, que funo de caratersticas do solo, da topografia e doplano de irrigao da lavoura. A altura manomtrica constituda pela altura geomtrica, pelas perdas natubulao de suco, pelas perdas na tubulao dedescarga e da energia cintica no bocal de descargada tubulao.

Pa=Q..Hm (1)

Onde:Pa a potncia entregue ao fluido, WQ a vazo, m3s-1

o peso especfico, N.m-3

Hm a altura manomtrica, m

A vazo

H muita controvrsia sobre o exatovolume total de gua necessrio lavoura, variandode 10.500 a 17.000 m3.ha-1, com o nmero de horasde irrigao variando de 1800 a 2100 horas porsafra. Isto implica numa variabilidade de vazo de1,4 a 2,2 L.s-1.

A vazo, ou demanda de gua, calculadapelo balano hdrico, para a regio em estudo,resulta em torno de 1,76 L.s-1.ha-1, de acordo comBELTRAME & LOUZADA, 1997. Mas, segundoGOMES & PETRINI, 1996, so utilizados pelosarrozeiros, em mdia, no Rio Grande do Sul, cercade 2,0 L.s-1.ha-1. Neste trabalho, considera-se umavazo de 2,2 L.s-1.ha-1, que multiplicada pela reatotal de cada lavoura determina a vazo parabombeamento. Foi adotado este valor em funo queos levantes hidrulicos, alm das necessidadesefetivas de gua, na rea de cultivo, ainda devemcontemplar as perdas em canais e condutos, bemcomo uma taxa suplementar para compensar aparada no horrio de ponta do sistema eltrico, paraos consumidores em tarifa verde. Alm disso, necessrio que exista uma folga no sistema,considerada a possibilidade de uma eventual

interrupo no suprimento, por exemplo, durante operodo de formao da lmina de gua na lavoura.

A altura manomtricaA altura manomtrica obtida pela equao

(3):

g

VdHfrHfsHrHsHm

2

2

++++= (3)

Onde:Hm: altura manomtrica (m)Hs: altura geomtrica de suco (m)Hr: altura geomtrica de recalque (m)Hfs: altura de frico na suco (m)Hfr: altura de frico na descarga (m)Vd: velocidade de sada (m.s-1)g: acelerao da gravidade (m.s-2)A soma das alturas geomtricas de suco e

de descarga, resulta na altura geomtrica total (4),

Hg = Hs + Hr (4)

enquanto a soma das alturas de frico (5)resulta na perda de carga total da instalao,

H = Hfs + Hfr (5)

de modo que a equao (3) assume aseguinte forma:

Hm = Hg + H + V2/2g (6)

Levantamento de dados de campoPara o levantamento de dados de campo

referentes aos levantes hidrulicos para irrigao delavouras de arroz, a rea considerada neste trabalhofoi subdividida em quatro setores. So eles:

a) Uruguaiana Alegrete;b) Uruguaiana Barra do Quara;c) Uruguaiana Itaqui; e,d) Rosrio do Sul - So Gabriel.Os dados relativos aos levantes foram

obtidos atravs de visitas a estes locais com arealizao de medidas, verificados dados de placa erecolhidas informaes com pessoal local. Tambmforam colhidas informaes com pessoal local daAES-SUL e no escritrio em Canoas (atravs doNUC Nmero do Consumidor).

diagnstico energticoO diagnstico energtico das estaes de

bombeamento para irrigao de lavouras de arroz,consiste de uma anlise dos seguintes pontos:

a) requerimentos da lavoura (vazo e alturageomtrica);

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b) caractersticas e condies da tubulao;c) caractersticas e condies da bomba; e,d) avaliao do sistema motriz.

A tabela 1, mostra as potncias instaladasnas regies consideradas neste trabalho, num total de8757 kW. No entanto, verifica-se que a potncialquida requerida, de to somente 4155 kW, isto ,representa 47,44% da potncia instalada.

Evidentemente, isto denota um grandepotencial de conservao de energia, onde osprincipais motivos de perdas so elencadas a seguir:

q tubulaes de descarga maldimensionadas

q tubulaes longas pela dificuldade deconstruo de canais

q falta de manuteno em tubulaesde descarga

q super dimensionamento de bombasq utilizao de bombas de baixa

eficinciaq utilizao de bombas atuando fora de

seu ponto timo de operaoq bombas mal instaladasq baixo fator de potncia

Nas reas mais prximas a Uruguaiana,sobretudo entre esta cidade e a Barra do Quara, notria a utilizao de bombas de maior rendimentodo que as adotadas em outros locais como, porexemplo, na direo Uruguaiana Alegrete e nadireo Alegrete So Gabriel. Tambm deve sersalientado um melhor cuidado com a tubulao,especialmente no que se refere a vazamentos.

Tabela 1. Relao entre potncia til e potncia instalada, para cada micro-regio, por faixa de alturade recalque.

Pot. Instalada(CV)

Pot. til(CV)

Pu/Pi %

Localidade Regio Altura(m)

1710 766,5 45 Uruguaiana-Itaqui 1 (at 10)1150 535,8 47 Uruguaiana-Itaqui 1 (10 15)

950 556,4 59 Uruguaiana-Itaqui 1 (15 20m)450 392,0 87 Uruguaiana-Itaqui 1 (> 20m)

1335 561,0 42 Uruguaiana-Barra 2 (at 10m)625 377,8 60 Uruguaiana-Barra 2 (10 15m)835 220,5 26 Uruguaiana-Alegrete 3 (at 10)

1130 464,6 41 Uruguaiana-Alegrete 3 (10 - 15m)1125 580,1 52 Uruguaiana-Alegrete 3 (15 - 20m)

400 218,2 55 Uruguaiana-Alegrete 3 (20 - 25m)250 213,0 85 Uruguaiana-Alegrete 3 (> 25)

1795 693,3 39 Rosrio- So Gabriel 4 (at 10m)175 81,02 46 Rosrio- So Gabriel 4 (10 - 15m)

11930 5660,2 47 Mdia geral

Na tabela 1, notrio que o uso maiseficiente dos sistemas de bombeamento acontecenaqueles levantes com maior altura de recalque. Isto decorrncia, em primeiro lugar, do tipo de mquina(bombas centrfugas) tradicionalmente utilizado.Estas bombas apresentam seu melhor desempenhojustamente nesta faixa de alturas manomtricas.Tambm contribui para o bom desempenho desteslevantes, o fato que, representando