VIABILIDADE E SUSTENTABILIDADE DO USO DE
ENERGIA EÓLICO NA IRRIGAÇÃO DE MANDALLA
G. S. Oliveira1; D. Albiero1; R. P. Melo1; D. C. Freire1; L. A. Monteiro1
RESUMO: A Agroecologia como ciência que estabelece as bases para a construção de estilos
de agriculturas sustentáveis. Na tecnologia de Mandallas os resultados em seu conjunto têm um
impacto positivo na melhoria da qualidade de vida do produtor. Essa tecnologia é especialmente
recomendada para regiões de baixas precipitações pluviométricas. O objetivo deste trabalho é
propor a utilização de energia eólica na geração de energia elétrica para acionamento de bomba
hidráulica para irrigação de mandalla agroecológica.
PALAVRAS -CHAVE: Energias alternativas; Energia eólica; irrigação por gotejamento.
VIABILITY AND SUSTAINABILITY OF ELECTRIC
POWER GENERATION SYSTEM BY WIND FOR
IRRIGATION MANDALLA AGROECOLOGICAL
ABSTRACT: The agroecology is a science that get the bases for the build for sustainable
agricultural. The results of Mandalla technology have a positive impact in increase the life
quality live the farmer, this technology is specially for little precipitation regions. The subject of
this paper is to propose a use of Aeolian energy for the generated electric energy for use in a
hydraulic pump of water for irrigation of agroecologic mandalla.
KEY WORDS: Alternative energy; Aeolian energy; drip irrigation.
INTRODUÇÃO
A Mandalla é uma estrutura de produção consorciada de plantas e animais que garantem a
subsistência familiar, além de favorecer a produção de excedentes e a inserção da família em
empreendimentos sociais que consiste num método participativo para o planejamento e a
organização da produção, que se expande em círculos concêntricos para promover a melhoria da
G. S. Oliveira et al.
qualidade de vida, da produtividade econômica e das condições ambientais do campo e das
cidades a partir de unidades rurais de produção familiar (RODRIGUES, 2005).
Na tecnologia de Mandallas os resultados em seu conjunto têm um impacto positivo na
melhoria da qualidade de vida do produtor, essa tecnologia é especialmente recomendada para
regiões de baixas precipitações pluviométricas, pois os sistemas de irrigação utilizados
economizam bastante água, além do que o seu reservatório, por ser profundo e ter um pequeno
espelho d´água, permite baixos índices de evaporação (PESSOA, 2001).
Para deixar os sistemas de mandallas agroecológicas mais sustentáveis em termos
energéticos é importante a utilização de energias renováveis e limpas, como a energia eólica.
O vento – ar em movimento – tem sua origem na associação entre a energia solar e a rotação
planetária. Todos os planetas envoltos por gases em nosso sistema solar demonstram a existência
de distintas formas de circulação atmosférica e apresentam ventos em suas superfícies. Trata-se de
um mecanismo solar-planetário permanente; sua duração é mensurável na escala de bilhões de
anos. O vento é considerado fonte renovável de energia. (CRESESB, 2001)
A energia dos ventos, também chamada de energia eólica, é uma forma secundária de
energia solar que, em menor ou maior quantidade, está disponível em todo o mundo. O
aproveitamento da energia dos ventos tem sido feito há centenas de anos (CRESESB, 2001).
Hoje em dia, a energia eólica é vista como uma das mais promissoras fontes de energia
alternativa. Com a utilização dos ventos e transformando-o em energia, podemos aplicar essa
energia em um sistema de irrigação.
A irrigação consiste na aplicação artificial de água ao solo para compensar as deficiências
pluviais, visando proporcionar um teor de umidade suficiente para a germinação da semente,
crescimento, manutenção, produção e reprodução das plantas (MARCUZZO, 2008).
No gotejamento a água é conduzida sob pressão por uma rede de tubulações, ate ser aplicada
ao solo através de gotejadores, diretamente próxima e sobre a zona radicular da planta, em alta
freqüência de aplicação e baixa intensidade de vazão. A eficiência é da ordem de 90%
(BERNARDO; SOARES; MANTOVANI, 2005).
Linsley e Franzini (1978) citam que na irrigação por gotejamento, a água, junto com os
nutrientes, é aplicada ininterruptamente na base de cada planta, através de pequenos tubos
plásticos. A irrigação por gotejamento proporciona um elevado rendimento quanto ao uso da
água e, devido a sua alta freqüência, reduzem-se os problemas da salinidade do solo.
O objetivo deste trabalho é propor a utilização de energia eólica para geração de energia
elétrica para acionamento de bomba hidráulica para irrigação de mandalla agroecológica.
MATERIAIS E MÉTODOS
Este trabalho de pesquisa será proposto no município de Baturité, o qual: situa-se na Zona
Serrana, a 175m de altitude, 4°19' S e 38°53' W, Estado do Ceará. Possui uma área de 308,780 km²
(IBGE, 2002). Os Materiais que serão utilizados para realização do trabalho é: MotoBomba
hidráulica (Dancor); Modelo: CAM-W4C; Gerador de Indução (Daher, 1997); Mandalla; Caixa
d’água com capacidade de 3000 litros e altura de 7,0 metros; Sistema de irrigação por gotejamento.
Dimensionamento de Energia Eólica
G. S. Oliveira et al.
Uma turbina eólica capta uma parte da energia cinética do vento que passa através da área
varrida pelo rotor e a transforma em energia elétrica (CRESESB, 2001).
Segundo Sá e Saraiva (2001) a estimativa de potência elétrica gerado por um sistema eólico
é dada pela equação:
(eq.1)
Pu  0,3.Peo.Cp
em que, Pu é a potência útil (W); Peo é a potência eólica disponível (W); Cp é o fator de
potência;
Para Sá e Saraiva (2001) o valor médio de Cp para o Brasil é de 0.3, no entanto o limite
teórico é 0.6, e este valor é função do regime de ventos e do tipo de aerofólio do rotor. Como a
região de Baturité tem excelente regime de ventos e pretende-se futuramente projetar um
gerador com um aerofólio otimizado, será considerado neste trabalho o valor para Cp de 0.45.
Sabendo-se que a partida de um motor elétrico gera um pico de corrente elétrica e que o gerador
deve suportar tal pico, foi considerada como potência útil o valor da potência nominal do motor
elétrico da bomba multiplicado por 5. Portanto:
185.5=0.3.Peo.0.45 Peo = 6815 W
Conforme Sá e Saraiva (2001) a potência eólica disponível é calculada pela seguinte
equação:
1 
Peo  . . .D 2 .V 3
2 4
(eq.2)
onde,  é a densidade do ar, 1.225 kg/m3; D é o diâmetro do rotor (m); V é a velocidade do
vento (m/s).
Como estimativa inicial das dimensões do rotor, calculou-se o diâmetro do mesmo
considerando o vento de Baturité de 10 m/s e a potência eólica necessária para suprir a
necessidade de potência útil.
6815=0,5.1,225.0,785.D2.103
D=3,76 m.
Portanto como estimativa inicial será considerado um rotor com diâmetro de 4 m.
Dimensionamento da Bomba
Com uma coluna d’água de 7,0 metros atingirá uma vazão de 6 m³ por hora, então o tempo
necessário para encher uma caixa d’água de 3000 litros será de 30 minutos (Figura 1).
Metodologia da Mandalla
A área ocupada pela Mandalla corresponderá a 380 m2 (equivalente ao círculo mais externo
com diâmetro de 21 m) que é composta por:
A fonte de água será proveniente de uma cisterna com acesso ao lençol freático, esta cisterna
substitui o reservatório circular, que se encontra ao centro da área.
Quatro pilares de concreto para sustentação da caixa d´água serão construídos.
Nove círculos de produção de diversas culturas consorciadas onde os três primeiros são
destinados à qualidade de vida da família (alimentação da família), os cinco círculos seguintes
são destinados a Produtividade Econômica (venda de produtos excedentes) e o último círculo
destina-se ao Equilíbrio Ambiental (cultivo de culturas de maior porte para formação de uma
barreira de proteção contra o excesso de vento, integração com o ambiente e também para
alimentação animal como as forrageiras).
G. S. Oliveira et al.
Os restos de cultura cultivados na Mandalla serão dados a animais de produção agrícolas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A estimativa de geração de energia elétrica pelo vento demonstra a viabilidade técnica deste
projeto. Pois segundo Paulino et al. (2007) a utilização da Mandalla como um exemplo de
desenvolvimento ambiental e sustentável possibilitará sustentabilidade energética. A
configuração proposta para o sistema apresenta-se dentro da filosofia de mandallas onde a fonte
de água é centralizada e distribuída de forma igualitária a todos os círculos. Segundo Silva et al
(2003) o bombeamento d'água demanda muita energia, que pode ser disponibilizada via uma
turbina eólica fonte renovável e limpa. A caixa d´água tem a função de ser um reservatório de
energia potencial para a água, visto que a bomba hidráulica selecionada não possuir capacidade
de irrigar de forma rápida e ao mesmo tempo todos os círculos, problema que é resolvido pela
gravidade. O sistema de gotejamento possibilita economia de água e é mais eficiente no
fornecimento deste insumo as plantas. O sistema proposto foi dimensionado de tal forma que o
gotejamento ocorra sem interrupções indesejadas (Figura 2).
CONCLUSÃO
Os dimensionamentos apresentaram-se de forma simples e prática. O sistema proposto tem
viabilidade técnica e agroecológica para ser implantado, o que possibilitará economia no uso da
água, independência energética e proteção do meio ambiente.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ATLAS DO POTENCIAL EÓLICO BRASILEIRO. Brasília, 2001.
www.cresesb.cepel.br/atlas_eolico_brasil/atlas.htm >. Acesso em: 15 fev. 2012.
Disponível
em:
<
BERNARDO, S.; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E.C. Manual de irrigação. Editora Universidade
Federal de Viçosa: Viçosa, 2005.
DANCOR. Disponível em: www.dancor.com.br, acesso em 20 fev. 2012.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATISTICA. IBGE, 2002. Disponível em: <
http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/cartografia/default_territ_area.shtm >. acesso em: 19 fev. 2012.
LINSLEY, R.K.; FRANZINI, J.B. Engenharia de recursos hídricos. MacGraw Hill: São Paulo, 1978.
OLIVEIRA, A. S. et al. Implantação de mandallas em comunidades rurais de bananeiras-PB. X Encontro
de
Extensão,
UFPB.
Disponível
em:
<
http://www.prac.ufpb.br/anais/xenex_xienid/x_enex/ANAIS/Area7/7CFTDAOUT01.pdf >. Acesso em:
18 fev. 2012.
MARCUZZO, F. F. N. Sistema de otimização hidráulica e econômica de rede de irrigação localizada
usando algoritmos genéticos. 2008. Tese (Doutorado em Engenharia) – Escola de Engenharia de São
Carlos, Universidade de São Paulo, 2008.
Disponível em: < http://www.cprm.gov.br/publique/media/dou_marcuzzo.pdf >. acesso em: 18 fev. 2012.
SÁ, A. L.; SARAIVA, J. D. S. Energia eólica para geração de eletricidade e bombeamento de água.
Editora CPT: Viçosa, 2001.
G. S. Oliveira et al.
SILVA, C. D.; SERAPHIM, O. J.; TEIXEIRA, N. M. Potencial eólico para bombeamento de água na
fazenda lageado. Encontro de Energia para Meio Rural, 3.Campinas, 2003.
PAULINO, R. D.; CRUZ, E. C. D.; ESCOREL, D. C. R.; LOURENÇO, J. C.; EMANOELTON, J.
Mandalla - da tradição à contingência: Um exemplo simples de desenvolvimento ambiental e sustentável.
Jornada Nacional de Agroindústria, 2. Bananeiras, 2007.
Figura 1 - Curva da bomba CAM-W4C, e seleção da vazão e coluna d´água.
Fonte: Dancor.
Figura 2 - Sistema eólico para irrigação de mandala agroecológica: (a) vista geral; (b) gerador eólico com
rotor de 4 m de diâmetro; (c) caixa d´água de 3000 l de volume; (d) detalhe da bomba hidráulica,
da canalização de recalque e abastecimento e dos pilares de sustentação da caixa d´água e gerador.