O balanço hídrico é um sistema contábil de monitoramento da á_gua do solo e resulta da aplicação do princípio da conservação de massa para a água em um volume de solo vegetado. A variação do armazenamento (�A) representa o balanço entre as entradas e saídas de água do volume de controle em um determinado intervalo de tempo (Pereira et ai . ., 1997b).
A chuva, irrigação, ascensão capilar e drenagem lateral constituem os principais componentes de entrada de água no volume de solo, enquanto a eva_potranspiração, escoamento superficial, drenagem lateral e drenagem profunda correspondem às saídas. A irrigação, utilizada _para manter o armazenamento em nível adequado às _plantas., é
função do próprio balanço hídrico, integrando os efeitos do clima, do solo e da planta. Com relação ao componente _precipitação, normalmente, os balanços hídricos são contabilizados considerando a precipitação total ocorrida. Entretanto, nem toda a água proveniente das _preci_pitações está disponível à cultura. Por isso., deve-se considerar
somente a precipitação efetiva, ou seja, a diferença entre a precipitação total e a perda por percolação profunda e/ou escoamento su_perficial (Bernardo, 1989; Andrade Júnior.,
1992; Sousa et al., 1997). Contudo, a estimativa da precipitação efetiva, para períodos de um dia, é difícil e trabalhosa na _prática (Marouelli et al., 1996).
Dessa forma, para fins de manejo de irrigação, Marouelli et ai. (1996) propõem uma metodolo.,gia para a estimativa da precipitação efetiva a __partir dos valores de precipitação total e da lâmina de irrigação necessária para que o conteúdo de água no
solo retome à capacidade de campo na camada correspondente ao sistema radicular da cultura, desde que assumidas algumas condições. Outra metodologia utilizada para essa
estimativa é _pro_posta pelo U. S. Conservation Service, a qual leva em consideração o tipo de solo e as práticas de cultivo (Franke, 1996).
Os resultados de um balanço hídrico _podem ser utilizados _para o zoneamento agroclimático da região, demanda potencial de água das culturas irrigadas, definição de
prioridades no planejamento de _pesquisas ou para o conhecimento do re_gime hídrico (Aguilar et ai., 1986).
Ortolani & Camargo ( 1987) destacam o balanço hídrico de campo como uma alternativa viável para a estimativa da disponibilidade hídrica no solo, em virtude de levar em consideração as características específicas do solo e da planta em estudo. Este método consiste na determinação dos componentes do balanço hídrico através de medições diretas, como no caso da variação do armazenamento, utilizando-se o método gravimétrico direto ou equipamentos como tensiômetros ou sonda de neutrons.
Reichardt (1990) faz uma distinção entre balanço hídrico real e balanço hídrico climatológico. Para o autor, o balanço hídrico real é a contabilidade de todas as adições e retiradas de água que realmente ocorrem em dada área utilizada na produção agrícola. Este tipo de balanço hídrico mostra a situação hídrica pela qual uma cultura realmente passa e fornece subsídios para definir quando e quanto irrigar. O balanço hídrico climatológico é uma estimativa do que vai ocorrer em uma dada localidade ou região, baseado em uma série de dados climatológicos coletados durante vários anos, possibilitando sua caracterização hídrica.
Medeiros & Pinheiro2, utilizando a metodologia de balanço hídrico climatológico
proposta por Thorntwaite & Mather, efetuaram a caracterização hídrica ( quantificação e definição dos períodos de deficiência e excedentes hídricos) de alguns municípios do estado do Piauí (Luzilândia, Esperantina, Piripiri, Alto Longa, Simplício Mendes e Cristino Castro). Contudo, apesar de terem utilizado a escala mensal para calcular os balanços hídricos, apresentam os valores e períodos de déficits e excessos de umidade no solo em escala anual, informações estas não muito úteis para o planejamento e manejo da irrigação das culturas de ciclo curto exploradas nesses municípios.
De acordo com os objetivos específicos a que se destina, Rolim et ai. (1998) caracterizam o balanço hídrico normal, seqüencial e de cultura. Para estes autores, o balanço hídrico normal é orientado para o planejamento agrícola e caracterização climática de uma região, servindo de subsídio para a definição da melhor época e tipo de manejo da exploração agrícola. O balanço hídrico seqüencial presta-se mais para o processo de tomada de decisão em práticas agrícolas, tais como: plantio, colheita e : MEDEIROS, R. M. & PINHEIRO, J. U. Balanço hídrico segundo Thomtwaíte & Mather para alguns
irrigação. Por fim, o balanço hídrico de cultura é importante para os mesmos itens acima destacados, _porém levando em consideração as diferentes necessidades hídricas das culturas.
A metodologia de balanço hídrico têm sido aplicada com o intuito de quantificar as deficiências hídricas e as necessidades de irrigação total e suplementar, informações estas fundamentais para a planejamento da irrigação a nível de propriedade e/ou em escala regional.
Neste contexto, Bernardo (1975) desenvolveu um modelo computacional para predizer o manajo da irrigação suplementar para urna determinada combinação solo clima-cultura. Para tanto, o modelo determina a freqüência de irrigação, a lâmina líquida de irrigação e a quantidade total de á__gua requerida por mês e ano. O modelo foi avaliado usando-se dados de clima e solo do vale do São Francisco. Para um melhor aprimoramento de outros modelos nessa linha, sugeriu a inclusão de um rotina para o cálculo da produtividade em função da evapotranspiração atual, bem como para possibilitar uma análise econômica da irrigação.
Oliveira (1990) procedeu à estimativa da evapotranspiração máxima e necessidade de irrigação das culturas de feijão Phaseolus e tri_go através de balanços hídricos diários efetuados para seis municípios no Estado do Paraná. Apresentou os resultados de eva_potrans_piração máxima e lâmina de irrigação suplementar em níveis de 50, 75 e 90 % de probabilidade de ocorrência. Destacou a importância de estudos dessa natureza para fornecer informações básicas ao dimensionamento de pr<?_jetos de irrigação e planejamento dos recursos hídricos, especialmente quando associado a estudos de viabilidad«r �çonôrniça.
Baseado na análise pluviométrica de 49 municípios do Piauí e Estados limítrofes, Rodrigues Neto (1991) efetuou um zoneamento _pluviométrico visando o cultivo de sequeiro das culturas de feijão, milho e arroz. Efetuou o estudo da distribuição pluviométrica ao longo do tempo e do espaço, ajustando os valores mensais ao modelo de distribuição gama incompleta aos níveis de 75, 50 e 25 % de probabilidade. Com base na demanda de água das culturas selecionadas e nas precipitações pluviométricas mensais ocorridas no trimestre e semestre mais chuvoso, propôs uma classificação
mensal das necessidades de irrigação em total ou suplementar. Contudo, o estudo não considerou a variabilidade dos solos no que diz respeito à sua capacidade de armazenamento e assumiu como igual, em todos os municípios, a demanda hídrica mensal das culturas.
Pires (1992) quantificou as necessidades de irrigação de culturas através da simulação de balanços hídricos diários efetuados para os meses de fevereiro e julho, em Ribeirão Preto (SP). Concluiu que a técnica utilizada associada ao uso de valores probabilísticos no cálculo da lâmina e do intervalo entre irrigações forneceu subsídios importantes para o planejamento e manejo dos sistemas de irrigação na região.
Para as condições edafoclimáticas do Planalto Médio e Missões (RS}, Franke (1996) procedeu a avaliação econômica da irrigação por aspersão (pivô central) das culturas da soja e milho, a partir da determinação da eva_potranspiração das culturas e de suas necessidades de irrigação, através da realização de balanços hídricos diários baseados em série histórica de dados, combinando diferentes épocas de semeadura e níveis de manejo de irrigação.
Zullo Júnior et ai. (1999) efetuaram o zoneamento agricola para a cultura do trigo de sequeiro no Estado de São Paulo, sob condição de risco climático, definindo as melhores épocas de plantio para as cultivares de ciclo precoce e normal, em três tipos principais de solo. Utilizaram a metodologia do balanço hídrico diário para a determinação do índice de satisfação das necessidades de água da cultura para cada município, o qual foi um dos critérios adotados para a definição das datas favoráveis de plantio.
Alguns trabalhos utilizando o método do balanço hídrico com o intuito de quantificar a evapotranspiração e/ou as necessidades de irrigação das culturas de feijão caupi (Silva & Millar, 1981b; Saunders et al., 1981; Saunders et al., 1985; Padilha Júnior, 1986; Aguiar et ai., 1992; Barros et ai., 1998; Bezerra & Oliveira, 1998a; Santos et ai., 1998; Bezerra et al., 1999) e melancia (Bezerra & Oliveira, 1998b; Freitas & Bezerra, 1999a) foram encontrados na literatura. Contudo, raras são as referências a trabalhos anteriores desenvolvidos nas condições edafoclimáticas de interesse para esse estudo.
Lima & Silva (1988) determinaram a evapotranspiração do feijão caupi (ETc) utilizando o balanço hídrico em um volume de solo contido em evapotranspirômetros de lençol freático constante, instalados nas condições climáticas de Teresina (PI). Observaram que a ETc acumulada durante o ciclo da cultura foi de 509 mm, com uma média geral de 6,6 mm dia-1. Os valores médios de ETc nas fases fisiológicas foram 2, 1 mm dia-1 (inicial); 5,2 mm dia-1 (vegetativa); 8, 7 mm dia-1 (reprodutiva) e 8,3 mm dia-1 (maturação).
O único trabalho efetuado, nas condições de clima e solo de Parnaíba (PI), é o de Andrade et al. (1993), que empre_gando a metodolo_gia de balanço hídrico no campo, estimou a evapotranspiração da cultura (ETc) e o coeficiente de cultivo para o feijão caupi. Obtiveram valores de ETc variando de 5 mm dia-1, no início do ciclo, a 9 mm dia-1, aos 32 dias após o plantio, quando a cultura alcançou pleno desenvolvimento
vegetativo. O consumo de água em todo o ciclo foi de 380 mm, correspondendo a um consumo médio de 6,3 mm dia-1. Entretanto, esse estudo se restringiu apenas ao período de maior demanda hídrica da região.
2. 7 Estimativa e previsão de custos associados à irrigação
A irrigação é uma tecnologia que requer elevados investimentos e intensiva utilização de insumos. Por isso, é importante efetuar uma análise dos custos associados aos sistemas de irrigação empregados, os quais constituem-se em um dos fatores determinantes da viabilidade econômica do investimento.
Os custos variáveis associados à irrigação abrangem os dispêndios relacionados com energia, mão-de-obra, lubrificação, reparos dos equipamentos e da infra-estrutura utilizados na operação do sistema (Rocha, 1988; Frizzone, 1999). Os gastos anuais com manutenção e reparos tem a finalidade de manter o sistema em condições adequadas de uso. A manutenção ocorre de maneira preventiva, enquanto os reparos são de difícil previsão e estimativa (Franke, 1996). Por isso, a literatura recomenda que esses gastos devem ser considerados como uma percentagem do investimento com o sistema de
irrigação. Neste sentido, existe sugestão de que esses custos sajam da ordem de 4 % a.a. sobre equipamentos de irrigação e 1,25 % a.a. sobre obras de infra-estrutura (Brasil, 1987; Frizzone, 1999).
Os componentes de custos da irrigação variam nas diferentes regiões irrigadas do País, principalmente devido as diferenças quanto às exigências hídricas de cada região. Neste contexto, Brito & Scaloppi (1986) fizeram uma composição estimativa de custos de sistemas de irrigação por aspersão mais utilizados ( convencional com linhas laterais portáteis, autopropelido e pivô central) acionados a energia elétrica e a óleo diesel, dentro de um contexto de fatores que representam as regiões Semi-árida (ETr = 6,5 mm dia-1) e Centro-Sul do Brasil (ETr = 4,5 mm dia-1}_ Os componentes de custo envolvidos foram a depreciação do equipamento, juros e os custos de energia, mão-de-obra, reparos e manutenção do sistema. Observaram uma grande desvantagem econômica dos sistemas acionados a óleo diesel em relação à eletricidade. Considerando apenas os sistemas acionados a energia elétrica, constataram que o sistema de linhas laterais portáteis apresentou os menores custos, até um valor de uso consuntivo de 600 mm, seguido pelo autopropelido e pivô central. A análise demostrou que, entre os custos variáveis, o mais significativo foi o de energia (55 % para energia elétrica e 80 % para o óleo diesel), inviabilizando o óleo diesel como fonte de ener_gia. O custo menos representativo foi o de mão-de-obra, o que constitui, do ponto de vista econômico, pouco estímulo à automação dos sistemas de irrigação.
Estudo semelhante, porém direcionado unicamente para as condições de Minas Gerais, foi realizado por Mello (1993). O autor verificou que, para todos os sistemas de irrigação analisados ( aspersão convencional semiportátil, autopropelido e pivô central), o gasto com energia foi o item de maior participação relativa na composição dos custos variáveis.
Mattoso & Silva ( 1989) desenvolveram uma planilha para estimativa do custo de produção de culturas irrigadas e que permite avaliar os efeitos econômicos de variações impostas em qualquer um dos componentes de custo. Exemplificaram a utilização da planilha com a cultura do milho irrigado por aspersão pivô central nas condições de solo e clima de Parnaíba (PI). Observaram que a cultura deve apresentar uma produtividade
mínima de 5. 816 kg ha-1 (ponto de equilíbrio) para cobrir o custo total de produção e viabilizar economicamente a irrigação. Entre os componentes de custo, o item irrigação (custos fixos e variáveis do pivô central + mão-de-obra + energia elétrica) foi o que apresentou maior participação (40,9 %) do custo total de produção. O componente energia elétrica correspondeu a 17, 7 % do custo total de _produção do milho.
Para as condições de Guaíra (SP), Pizysieznig Filho et al. (1992) concluíram que os custos variáveis pesam mais que os custos de investimento. Nos custos variáveis, o custo de energia elétrica foi responsável por 60 %, em média, reforçando a importância do dimensionamento e manajo adeguado dos sistemas de irr!,gação.
Analisando diferentes fontes alternativas de energia para 1mgação ( diesel, gasolina e álcool) em comparação com a ener_gia elétrica, Scaloppi (1985) observou um elevado custo dessas fontes alternativas, o qual significou acréscimos de 599 % (diesel), 934 % (gasolina) e 859 % (álcool) em relação à eneq�ia elétrica. Se__gundo o autor, isso é devido ao elevado rendimento global dos motores elétricos associado ao reduzido custo do kWh utilizado no período fora de pico.
Para as condições. do Brasil Central, segundo Lana3 citado por Franke (1996), os
gastos anuais médios, por hectare, com energia elétrica para os sistemas de irrigação por aspersão convencional e pivô central são da ordem de US$ 134,3 e US$ 94,3, respectivamente.
Em estudo de viabilidade econômica da irrigação por aspersão pivô central na cultura do milho nas condições l!WOecoló_,,gicas do Planalto Médio e Missões (RS), Franke & Dorfman (1998) verificaram que os custos devido exclusivamente à irrigação variaram de 30 a 45 % do custo total de produção. Dentre estes, destaca-se o custo de energia elétrica com uma participação de apenas 5,5 a 7,0 % do custo total de produção da lavoura irr!,gada.
O custo anual de bombeamento, para bombas acionadas por motor elétrico é função dos .,gastos com ener_gia elétrica durante um determinado intervalo de tempo, os quais dependem da demanda de potência (faturamento anual de demanda) e do consumo 3 LANNA A.E. Engenharia econômica dos recursos hídricos. Porto Alegre: IPH. UFRGS, 1991. 320 p.
de energia elétrica (faturamento anual de consumo). A demanda de potência corresponde à média das potências solicitadas pelo consumidor, durante um intervalo de tempo, usualmente, 15 minutos, registrado por medidores de demanda. A tarifa de demanda é o valor de 1 kWh de potência demandada, que dá o direito à sua utilização pelo periodo de um mês. O consumo efetivo de energia elétrica refere-se à quantidade de ener_gia elétrica utilizada durante qualquer período de tempo, expressa em kWh. A tarifa de consumo é o valor de venda de 1 kWh de energia consumida. O preço das tarifas de demanda e consumo varia de acordo com a modalidade de tarifação em que o mesmo se enquadra diante da concessionária de energia elétrica (Dorfinan et ai., 1988; Frizzone, 1999).
Existem três modalidades de tarifas de energia elétrica, quais sejam: a tarifa convencional e as tarifas horo-sazonais (verde e azul), as quais apresentam custos diferenciados em função de sua utilização durante as horas do dia e durante os períodos do ano. Essa diferenciação visa reduzir os custos de fornecimento de ener_gia elétrica entregue ao consumidor, decorrente da otimização do sistema elétrico nacional. A utilização dessas tarifas permite ao consumidor reduzir suas despesas com ener_gia elétrica desde que consiga programar o seu uso, evitando-se o horário de ponta e/ou deslocando-se o consumo para determinados meses do ano. O horário de ponta compreende entre as 17 e 22 h ( ou definido pela concessionária) de segunda a sexta feira, enquanto o horário fora de ponta são as horas complementares às de ponta, acrescida à totalidade das horas dos sábados e domingos. O período seco é composto de sete meses consecutivos (maio a novembro), enquanto o período úmido é composto dos cinco meses consecutivos ( dezembro a abril) (Dorfinan et ai., 1988; Frizzone, 1999).
Entretanto, apesar das evidentes vantagens da utilização das tarifas horo sazonais, a sua efetiva aplicação apenas é possível nas propriedades rurais onde encontram-se em operação instalações e redes elétricas de alta tensão. No caso do estado do Piauí, segundo informações obtidas junto à Companhia Energética do Piauí4
(CEPISA), a sua efetiva aplicação apenas ocorre em 0,5 % dos estabelecimentos rurais (63 usuários). A quase totalidade dos estabelecimentos rurais piauienses (99,5 %) (12.913 usuários) enquadram-se na chamada classe rural, que utilizam instalações e
redes elétricas de baixa tensão. Para essa classe de consumidores de energia elétrica é efetuada a cobrança com base na tarifa de consumo denominada B2., a qual independe da
potência elétrica instalada na propriedade.
Em geral, os estudos de custos de produção pressupõem que os valores dos coeficientes técnicos, preços e disponibilidade de recursos são constantes. Isto implica em adotar formas deterministas para certos componentes do custo que na realidade tem variação aleatória. Contudo, para incluir-se o risco no cálculo do custo de produção é usualmente utilizada a técnica de simulação de Monte Cario (Brunelli, 1990; Biserra, 1994).
Para simplificar a aplicação dessa técnica, é fundamental determinar-se quais as variáveis mais si_gnificativas dentro da estrutura do custo de produção. Se_gundo Latapia (1988), não é necessário efetuar-se uma análise de sensibilidade para escolher as variáveis mais significativas, bastando, para isso, observar e escolher as variáveis que representam as maiores participações percentuais no custo de produção. No caso específico de custos de produção de culturas irrigadas, observou-se, nos trabalhos citados anteriormente, que o custo de energia é o item de maior participação na composição dos custos variáveis e que pode comprometer a viabilidade econômica do empreendimento.
Neste estudo, em particular, além do custo de energia elétrica elegeu-se como variáveis relevantes, caja aleatoriedade afeta a rentabilidade da atividade, a produtividade das culturas de feijão e melancia e seus respectivos preços de venda. Estas variáveis apresentam evidente e notória variabilidade em função das condições edafoclimáticas reinantes e das oscilações de mercado. Levando em consideração esses mesmos motivos, Brunelli (1990) assumiu como relevantes, no processo de simulação do custo de produção da laranja no Estado de São Paulo, as variáveis relacionadas com os coeficientes técnicos das operações, preços dos insumos e produtos, quantidade de insumos e a produtividade da cultura. Da mesma forma, Biserra (1994) considerou como variáveis aleatórias si_gnificativas a produtividade das culturas (arroz, feijão, banana, 4 Informações obtidas junto à Gerência Técnica e Comercial. Situação em dezembro de 1999.
milho, algodão e melancia) e os preços dos produtos, as quais conjuntamente participaram com mais de 80 % da receita bruta.
Entretanto, para a aplicação da técnica de simulação é necessário atribuir-se uma função de distribuição de probabilidade a cada variável, que seja adequada para representar a variação da mesma. Em Economia, em que normalmente dispõe-se de poucas informações quanto às variáveis a serem analisadas, usualmente adota-se a distribuição triangular de probabilidades para representar a variação e proceder-se à estimativa de variáveis (Pouliquen citado por Biserra, 1994; Dias, 1996), tais como as produtividades das culturas e os preços dos produtos agrícolas. De fato, Brunelli (1990), Biserra (1994) e Dias (1996) assumiram essa distribuição de probabilidade como representativa de diversas variáveis envolvidas no custo de produção das culturas de laranja, arroz, feijão, banana, milho, algodão, melancia, tomate, goiaba e manga.