Material de Energia na Agricultura-FEAF

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UNIVERSIDADE ZAMBEZE 
FACULDADE DE ENGENHARIA AGRONÓMICA E FLORESTAL 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRONÓMICA 
 
 
 
 
MATERIAL DIDÁCTICO DE ENERGIA NA AGRICULTURA 
 
 
 
 
Compilado por: 
 Mestre Fernando Nortor Hilário Chare 
 
 
 
Mocuba, 2020 
 
 
Contextualização 
 
Em muitas zonas de países em vias de desenvolvimento, nomeadamente 
as zonas rurais como as de Moçambique existem condições ambientais 
invejáveis que poderiam incrementar a produção e a produtividade a base 
da aplicação da energia eléctrica provenientes de fontes de energia 
renóvaveis e energia não renóvaveis, sendo que, muitas vezes se torna 
quase impossivel alcançar tais objectivos pelo alto custo de fabricação do 
material que suporta o processo de transformação dessas fontes em 
energia eléctrica bem como os debates da sustentabilidade do meio 
ambiente para futuras gerações, ou seja, a exploração dos recursos 
energéticos geralmente trás problemas ao meio ambiente, afecta a saúde 
de pessoas, pela poluição do ar e da água, bem como o próprio clima pode 
ser afectado em decorrência dos gases e do calor liberado no processo de 
exploração e conversão da mesma energia. Neste contexto, existe desafios 
inerentes de como desenvolver actualmente de uma forma sustentável 
usando principalmente os recursos energéticos de fontes não renováveis. 
 
SUMÁRIO 
 
Conteúdos: Páginas: 
 
CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO ................................................................ 9 
1.1 Conceitos Gerais ............................................................................ 9 
1.1.1 Energia, trabalho, força e corrente eléctrica ................................ 9 
1.1.2 Fontes e formas energéticas ...................................................... 11 
1.1.3 Energias renováveis e energias não renováveis .......................... 12 
1.1.4 conversão e geração de energia ................................................. 13 
1.1.5 Exercícios de consolidação do capítulo I .................................... 15 
CAPÍTULO II: ENERGIA/FORÇA HUMANA ...................................... 17 
2.1 Generalidades .............................................................................. 17 
2.2 Energia/Força Humana .............................................................. 18 
2.3 Exercícios de consolidação do capítulo II ...................................... 22 
CAPÍTULO III: ENERGIA/FORÇA ANIMAL ....................................... 23 
3.1 Generalidades .............................................................................. 23 
3.2 Animais usados como fonte de energia ......................................... 24 
3.3 Custo horário do trabalho animal ................................................ 26 
3.4 Exercícios de consolidação do capítulo III ..................................... 31 
CAPÍTULO IV: ENERGIA SOLAR ...................................................... 33 
4.1 Generalidades .............................................................................. 33 
4.2 Princípios de funcionamento ........................................................ 34 
4.3 Geração de electricidade (energia eléctrica) .................................. 35 
4.3.1 Horas de Sol a Pico (HSP) do inglês hours of peak-sun- condition 
(PSC). ................................................................................................ 36 
4.3.2 Quantidade de energia solar irradiada (Erad). ............................. 37 
4.4 Vantagens e desvantagens da energia solar .................................. 37
4.4.1 Vantagens ................................................................................ 37 
4.4.2 Desvantagens ........................................................................... 37 
4.5 Exercícios de consolidação do capítulo IV ..................................... 38 
CAPÍTULO V: ENERGIA HíDRICA .................................................... 40 
5.1 Fundamentação ........................................................................... 40 
5.2 Princípios de funcionamento ........................................................ 40 
5.3 Geração de electricidade (energia eléctrica) .................................. 41 
5.3.1 Vazão do canal .......................................................................... 41 
5.3.2 Queda ou altura geométrica ...................................................... 42 
5.3.3 Perdas de cargas ....................................................................... 42 
5.3.4 Potência teórica ........................................................................ 42 
5.3.5 Energia eléctrica ....................................................................... 43 
5.4 Vantagens e desvantagens da energia hídrica ............................... 44 
5.4.1 Vantagens ................................................................................ 44 
5.4.2 Desvantagens ........................................................................... 45 
5.5 Exercícios de consolidação do capítulo V ...................................... 45 
CAPÍTULO VI: ENERGIA EÓLICA ..................................................... 47 
6.1 Fundamentação ........................................................................... 47 
6.2 Princípios de funcionamento ........................................................ 48 
6.3 Geração de electricidade (energia eléctrica) .................................. 49 
6.3.1 Turbinas Eólicas de Eixo Vertical (TEEVs) ................................. 50 
6.3.2 Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal (TEEHs). ........................... 52 
6.4 Vantagens e desvantagens da energia eólica .............................. 54 
6.4.1 Vantagens ................................................................................ 54 
6.4.2 Desvantagens ........................................................................... 54 
6.5 Exercícios de consolidação do capítulo VI .................................. 55 
CAPÍTULO VII: A BIOENERGIA ........................................................ 56
7.1 Fundamentação ........................................................................... 56 
7.2 Princípios de funcionamento ........................................................ 56 
7.2.1 Os tipos básicos dos biodigestores ............................................ 57 
7.2.1.1 Biodigestores descontínuos .................................................... 57 
7.2.1.1.1 Biodigestores descontínuos modelo batelada ....................... 57 
7.2.1.2 Biodigestores contínuos ......................................................... 58 
7.2.1.2.1 Biodigestores contínuos do modelo indiano ......................... 58 
7.2.1.2.2 Biodigestor contínuos modelo chinês ................................... 58 
7.3 Geração de electricidade (energia eléctrica) .................................. 58 
7.3.1 Combustão de fontes sólidas de biomassa ................................. 59 
7.3.1.1 Aquecimento .......................................................................... 59 
7.3.1.2 Gaseificação ........................................................................... 59 
7.3.1.2.1 Gaseificação direita: ............................................................ 59 
7.3.1.2.2 Gaseificação indirecta: ........................................................ 59 
7.3.1.3 Pirolise: ................................................................................. 59 
7.3.1.4 Fermentação .......................................................................... 60 
7.3.2 Combustão de fontes biocombustíveis líquidas .......................... 60 
7.3.3 Combustão de fontes biocombustíveis gasosos .......................... 60 
7.3.4 Equivalência energética de biogás ............................................. 60 
7.4 Vantagens e desvantagens da bioenergia ...................................... 617.4.1 Vantagens ................................................................................ 61 
7.4.2 Desvantagens ........................................................................... 61 
7.5 Exercícios de consolidação do capítulo VII ................................... 61 
CAPÍTULO VIII: ENERGIA DO PETRÓLEO ....................................... 62 
8.1 Fundamentação ........................................................................... 62 
8.2 Princípios de funcionamento ........................................................ 63 
9.2.1 Classificação do petróleo ........................................................... 64
9.2.1.1 Óleos Parafínicos ................................................................... 64 
9.2.1.1 Óleos Naftênicos .................................................................... 64 
9.2.1.1 Óleos Asfálticos ...................................................................... 64 
9.3 Geração de electricidade (energia eléctrica) .................................. 64 
9.3.1 O processo de produção de energia eléctrica a partir de derivados 
do petróleo ........................................................................................ 66 
8.4 Vantagens e desvantagens da energia do petróleo ........................ 67 
8.4.1 Vantagens ................................................................................ 67 
8.4.2 Desvantagens ........................................................................... 67 
CAPÍTULO IX: ENERGIA DO GÁS NATURAL .................................... 68 
9.1 Fundamentação ........................................................................... 68 
9.2 Princípios de funcionamento ........................................................ 69 
9.2.1 Classificação do gás natural ...................................................... 69 
9.2.1.1 Gás associado ........................................................................ 69 
9.2.1.1 Gás não associado ................................................................. 70 
9.3 Geração de electricidade (energia eléctrica) .................................. 70 
9.3.1 O processo de produção de energia eléctrica a partir de gás natural
 71 
9.4 Vantagens e desvantagens da energia do gás natural ................... 72 
9.4.1 Vantagens ................................................................................ 72 
9.4.2 Desvantagens ........................................................................... 73 
CAPÍTULO X: ENERGIA DO CARVÃO MINERAL .............................. 74 
10.1 Fundamentação ......................................................................... 74 
10.2 Princípios de funcionamento ...................................................... 75 
10.2.1 Carvão mineral do tipo turfa ................................................... 76 
10.2.2 Carvão mineral do tipo linhito ................................................. 76 
10.2.3 Carvão mineral do tipo hulha .................................................. 76
10.2.4 Carvão mineral do tipo antracito ............................................. 76 
10.2.5 Extracção e transporte ............................................................ 76 
10.3 Geração de electricidade (energia eléctrica) ................................. 77 
10.4 Vantagens e desvantagens da energia do carvão mineral ............ 77 
10.4.1 Vantagens ............................................................................... 77 
10.4.2 Desvantagens ......................................................................... 78 
10.5 Exercícios de consolidação do capítulo VIII, IX e X ..................... 79 
CAPÍTULO XI: MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA (MCI) ........... 80 
11.1 Fundamentação ......................................................................... 80 
11.2 Partes componentes ................................................................... 84 
11.3 Sistemas complementares de M.C.I ............................................ 86 
11.3.1 Sistema de Força .................................................................... 87 
11.3.2 Sistema de Distribuição dos Gases .......................................... 88 
11.3.3 Sistema de Alimentação .......................................................... 89 
11.3.4 Sistema de Arrefecimento ........................................................ 90 
11.3.5 Sistema de Lubrificação .......................................................... 91 
11.3.6 Sistema Eléctrico .................................................................... 92 
11.4 Vantagens e desvantagens do Motor de Combustão Interna (MCI)
 93 
11.4.1 Vantagens ............................................................................... 93 
11.4.2 Desvantagens ......................................................................... 93 
11.5 Exercícios de consolidação do capítulo XI ................................... 93 
CAPÍTULO XII: MOTORES ELÉCTRICOS (ME) ................................. 96 
12.1 Fundamentação ......................................................................... 96 
12.2 Tipos de Motores Eléctricos (ME) ................................................ 99 
12.2.1 Motores de Corrente Contínua - MCC ...................................... 99 
12.2.1.1 Motores de Corrente Contínua de Série - MCCS ................... 99
12.2.1.2 Motores de Corrente Contínua de Derivação - MCCD ........... 99 
12.2.1.3 Motores de Corrente Contínua Compostos - MCCC .............. 99 
12.2.2 Motores de Corrente Alternada - MCA ................................... 100 
12.2.2.1 Motores de Corrente Alternada Síncronos - MCAS .............. 100 
12.2.2.2 Motores de Corrente Alternada Assíncronos - MCAA .......... 101 
12.3 Vantagens e desvantagens do Motores Eléctricos (ME) ............. 102 
12.3.1 Vantagens ............................................................................. 102 
12.3.2 Desvantagens ....................................................................... 102 
12.4 Exercícios de consolidação do capítulo XII ............................... 103 
REFERÊNCIAS ............................................................................... 104 
 
 
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9 
 
CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO 
1.1 Conceitos Gerais 
1.1.1 Energia, trabalho, força e corrente eléctrica 
Pelo princípio de conservação da energia do então químico francês 
Antoine Lavoisier em 1785, podemos dizer que “Na natureza nada se 
perde, nada se cria, tudo se transforma”. Por exemplo, a energia 
armazenada nos alimentos, faz com que os órgãos do corpo humano 
funcionem correctamente. Os combustíveis fósseis fazem com que os 
veículos automóveis se movimentem, entre outros. É difícil ter concessos 
na definição da energia, mas sabemos que a sua existência possibilita a 
execução de trabalho, e que o trabalho é a uma relação entre uma força 
e o seu deslocamento, então, 𝑬 = 𝑻 = 𝑭 ∗ 𝒅, onde a energia apresenta as 
seguintes características: 
 Não é facil de ser definida, mas é facil de ser percebida; 
 Presente em todos seres vivos; 
 Ela dá a capacidade para a realização do trabalho; 
 Não tem peso, cor muito menos cheiro; 
 Não podemos vê-la directamente; 
 Percebemos suas mudanças e transformações; 
 Existem vários tipos de energia (energias renováveis e energias não 
renóvaveis); 
 Diversas fontes de energia (petróleo, carvão mineral, vento, sol, 
água, biomassa, átomos, terra entre outros); 
 Diversas formas de energia (Energia mecânica, energia eólica, 
energia hídrica, energia solar entre outros), e que as mesmas, são 
intercambiáveis; 
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 É muitas vezes medida em joules (J) ou calorias (Cal), Quilowatt-
hora (kWh) ou Watt-hora (Wh); 
 Pagamos e lutamos por ela. 
Por difinição podemos dizer que o trabalho pode apresentar as seguintes 
características: 
 Envolve a energia gasta para a realização de uma actividade, uma 
deformação ou o aumento da energia interna; 
 Existem vários tipos de trabalho; 
 É comum ser medido em Joules (J). 
A segunda lei de Isaac Newton diz que a força resultante que age sobre 
um corpo deve ser igual ao produto da massa do corpo por sua 
aceleração, ou seja, 𝑭 = 𝒎 ∗ 𝒂, apresentando as seguintes caracteristícas: 
 É simplesmente um puxão ou empurrão; 
 É uma grandeza vectorial, pois tem módulo (intensidade), direcção 
e sentido; 
 Pode causar um deslocamento ou uma deformação, em virtude de 
uma aceleração; 
 Um sistema também pode sofrer alterações em virtude da acção de 
forças externas; 
 Geralmente é medida em Newtons (N). 
Todo o movimento ordenado de cargas elétricas (partículas eletrizadas 
chamadas de íons ou elétrons) dentro de um sistema condutor, o qual 
apresenta uma diferença de potencial elétrico (ddp) ou tensão elétrica é 
donominado de corrente eléctrica. 
A corrente elétrica que transita nos resistores, pode transformar energia 
elétrica em energia térmica (calor), num fenômeno conhecido como Efeito 
Joule. A resistência de um fio condutor facilita ou dificulta a passagem 
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da corrente elétrica, sendo calculada através da fórmula da Primeira Lei 
de Ohm (R=U/I). Os principais tipos de corrente eléctrica são: 
 Corrente Contínua (CC): Possui sentido e intensidade constantes, 
ou seja, apresenta diferença de potencial (ddp) contínua, gerada 
por pilhas e as baterias. 
 Corrente Alternada (CA): possui sentido e intensidade variados, 
ou seja, apresenta diferença de potencial (ddp) é alternada, gerada 
pelas usinas. 
Os aparelhos eletrônicos, pilhas e baterias, apresentam o polo negativo e 
o polo positivo, o que explica a diferença de potencial (ddp) presente no 
circuito de cada um deles. Observe que o sentido da corrente elétrica é 
caracterizado de duas maneiras: “corrente elétrica real”, ou seja, aquela 
que possui o sentido do movimento dos elétrons e a “corrente elétrica 
convencional”, cujo sentido é contrário ao movimento dos elétrons, 
marcada pelo movimento das cargas elétricas positivas.No Sistema 
Internacional de Unidades (SI), a intensidade da corrente elétrica é 
medida em Ampère (A), a resistência em Ohm (Ω) e a tensão elétrica (ddp) 
é medida em Volts (V). 
1.1.2 Fontes e formas energéticas 
Energia é conservada. Você não a pode criar, você não a pode destruir. 
Tudo que você pode fazer é muda-la de uma fonte para uma determinada 
forma, assim sendo, o termo fonte significa a origem da energia, 
exemplos como, vento, sol, carvão mineral, petróleo, fogo, Homem entre 
outros, dão origem a energias que serão aproveitadas de uma maneira 
integral denominadas de formas. 
Por sua vez os termos fonte e forma trazem com eles os conceitos de 
energias renováveis e energias não renováveis, onde a questão renovabilidade 
ou não, dependem: 
 Da escala temporal que é utilizado, isto é, de curto, médio e longo 
período de utilizaçâo. 
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 E dos padrões de utilização dos recursos, ou seja, energia 
comercial ou energia moderna e não comercial ou energia 
alternativa. 
1.1.3 Energias renováveis e energias não renováveis 
Energias renováveis, são aquelas em que a sua fonte de utilização e uso 
é renovável, ou seja, possuem a capacidade de serem repostas 
naturalmente, o que não significam que todas elas sejam inesgotáveis, 
por exemplo o vento e o sol são permanentes, mais outras como água, 
podem acabar, dependendo dos modos de utilização pela sociedade, é 
importante dizer que, nem todas fontes de energias renováveis são limpas 
e o seu processo de difusão em todo o mundo tem vindo a aumentar ao 
longo dos anos representando uma parte considerável da produção de 
energia mundial. 
Energias não renováveis também denominadas de energias sujas, estas 
são aquelas em que a sua fonte de utilização e uso poderão esgotar-se em 
um futuro relativamente próximo, ou seja, a capacidade de reposição na 
natureza é considerado muito lento mais têm uma tecnologia difundida, 
fazem parte deste grupo as fontes dos combustíveis fósseis. 
Fica claro da importância de se perceber mais acerca dos termos fonte e 
forma, visto que, a energia sofre um percurso mais ou menos longo de 
transformação, durante o qual uma parte é desperdiçada e a outra, que chega 
ao consumidor, nem sempre é devidamente aproveitada. Para a campo 
energético poderemos classificar as fontes de energia em três categorias 
distintas, como: 
 Fontes de energias antigas ou arcaicas, aquelas cujo o uso vai 
decrescendo com o tempo, onde se encontram a força humana, a 
força dos animais, e o uso do fogo; 
 
 Fontes de energias modernas, aquelas que geralmente dependem 
da variação do mercado internacional, onde teremos o carvão 
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mineral, gás natural, energia nuclear, hidroeletricidade e o 
petróleo; 
 
 Fontes de energias alternativas, as que geralmente resolvem os 
problemas das energias modernas, como o vento, sol, hidrogênio, 
terra e das marés entre outras. 
1.1.4 conversão e geração de energia 
Qualquer conversão de energia é um determinado fluxo energético é 
imperfeita, pois alguma energia é usada para facilitar o próprio processo 
de conversão – daí que a eficiência de conversão é sempre < 100%. 
A geração de energia, também se transforma energia, mas a 
preocupação é usar uma fonte existente para produzir uma forma de 
energia mais disponível de um modo rentável e sustentável. 
A utilização de energia, requer em geral a transformação de uma forma 
de energia em outra, mas a preocupação é servir um beneficiário final; a 
título de exemplo, temos o funcionamento do diagrama do fluxo 
energético na agricultura, como abaixo são apresentados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sector industrial 
Equipamentos agrícolas 
Produção de defensivos agrícolas 
 
 
Sector de produção 
Fontes energéticas e 
Formas energéticas 
 
Produtos Agrários 
 
 
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O Fluxo energético das unidades de transformação demanda avanços 
tecnológicos proporcionando não apenas a energia desejada, mas 
também, outras formas que, de maneira geral, podem ser aproveitadasde acordo como elas podem se apresentar na natureza como a seguir são 
mencionados: 
 Energia Primária é a energia disponível no ambiente natural, fonte 
primaria de energia; 
 
 Energia Secundária é a energia pronta para transporte ou 
transmissão; 
 
 Energia Final é a energia que o consumidor compra ou recebe; 
 
 Energia Útil é a energia que é um “input” numa aplicação final. 
 
A evolução da agricultura e não só, utiliza diferentes tipos de potências, 
isto tem sido um desafio na criação de novas soluções energéticas, 
visando acompanhar o processo, como é ilustrada pela figura 1. 
 
Figura 1: Apresenta o uso das energias renováveis e energias não renóvaveis nas 
diferentes tipos de potências, na qual nós mostra menor uso das energias na 
potência humana e potência animal e um maior uso das mesmas energias na 
potência motora principalmente as energias não renováveis 
POTÊNCIA HUMANA
POTÊNCIA ANIMAL
POTÊNCIA MOTORA
Energias não renováveis Energias renováveis
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1.1.5 Exercícios de consolidação do capítulo I 
 
1. Será verdade que ”Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo 
se transforma” (Lavoisier, 1785). Sim/não justifique a sua 
resposta. 
2. Olhando para as etapas do desenvolvimento social da humanidade, 
que conclusão podemos chegar quanto ao consumo de energia? 
3. Defina energia em diversas vertentes de estudo (áreas)? 
4. Existe diferença entre energia e potência? Justifique usando 
formulas. 
5. Quais são os Principais Desafios Na Energia Mundial, e na sua 
opinião diga como podemos resolver? 
 
6. Para além das diferentes formas/fontes de energia abordadas no 
decorrer da aula, quais são outras formas/fontes de energia que se 
manifestam no nosso dia-a-dia? 
 
7. Exemplificar energias primárias, segundárias, final e útil? 
 
8. Quais são as fontes/formas de energia a utilizar que podem 
garantir o maior desenvolvimento e a segurança alimentar nas 
condições de Moçambique? 
 
9. Qual é principal fonte de energia da actualidade? 
 
10. Olhando para vida útil (escala temporal), das energias não 
renováveis, diga qual seria a melhor energia a usar? 
 
11. No mundo de conversão de energia, é recorrente falar da 
transmissão, distribuição, geração e utilização de energia, qual é a 
principal diferença existente entre eles? 
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12. Quais são os princípios que norteiam a conversão de energia? 
 
13. Descreva exemplos concretos de estágios de conversão de energia 
de um fluxo de energia numa determinada produção agrícola? 
 
14. Quais são as principais leis que podemos encontrar na conversão 
de energia? 
 
15. Discutir os terminologias de energias limpas e energias sujas? 
 
16. O uso de fontes renováveis de energia passou a ser encarado como 
ponto fundamental para a superação das contradições ecológicas 
do modelo económico actual. Será que as fontes renováveis não 
poluem o meio ambiente? (fundamente a tua resposta). 
 
17. Mencione os avanços tecnológicos advindo de fontes não 
renováveis. De o seu contributo nas recomendações que devem ser 
seguidas para minimizar os impactos ambientais causados por 
estas fontes. 
 
18. Quando usamos as palavras comercial e não comercial no 
processo de transformaçâo da energia? 
 
19. Dar Exemplos e mencionar as tecnologias usada no fluxo 
energetico na agricultura? 
 
20. Fale do “casamento” das energias renováveis e energias não 
renováveis com a agricultura? 
 
21. Podemos olhar ou não para a agricultura como um factor 
multiplicador da energia? Justifique a sua resposta. 
 
22. De que factores dependem os sistemas de fornecimento eléctrico? 
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CAPÍTULO II: ENERGIA/FORÇA HUMANA 
2.1 Generalidades 
Os conhecimentos científicos relativos ao homem são necessários para a 
concepção de diverso material, tais como, as ferramentas, os 
implementos e máquinas, que possam relacionar o homem e o seu 
trabalho ou vice-versa, com maior conforto, segurança e produtiviade. 
 As primeiras tentativas de medir o dispêndio de energia humana 
iniciaram nos finais de 1800 através da análise da dieta alimentar de 
trabalhadores de diferentes áreas, sendo que, mais tarde surgiram outros 
estudos casos específicos da Ergonomia ou human factors. 
A Associação Internacional de Ergonomia (IEA), define a Ergonomia 
como sendo, “o estudo científico da relação entre o homem e seus meios, 
métodos e espaços de trabalho. Seu objetivo é elaborar, mediante a 
constituição de diversas disciplinas científicas que a compõem, um corpo 
de conhecimentos que, dentro de uma perspectiva de aplicação, deve 
resultar numa melhor adaptação do homem aos meios tecnológicos e aos 
ambientes de trabalho e de vida”. O mesmo congresso adoptou a seguinte 
classificação: 
 
 
 
Ergonomia física 
 
Considera a carga física que o corpo humano sofre em 
uma situação laboral analisando factores como: 
movimentos repetitivos, manipulação de materiais, força 
excessiva, posturas desfavoráveis. 
 
Ergonomia cognitiva 
Trata do aspecto mental. Pesquisa a capacidade e os 
processos de formação e produção de conhecimentos em 
sistema em geral. 
 
Ergonomia 
organizacional 
Busca um equilíbrio socio-técnico entre as pessoas, 
incluindo a estrutura organizacional, políticas e 
processos. É utilizada em três níveis da organização que 
são: operacional, táctico e estratégico. 
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2.2 Energia/Força Humana 
Capacidade que um indivíduo tem de exercer uma tensão muscular, na 
determinação da mesma contra determinada resistência, envolve 
factores mecânicos (aspectos externos), e fisiológicos (aspectos internos). 
A força humana pode ser classificada quanto á: Natureza, que é a 
manifestações das forças no mundo exterior que pode ser dividida em: 
 Força pura, algo genuíno que se manifesta de forma natural; 
 Força latente, que não se manifesta exteriormente, precisa de ser 
trabalhada diariamente; 
 Força útil, àquela que usamos para as nossas actividades no 
nosso dia-à-dia. 
Movimento, em mecânica podemos dizer que é mudança de posição no 
espaço em função do tempo, podendo ser: 
 Estática, parte da mecânica que estuda equilíbrio das forças 
actuantes sobre os corpos em repouso; 
 Dinâmica, parte da mecânica que estuda as relações entre força e 
os movimentos por elas produzidas. 
As operações que exigem competências técnicas (perícias) tal como 
transplante, sacha, e colheita selectiva de frutas, vegetais e culturas 
fibrosas, precisam do ser humano como fonte de potência em relação ao 
animal e máquina, pelas seguintes vantagens: 
 Versatilidade (capacidade de se adaptar facilmente a novas 
situações); 
 Habilidade (fazer trabalhos de forma competente); Análise (capacidade de ser dinâmico, pode pensar e tomar decisões 
em tempo real). 
Em contrapartida, ela é menos conveniente para operações que exigem 
muita potência bruta como é o caso de transporte de água e lavoura em 
solos pesados. 
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19 
 
As limitações da energia basal pode-se apoiar no princípio da sobrecarga 
progressiva, ou seja, do leve para o pesado e do fácil para o difícil. Assim 
sendo, a energia base de um indivíduo depende: 
 Do tamanho do corpo (correlaciona a natureza da estrutura do 
Homem, isto é, quando o corpo não tem um peso ideal de acordo 
com a natureza do mesmo, o trabalho torna-se geralmente menos 
eficiente); 
 Idade (o número de anos que uma pessoa tem é muito importante 
para sabermos se é uma criança, jovem, adulto, ou velho); 
 Sexo (masculino e feminino, cada um com suas particularidades e 
especificações); 
 E factores ambientais (directamente afecta a qualidade do 
trabalho, através da contaminação água bem como ar, raios 
ultravioleta, entre outros riscos ambientais da agricultura). 
A Equação geral para o metabolismo basal, segundo a Organização das 
Nações Unidas para Alimentação e a Agricultura (FAO): 
Sendo que: 
C - Metabolismo basal (kcal/dia); 
a - Coeficiente, constante para uma dada idade e sexo, cerca de 70; 
W - Peso do corpo (kg); 
 b - Um expoente que varia de 0,7 a 0,75. 
De salientar que, as mulheres consomem um pouco menos de energia do 
que homens. Essa energia é usada para manter nosso organismo em 
funcionamento, como coração, pulmões e os demais órgãos internos, e 
também para fornecer alguma capacidade de trabalho externo que é feito 
bWaC 
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20 
 
durante a realização de actividades cotidianas, exemplo a produção 
agrícola. 
Em análise humana é recorrente falar-se de Capacidade de Força (CF) 
e que a mesma se divide em: 
 Capacidade de Força Máxima (CFM), capacidade que um grupo 
muscular tem em realizar máximas tensões, onde podemos 
encontrar, a força estática (equilíbrio entre os aspectos internos e 
a resistência), e força dinâmica (aspectos internos vencendo a 
resistência, o trabalho é posetivo ou aspectos internos vencidos 
pela resistência, o trabalho é negativo); 
 Capacidade de Força Rápida (CFRa), é a relação entre a força e 
o tempo; 
 Capacidade de Força Resistência (CFRe), capacidade de 
resistência à fadiga, podendo ser caracterizada por resistência de 
força aeróbica e resistência de força anaeróbica. 
Sob ponto de vista de produção de energia, o ser humano é na essência 
um motor de combustão com regulação automática contra as 
sobrecargas. Um “ïnput” de energia sob forma de alimentos é convertido 
para formas úteis de energia tais como trabalho conjuntamente com 
produtos colaterais como é o caso de calor. 
Em condições favoravelmente óptimas, o Homem pode produzir de forma 
sustentável uma potência de cerca de 300 Watts(W), em regiões 
temperadas enquanto que em regiões tropicais, pode reduzir este valor 
para uma potência de cerca de 250W. O nosso corpo tem uma eficiência 
relativamente alta quando faz trabalhos considerados pesados, mas está 
longe se ser totalmente eficiente. 
Os métodos preferidos para aplicação da energia humana são através de 
pedais (30 à 40 revoluções por minuto) ou por um caminhar simulado 
como acontece com algumas bombas de água. 
http://axpfep1.if.usp.br/~otaviano/EnergiaCH.htm#_Efici%C3%AAncia_mec%C3%A2nica_do_corpo_humano
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21 
 
O consumo de energia para as diversas tarefas pode ser estimado a partir 
da pulsação cardíaca. Este consumo quando correlacionado com a 
subida da pulsação acima do estado considerado de “descanso” varia de 
pessoa para pessoa. Conhecida a taxa de consumo, é possível estimar o 
tempo de repouso a partir da seguinte equação da FAO: 
 
Sendo que: 
Tr - tempo de repouso (minutos/hora); 
E - potência fornecida pelo Homem (Watts). 
 
É Importante dizer que: 
 A taxa de consumo de energia que exceda os 250-300 W não pode 
ser sustentável, num ser humano, por um período longo. Um 
período de descanso será necessário para o organismo se 
recuperar, isto porque, elevadas taxas de consumo podem ser 
mantidas só por períodos curtos; 
 Observar cuidado especial às articulações sujeitas à carga, em 
especial à coluna vertebral; 
 Realizar um trabalho muscular isotônico, prioritariamente 
quando se tratar de crianças e adolescentes; 
 O rendimento dos trabalhos depende, em boa medida, da 
motivação e da coordenação; 
 O consumo de oxigénio e o dispêndio de energia, estão muito 
ligados; 
 A energia despendida é essencialmente derivada do alimento que 
está sendo utilizado pelo corpo. 
 
E
E
Tr
1500060 

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22 
 
2.3 Exercícios de consolidação do capítulo II 
 
1. Qual é a importância no uso da fonte de energia humana para 
actividade agrária? 
2. Olhando para o consumo de oxigénio e taxa do coração para vários 
níveis de trabalho, em breve trecho explique o aumento ou redução 
deles em função dos diferentes trabalhos? 
3. Quais são as principais diferenças que existem nos gastos de 
energia de um homem e uma mulher? 
4. Numa mulher e num homem qual deles resiste mais a actividades 
agrícolas. Justifique? 
5. Calcule o metabolismo Basal de uma mulher e de um homem 
segundo os seguintes dados apresentados (Peso da mulher = 75 Kg 
e Peso do Homem = 80 Kg). 
6. Qual é o factor mais relevante a ter em conta no cálculo do 
metabolismo basal? 
7. Suponha que duas estudantes da FEAF do curso de engenharia 
agronómica estão a fazer trabalhos diferentes. Uma delas (Paula) 
está lavrando com uma enxada estando a produzir uma taxa bruta 
270-280W e a outra (Marcia) está a fazer sulcagem com uma taxa 
bruta 285-300W. Quais serão os intervalos de descanso que cada 
uma delas precisará para a realização da actividade em causa? 
8. Que impacto tem o estudo da ergonomia na actividade de produção 
agrícola? 
 
 
 
 
 
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23 
 
CAPÍTULO III: ENERGIA/FORÇA ANIMAL 
3.1 Generalidades 
A tracção animal é muito importante para o processo produtivo, pois, 
alguns agricultores passam directamente da fase de trabalho da enxada 
de cabo curto para fase de trabalho tractorizado, este aspecto é negativo 
para o processo produtivo. O animal, é considerado como um “motor” 
que transforma a energia obtida em alimentos em trabalho mecânico. 
Por muitos séculos os animaisajudaram o homem em diversas 
actividades tais como: 
 Montaria (para fazer equitação, ou mesmo, para caça e provimento 
do exército); 
 Movimentação (transporte de pessoas, bens e serviços de um 
lugar para outro); 
 Na irrigação (para a condução de água e bombas de puxar água 
nos poços); 
 Na tracção de equipamentos agrícolas (usados como potência de 
implementos para produção agrícola). 
Para o caso do nosso país que é caracterizado maioritariamente pela 
prática da agricultura de subsistência e com pouca capacidade financeira 
para a obtenção das tecnologias avançadas para a produção, faz com que 
em algumas regiões usem a tracção animal como uma tecnologia válida 
para a produção em relação a tecnologia tractorizada pelos seguintes 
motivos: 
 Autodeslocamento (não usam fontes de energias não renováveis, 
vulgarmente conhecidos como combustíveis fósseis); 
 Grande adaptabilidade (utilizado praticamente em qualquer solo 
e em actividades específicas); 
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24 
 
 Declividade (trabalham em terrenos com inclinação acentuada, 
onde os tractores dificilmente trabalham); 
 Preço de aquisição relativamente baixo (são mais baratos em 
comparação ao preço de compra de um tractor); 
 Capacidade de reprodução (facilidade de aumento do efectivo 
animal em propriedades rurais, pois, consomem alimentos lá 
produzidos); 
 Melhor qualidade do serviço (maior/melhor utilização da mão-
de-obra nos campos de produção agrária); 
O actual nível de crescimento de adopção da tracção motora (uso de 
tractores), como principal tecnologia para a produção agrícola, mostrou 
o quanto a tracção animal pode ter alguns constrangimentos taís como: 
 Descanço (alguns períodos de trabalho não são totalmente 
aproveitados pelo animal); 
 Alimentação (deve se prover a alimentação do animal durante todo 
dia); 
 Baixa eficiência (afectado por factores ambientais como calor 
excessivo, estado de saúde do animal através da existência da 
mosca tsé-tsé, diarreias, cataratas, lombrigas, peste, caraças, 
inflamação na garganta e tosses); 
 Desempenho (pese embora o custo do investimento é baixo, se 
comparado com alternativas tecnológicas como o tractor mecânico 
têm movimento mais lento em relação a este). 
3.2 Animais usados como fonte de energia 
Nesta tentativa de ajudar os agricultores do sector familiar das zonas 
rurais, proporcionando condições de trabalho dento de suas capacidades 
naturais, surgiu as políticas governamentais de incentivo à uso da 
tracção animal através da utilização de animais como, Equinos(cavalos, 
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25 
 
burros), Bubalinos(bufalos), Muares(Mulas) e Bovinos (Bois). Como vimos 
existem diferentes espécies de animais que podem ser utilizados nos 
serviços de tração animal sendo que a escolha do melhor, dependem 
geralmente das seguintes características básicas: 
 Devem ser pesados; 
 Devem possuir caixa torácica bem desenvolvida; 
 Devem ser baixos e compridos; 
 Devem possuir boa estabilidade; 
 Devem ser dóceis. 
Como base nas características já citadas, pode-se dizer que, os cavalos 
são mais exigentes quanto ao tratamento e a alimentação, 
trabalham mais rapidamente, porém, com menos esforço e tracção, 
adaptando-se a solos planos e leves. O búfalo exerce maior força, 
sendo mais lento. Mulas e burros são extraordinariamente resistentes a 
fadiga e menos exigentes na alimentação. Os bois além de 
desenvolverem maior quantidade de força de tracção, são menos exigente 
na alimentação, trabalham bem em solos irregulares. 
Dentro desse panorama da utilização dos animais para a produção 
agrícola, em Moçambique geralmente uso da tracção animal está 
exclusivamente reservado ao gado bovino, pelos motivos já apresentados 
nas particularidades deste animal. 
Segundo O Inquérito Agrícola Integrado que decorreu de 2002 à 2012 
sobre a tutela do então Ministério da Agricultura (MINAG), o actual 
Ministério da Agricultura e Desenvolvimento Rural (MADER) , diz que, 
Moçambique dispunha de cerca de mais de 1,5 milhão de efectivos de 
gado bovino, uma das mais baixas taxas da África Austral. 
O mesmo inquérito diz que o uso da tracção animal é mais aproveitado 
nas províncias do Sul e Centro do país, onde há maior criação daquela 
espécie de animais, e que, alegadamente as baixas taxas do uso destes 
animais nas explorações agrícolas é devido: 
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26 
 
 Falta de dinheiro para a sua aquisição (demasiada burocracia no 
crédito agrário para produtores que praticam a agricultura de 
subsistência, para compra dos animais); 
 Doenças diversas que afectam os animais (existência de mosca 
tsé-tsé na zona norte do país); 
 Tabus e mitos (quebrar esta barreira de algumas regiões, onde a 
mulher não podem ser proprietária de gado bovino, principalmente 
em familias chefiadas por mulheres). 
 Evolução da mecanização agrícola (avanços tecnológicos e a 
invenção de máquinas nomeadamente o tractor que facilita o 
movimento dos órgãos activos de máquinas e implementos); 
 Extensão agrária (baixo conhecimento do funcionamento da força 
animal). 
3.3 Custo horário do trabalho animal 
Geralmente a actividade agrária precisa de um investimento inicial, que 
muitas vezes a solução para viabilizar este tipo de actividade tem recaido 
ao crédito agrário para a sua operacionalização. É neste pretexto de ideias 
que surgiu, o custo horário do trabalho animal, ou seja, aqueles custos 
que estão ligados ao investimento feito a um certo animal numa 
determinada propriedade rural ou não, durante o processo de produção 
agrária. 
Fazem parte do custo horário do trabalho animal os seguintes elementos: 
Depreciação (D): perda de valor ou desvalorização por factores como 
idade ou doença do animal, entre outros. 
 
Sendo que: 
T
CC
D 21


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27 
 
D - depreciação por hora trabalhada; 
C1 - custo inicial ou de aquisição dos animais; 
C2 - custo final após a vida útil; 
T - tempo de vida util expressa em horas equivalentes de trabalho (n° de 
anos x n°de horas efectivas de trabalho por ano). 
Juros (J): valor percentual por recebimento de um animal, num crédito 
agrário. 
 
Sendo que: 
J - juros por hora trabalhada; 
Ca - custo actual dos animais (Valor de mercado); 
i - taxa de juros (para actividades agropecuárias); 
t - número de horas efectivos de serviço dos animais durante o ano; 
 
Taxa de abrigo (Ab): construção destinada a repouso dos animais. 
 
Sendo que: 
Ab - taxa de abrigo por hora trabalhada; 
Kb - percentual de Ca para estimativa de Ab (Kb = 0,01 – 0,02); 
Ca - custo actual dos animais; 
t - número de horas efectivas de serviço dos animais durante o ano. 
i
t
C
J a 
a
b
b C
t
K
A 
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Taxa de cercas (Ac): valor da demarcação que rodeia um terreno onde 
se faz a pastagens dos animais. 
 
Sendo que: 
Ac - taxa de cerca por hora trabalhada; 
Kc - percentual de Ca para estimativa de Ac (Kc = 0,01 – 0,04); 
Ca - custo actual dos animais; 
t - número de horas efectivas de serviço dos animais durante o ano. 
 
Despesas de alimentação (A): valor integral do gasto com alimentação 
dos animais, onde podemos destacar, alimentação com pasto e forragem 
(Af), alimentação com ração (Ar), alimentação suplementação da mistura 
de sal (As) e é representando pela seguinte formula: 
 
 
Alimentação com ração de forragem (Af): 
 
Sendo que: 
Af - despesas com ração de forragem por hora de serviço; 
Cm - consumo diário de forragem por junta de bois; 
a
c
c C
t
K
A 
spf AAAA 
d
t
PC
A
fm
f 


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29 
 
d - número de dias de trabalho por ano; 
Pf - preço com ração de forragem; 
t - número de horas efectivas de serviço dos animais durante o ano. 
 
Alimentação com ração de pastos (Ap): 
 
Sendo que: 
Ap - despesas com ração de pastos por hora serviço; 
CP - consumo diário com ração de pasto por junta de bois; 
Pp - preço com ração de pastos; 
d - número de dias de trabalho por ano; 
t - número de horas efectivas de serviço dos animais durante o ano. 
 
Alimentação com suplementação da mistura de sal (As): 
 
Sendo que: 
AS - despesas com suplementação da mistura de sal por hora serviço; 
Csg - consumo diário de sal grosso por junta de bois; 
Psg - preço de sal grosso por junta de bois; 
Csm - consumo diário de sal mineral por junta de bois; 
d
t
PC
A
pp
p 


    
d
t
PCPC
A
smgmsgsg
S 


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30 
 
Psm - preço de sal mineral; 
d - número de dias de trabalho por ano; 
t - número de horas efectivas de serviço dos animais durante o ano. 
 
Despesas Veterinárias (DV): valor destinado ao tratamento de doenças 
dos animais. 
 
Sendo que: 
Dv - Despesas veterinárias por hora trabalhada; 
n - número de meses de aluguer por ano; 
f - aluguer por cabeça/mês; 
Kv – percentual da alimentação para estimativa de Dv (Kc = 0,02 – 0,05); 
t - número de horas efectivas de serviço dos animais durante o ano. 
 
Despesas com o tratador (T): valor destinado a pessoa que cuida dos 
animais nesse caso o pastor entre outros. 
 
Sendo que: 
T - Despesas com tratador por hora de serviço; 
S - Salário mensal do tratador (incluindo encargos sociais); 
t - Numero de horas efectivas de serviços por ano. 
Vv K
t
fn
D 


2
t
S
T
6,012

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31 
 
 
Logo somando todos os custos anteriores, chegaremos ao custo/hora do 
trabalho animal, apresentado pela seguinte formula: 
 
 
3.4 Exercícios de consolidação do capítulo III 
 
1. De que depende a capacidade de força de um animal usado para 
actividades agrícolas? 
2. De uma forma resumida, fale das especificações da capacidade de 
potência dos principais animais usados na tracção? 
3. De uma forma extensiva, aborde sobre diferentes energias que 
podemos encontrar em animais usados em campos de produção? 
4. Discuta os implementos de tracção animal? 
5. Quais são as principais causas que fazem com que os animais não 
conseguem extrair toda Energia Bruta (EB) durante a sua 
alimentação? 
6. Seja capaz de elaborar um plano de crédito agrário para um 
determinado animal, com o propósito de análisar o custo horário 
do trabalho animal? 
7. Na sua opinião é possivel ou não, determinar o Custo/hora do 
trabalho animal se faltar um elemento da formula? Justifique. 
8. Ilustrar os principais grupos de animais usados na tracção animal? 
9. Complete o quadro seguinte com as características de cada tipo de 
animal usado na tracção animal? 
  TDAAAJDhoraCusto vcbanimal /
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Características 
 Animais 
Cavalos Bovinos Mulas e burros Búfalos 
Terreno 1. 2.Solos Pesados 3. 4. 
Velocidade 5. 6. 7. 8.Lentos 
Tracção 9. 10. 11.Menos força 12. 
Raça 13. 14.Brahman 15. 16. 
Alimentação 17.Mais exigente 18. 19. 20. 
Fadiga 21. 22. 23.Resistentes 24. 
Temperamento 25. 26.Dóceis 27. 28. 
 
Nb: coloque mais características que possam ajudar na 
interpretação/análise com mais detalhe dos animais, por exemplo, 
se para o animal Boi existir outras raças para além da Brahman, 
então podes acrescentar no respectivo quadradinho, por assim em 
diante para todas características de todos animais aqui 
representados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO IV: ENERGIA SOLAR 
4.1 Generalidades 
No contexto geral a energia solar é aquela proveniente do Sol, e é a origem 
de toda a energia que consumimos na Terra, então podemos concluir que, 
é a principal fonte de energias renováveis e de energias não renováveis. 
O sol como fonte de calor e luz, é uma das fontes de energia mais 
promissoras para enfrentar as crises energéticas deste milênio, uma vez 
que existem várias técnicas em constante evolução para o 
aproveitamento desta fonte energética, taís como : 
 O aquecimento solar (geração de calor, assim pode ser usado, 
nos trabalhos domésticos, na actividade agrária, bem como nas 
diferentes áreas encontradas no nosso dia-à-dia). 
 A energia solar fotovoltaica (conversão directa da luz em 
electricidade, por meio de painéis solares, mundialmente, o uso da 
mesma, vem tomando impulsos e se popularizando cada vez mais 
em virtude de sua confiabilidade , versatilidade , durabilidade e 
baixo custo de operacionalização); 
 A energia heliotérmica (conversão indirecta da luz em 
electricidade, ou seja, utiliza o calor do sol para gerar vapor de água 
que em seguida gera energia eléctrica através de uma turbina); 
 A arquitetura solar (desenho estrutural de certos edifícios, para 
melhor uso do sol nas épocas de inverno e verão); 
 Fotossíntese artificial (aplica todos os processos de fotossíntese 
natural, isto é, converte dióxido de carbono e água em carboidratos 
e oxigénio, utilizando a radiação solar para produção de outros 
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Material didácticode Energia na Agricultura – compilado por Mestre Fernando Nortor Hilário Chare 
34 
 
tipos de energia que podem ser aproveitados nas actividades 
diárias do homem. 
 Os colectores solares (onde a energia solar é capturada por 
sistemas estáticos e dinâmicos, para fins de aquecimento de 
volumes fluidos incompressíveis). 
4.2 Princípios de funcionamento 
O princípio de funcionamento da energia solar, depende basicamente do 
proveitamento da radiação solar emitida pelo sol e que chega à terra, se 
bem que nem toda a energia chega a superfície terrestre, como nos ilustra 
a figura 2. 
 
Figura 2: A energia total que atinge uma determinada área da superfície da 
terra não é a mesma quatidade de energia inicialmente emitida pelo sol, onde 
podem ocorrer fenómenos climáticos como, absorção e reflexão desta quantidade 
de radiação na superfície, atmosfera e nuvens. 
 
A utilização da energia solar, está directamente ligado ao modo de como 
os raios solares são capturados, convertidos e distribudos, assim sendo, 
os principais métodos e sistemas do princípio de funcionamentos da 
energia solar são: 
 Método directo: significa que há apenas uma transformação para 
fazer da energia solar um tipo de energia utilizável pelo homem, por 
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35 
 
exemplo, através de uma lâmpada incandescente, até mesmo para 
funcionamento dos nossos electrodomésticos; (transformação 
fotovoltáica); 
 Método indirecto: significa que precisará haver mais de uma 
transformação para que surja energia utilizável (transformação 
heliotérmica); 
 Sistema passivo: depende basicamente na arquitectura; 
 Sistema activo: directamente ligados aos métodos, pois 
necessita de um equipamento para transformar os raios solares em 
energia térmica ou eléctrica. 
4.3 Geração de electricidade (energia eléctrica) 
Os programas de electrificação rural têm se voltado na actualidade para 
o emprego de sistemas conversores das energias renováveis, tais como 
sistemas fotovoltaicos, por serem considerados como uma alternativa 
tecnicamente viável para a geração eléctrica, é neste nível de ideia que se 
vai infatizar a energia solar fotovoltaica, estes sistemas são capazes de 
gerar energia elétrica através das chamadas células fotovoltaicas. As 
células fotovoltaicas são geralmente montadas em módulos ou painéis 
solares fotovoltaicos. 
Módulos ou painéis solares fotovoltaicos, são dispositivos 
normalmente produzidos a partir de material semicondutor de silício que 
convertem a energia luminosa diretamente em energia elétrica em 
corrente contínua (CC), os quais, quando expostos à radiação solar 
funcionam como geradores de energia elétrica num princípio físico 
denominado efeito fotovoltaico. 
A real capacidade de geração de energia dos módulos fotovoltaicos varia 
linearmente com a luminosidade incidente e inversamente com o 
aumento da temperatura, sendo a potência produzida nestas condições 
expressa em Watts de horas de Sol a Pico. Assim, em dias de céu limpo 
poderá atingir até 60%, e em dias totalmente nublados deverá ser menor 
que 10% da luz incidente, podemos dizer que, a real capacidade de 
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36 
 
geração de energia dos módulos fotovoltaicos varia de acordo com as 
épocas do ano, casos de Moçambique considera duas épcas verão e 
inverno. 
4.3.1 Horas de Sol a Pico (HSP) do inglês hours of peak-
sun- condition (PSC). 
É a unidade que mede hipoteticamente a irradiação solar, com um valor 
constante de 1000 W/m2 = 3,6 MJ/m2 =1 kWh/m2. Matematicamente 
representado pela conversão seguinte: 
 
Também é possível representar a HSP graficamente, como ilustra a 
figura 3. 
 
Figura 3: Distribuição horária da radiação solar em dias de céu limpo, onde 
demostra claramente que a horas de Sol a Pico é atingida entre das 10 – 14 
horas, com um valor constante de 1000 W/m2, como já vimos antes estas horas 
de Sol a Pico estão dependentes do sol de verão e do sol de inverno, ou seja, nem 
sempre o total diário da radiação captada pelo painel solares fotovoltaicos dará 
o valor constante já referenciado, outro sim é que, o valor máximo que um painel 
solares fotovoltaicos pode captar por cada metro quadrado é de 1000W. 
 
2
2
6,3
 1
 1
 1
 3600 1 1000
 HSP 1 MJ/m
W
J/s
h
s
m
hW



0
200
400
600
800
1000
1200
0 5 10 15 20 25
W
/m
2
Horas do dia
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37 
 
4.3.2 Quantidade de energia solar irradiada (Erad). 
É a soma integral da energía incidente em cada dia, mês ou ano 
dependendo dos objectivos a que se pretente alcançar, salientar que, para 
os dias a energia solar irradiada é considerada o valor máximo da 
radiação captada pelo painel solares fotovoltaicos, enquanto que o mês é 
o somatório dos valores máximos diários da radiação e assim por diante. 
Este processo culminará com a determinação do 
Estes dois processos (HSP e Erad), culminará com a determinação do 
Potencial de Radiação Solar (Tpsc) de um determinado local num 
determinado mês, cuja fórmula é: TPSC = 
𝑬𝒓𝒂𝒅
𝟏𝟎𝟎𝟎
 . Este parâmetro expressar-
se em (horas/dia) ou (kWh/m2/dia). 
4.4 Vantagens e desvantagens da energia solar 
4.4.1 Vantagens 
 Baixo custo de manutenção (depois da instalação do 
equipamento, basicamente teremos o custo com a limpeza e a vida 
útil dos mesmos equipamentos é considerado longa, pois podem 
chegar em torno dos 25 anos); 
 É viável nas zonas tropicais (em países tropicais como 
Moçambique é praticável o seu uso em quase todo o território). 
 Tem mair uso nas zonas rurais (a sua utilização em pequena 
escala não obriga a enormes investimentos em linhas de 
tansmissão); 
4.4.2 Desvantagens 
 Alto custo (pese embora o custo da sua manutenção é considerada 
baixa, a fabricação e instalação dos painéis solares ainda é muito 
elevado, fazendo com que essa fonte ainda não esteja a ser explorada 
como se devia); 
 
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 Armazenamento da energia solar (existe variações nas quantidades 
produzidas de acordo com a situação climática, por outras, se 
estamos no verão ou inverno). 
 
 
4.5 Exercícios de consolidação do capítulo IV 
 
1. Olhando para os conceitos da energia limpa e energia suja, é correcto 
dizer, que a energia solar não provoca danos ambientais podendo ser 
considerada uma fonte de energia limpa. Justifique? 
2. Qual desses usos abaixo apresentados vem tornando crescente, em 
todo o mundo, o aproveitamento energético da radiação solar e 
porque? 
A) A electricidade e a mecânica. B) A electricidade e o automotiva. 
C) A electricidade e a térmica. D) A electricidade e a sustentabilidade.3. Nesta época do ano com o aumento da temperatura ambiente, o que 
acontece com a eficiência da captação dos painéis solares, aumentam 
ou diminuem? Justifique a sua resposta. 
4. Faça uma descrição mais extensiva do aquecimento solar activo 
versus passivo? 
5. Em quantos e quais os grupos de tecnologias de captura de energia 
solar? 
6. Analisar e preencher com termos que completam os números na 
tabela? 
Classificações 
Dispositivo de 
Conversão 
Principal 
Aplicação 
Maior 
Produtor 
Térmica 1 Aquecimento de 
água 
2 
3 Células 4 EUA 
 
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7. A figura abaixo, interpreta a distribuição horária da irradiação solar 
num dia sem nuvens. 
 
a) Quantas horas do dia serão necessárias para fazer a colecta 
da radiação? 
b) Determine o valor das horas de sol a pico? 
c) Quantidade de energia solar irradiada? 
d) Potencial de Radiação Solar ? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO V: ENERGIA HíDRICA 
5.1 Fundamentação 
Energia hídrica, àquela que é obtida a partir da energia potencial de 
uma massa de água. 
Embora o planeta terreste ser maioritariamente composta pela água, só 
2,5 % é água doce, responsável para geração de energia eléctrica que 
também é utilizada para nossas actividades diárias. O restante da 
percentagem está destribuida em água salgada, gelo e neves permantes. 
A energia hídrica é uma das formas de energia que começou a ser 
utilizada há mais tempo, as antigas civilizações tiravam partindo da 
morfologia do terreno para elevar a água e utilizá-la posteriormente na 
agricultura, em terrenos de regadio. 
Os Romanos começaram a utilizar a roda hidráulica para moagem dos 
cereais, sistema que veio a ter grande utilização mais tarde. Já no século 
XX, a energia hídrica começou a ser aproveitada para produção de 
energia eléctrica.A contribuição da energia hídrica para a produção 
nacional de energia eléctrica varia significativamente, uma vez que 
depende das afluências hidrológicas. 
5.2 Princípios de funcionamento 
Moçambique tem um enorme potencial hídrico , onde uma parte é usada 
para geração de energia eléctrica através de grandes usinas hidrelétricas 
como as que podemos encontrar na hidroeléctrica de Cahora Bassa na 
província de Tete no centro do país. A disponibilidade deste recurso 
depende de certa maneira do funcionamento ciclo hidrológico, vide a 
figura 4. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_el%C3%A9trica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Usinas_hidrel%C3%A9tricas
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Figura 4: Este permanente movimento da água entre os continentes, oceanos e a 
atmosfera deve-se ao sol, que fornece a energia para elevar a água da superfície 
terrestre para a atmosfera (evaporação), e à gravidade, que faz com que a água 
condensada se caia (precipitação) e que, uma vez na superfície, circule através 
de linhas de água que se reúnem em rios até atingir os oceanos (escoamento 
superficial) ou se infiltre nos solos e nas rochas, através dos seus poros, fissuras 
e fraturas (escoamento subterrâneo). Nem toda a água precipitada alcança a 
superfície terrestre, já que uma parte, na sua queda, pode ser interceptada pela 
vegetação e volta a evaporar-se. 
5.3 Geração de electricidade (energia eléctrica) 
Potencial hidroélectrico, é a capacidade de aproveitamento da água para 
transformação energética, sendo determinada por variáveis de medição 
como, vazão ou caudal do canal, altura ou queda geométrica, perdas de 
cargas, potência teórica disponível e finalmente a energia eléctrica 
gerada. 
5.3.1 Vazão do canal 
É o volume dado em metros cúbicos e o tempo em segundos, 
representado pela seguinte formula: 
𝑸 =
𝑽
𝒕
 
 
Sendo que: 
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42 
 
Q - vazão (m3/t); 
V - volume (m3). 
5.3.2 Queda ou altura geométrica 
Compreende dois reservatórios mantidos em níveis constantes, com 
características para desprezar perdas de cargas, possue um comprimento 
e diâmetro e apresenta as seguintes categorias de classificação: 
 Baixíssima (altura menor que 10 metros - H < 10 m); 
 Baixa (altura maior que 10 metros e igualmente menor que 50 
metros - 10 < H < 50 m); 
 Média (altura menor que 50 metros e igualmente maior que 250 
metros - 50 < H < 250 m); 
 Alta (altura menor que 250 metros - H < 250 m); 
5.3.3 Perdas de cargas 
Considerar as perdas de cargas nas tubulações, turbinas, e no gerador, 
com uma eficiência de aproximadamente 77% para turbina e de 95% para 
o gerador. Representada pela seguinte formula: 
𝑷𝒄 = 𝟕, 𝟏𝟔 × 𝑸 × 𝑯 
Pc - perdas de cargas (kW) 
Q - é a vazão de um canal permanente (m3/s); 
H: altura geométrica (m); 
 5.3.4 Potência teórica 
Representada por dois pontos através dos quais se mede o caudal e a sua 
altura geométrica. Sua formula: 
𝑾𝒅𝒊𝒔𝒑 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 × 𝒈 × 𝑸 × 𝑯 
Sendo que: 
Wdisp - potência teórica (W); 
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g - corresponde à aceleração gravitacional. (9,81 m/s²); 
Q - é a vazão de um canal permanente (m3/s; 
H: altura geométrica (m). 
5.3.5 Energia eléctrica 
É o movimento ordenado de cargas elétricas em horas de funcionamento 
de uma determinada turbina produzindo uma potência constante, pode 
ser determinada pela seguinte formula: 
𝑬𝒅𝒊𝒔𝒑 = 𝑾𝒅𝒊𝒔𝒑 × 𝒕 
Sendo que: 
Edisp - energia diponível ou energia eléctrica (W-h); 
Wdisp - potência teórica (W); 
t - tempo de uso (h). 
Como vimos nos conteúdos já abordados, precisa de uma turbina, que é 
uma maquina rotativa que converte em energia mecânica a energia de 
pressão e cinética de um fluxo água. Essa energia mecânica é transferida 
através de um eixo movimentado pela ação da água em sua corrente. Os 
principais modelos existentes são: 
 Turbina Pelton, foi criada em 1980, pelo cientista Americano 
Allan Lester Pelton, é constituída por uma roda de pás em formas 
de conchas. 
 
 Turbina Francis, foi criada em 1847, pelo engenheiro Britânico 
James Bicheno Francis, considerada uma turbina de reação, 
funciona com uma diferença de pressão entre os dois lados do 
rotor. 
 
 Turbina Kaplan, foi criada em 1913, pelo professor austríaco 
Victor Kaplan, o fluxo de água tem direção radial no distribuidor, 
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aproximadamente axial na entrada do rotor, suas turbinas utilizam 
formas de hélice, porém na qual as pás têm passo regulável no 
funcionamento, o que atribui um custo elevado. 
 
A figura 5, apresenta a energia gerada pelo sistema de usinas 
hidroeléctricas. 
 
 
Figura 5: A energia primária de uma hidroeléctrica é a energia potencial 
gravitacional da água contida numa represa elevada. Antes de se tornar 
energia elétrica, a energia primária deve ser convertida em energia 
cinética de rotação. O dispositivo que realiza essa transformação é a 
turbina. Ela consiste basicamente em uma roda dotada de pás, que é 
posta em rápida rotação ao receber a massa de água. O último elemento 
dessa cadeia de transformações é o gerador, que converte o movimento 
rotatório da turbina em energia . 
5.4 Vantagens e desvantagens da energia hídrica 
5.4.1 Vantagens 
 Desenvolvimento socioeconómico (os reservatórios são 
excelentes armazenadores de água potável e também ajudam 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_cin%C3%A9tica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_cin%C3%A9tica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gerador
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45 
 
na construção de infraestruturas, que são usados para 
diferentes actividades das comunidades, principalmente as 
das zonas rurais). 
 Viabiliza a segurança energética (dá suporte a outras 
formas de energia como, solar e eólica, pois a usina 
hidroeléctrica se torna um meio eficiente de geração de 
energia eléctrica); 
 
5.4.2 Desvantagens 
 Conflito de terras (os projectos hidroeléctricos geralmente 
ocupam extensas áreas, que muitas vezes retira as 
comunidades nativas das suas zonas de vivência); 
 Clímax (a formação de grandes reservatórios de água 
provocando profundas alterações nos ecossistemas, como 
perda significativa de peixes com o passar do tempo); 
 Cheias (ocasionam o alagamento de terras e o deslocamento 
de populações ribeirinhas, mais tarde poderá afectar a 
vegetação por causa da erosão de solos destes locais); 
 
5.5 Exercícios de consolidação do capítulo V 
 
1. Nos aspectos técnicos a ter em conta num possível 
aproveitamento hidroeléctrico, diga qual é o papel principal da 
Hidrologia? 
 
2. Quais são as possíveis razões que levam uma maior utilização 
da energia hídrica em comparação com energia solar em 
Moçambique? 
 
3. Quais são as principais hidroeléctricas que podemos encontrar 
em Moçambique, não se esqueça falar da localização, das 
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46 
 
características (aspectos posetivos e negativos para o local onde 
foi instalada), modelo de turbina que usa e a capacidade de 
geração energética? 
 
4. Hipoteticamente elaborar dados matemáticos que possam 
analisar as variáveis de medição de um potencial hidroélectrico? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CAPÍTULO VI: ENERGIA EÓLICA 
6.1 Fundamentação 
O vento vem da palavra latina aeolicus, relativa à Eolo, Deus dos ventos 
na mitologia grega, logo, a energia eólica como as demais já tem sido 
utilizado desde a antiguidade nas seguintes actividades: 
 Moinhos de Vento (ao mover suas pás captavam o vento que 
posteriormente era usados nas actividades domésticas, exemplo 
para moer grãos transformando em farinha para fazer o pão, na 
bombagem de água e drenagem de canais); 
 Navegação (mover os barcos impulsionados por velas); 
 Actualmente eles são também usados para gerar electricidade e são 
chamados de turbinas eólicas vulgarmente conhecidos como 
aerogeradores. 
A energia eólica, é a energia obtida pela acção do vento, ou seja, através 
da utilização da energia cinética gerada pelas correntes atmosféricas. 
Essa energia também vem do Sol, que aquece a superfície da Terra de 
forma não homogénea, gerando locais de baixa pressão e locais de alta 
pressão, fazendo com que o ar se mova gerando ventos. 
A utilização dessa fonte para geração de electricidade, em escala 
comercial, começou nos anos 70, quando se acentuou a crise do petróleo 
no mundo. 
Diferentemente da Europa onde vento é a fonte renovável de maior 
sucesso para gerar electricidade, em Moçambique geralmente usamos em 
actividades meramente domésticas. 
 
 
 
 
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6.2 Princípios de funcionamento 
A energia eólica é uma forma de energia solar, gerada pela circulação da 
atmosfera da terra, em determinados padrões, como resultado de 
aquecimentos geograficamente diferenciados das massas de ar, pela 
radiação solar. Ver a figura 6. 
 
Figura 6: As regiões tropicais, que recebem os raios solares quase que 
perpendicularmente, são mais aquecidas do que as regiões polares, 
consequentemente, o ar quente que se encontra nas baixas altitudes das regiões 
tropicais tende a subir, sendo substituído por uma massa de ar mais frio que se 
desloca das regiões polares. O deslocamento de massas de ar determina a 
formação dos ventos. 
A energia dos ventos é bastante irregular pós a Terra experimenta 
momentos de poucos ventos, muitos ventos e até há regiões que nem ao 
menos venta por isso não é possível utilizar a energia eólica como uma 
fonte contínua de energia e a alternativa mais viável é a instalação de 
sistemas que a armazenem. 
A força do vento aplicada angularmente às pás da turbina ou 
aerogrerador, resulta numa força centrífuga que faz girar o eixo da 
mesma, que por sua vez, através de sistemas de transmissão mecânica 
(ou de conversão eléctrica), gera potência mecânica (ou eléctrica). Os 
principais componentes para que aconteça este processo num sistema 
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eólico são, o vento (a fonte), aerogerador (estrutura completa), torre 
(estrutura de suporte, onde encontramos fixados o rotor e nacele), rotor 
(estrutura onde se localiza as pás, responsável pelo inicio de todo o 
processo eólico), nacele ou nacela (estrutura onde se encontra o gerador 
e o anemômetro, responsáveis em converter a energia mecânica de 
rotação das pás em energia eléctrica e medir a velocidade instantânea do 
vento respectivamente). Estes e mais componentes são resumidos no 
esquema abaixo. 
 
De salientar que a quantidade teórica máxima de energia eólica que pode 
ser colhida pelo rotor é aproximadamente 59%. Este valor é conhecido 
como o Limite de Betz. Se as pás fossem 100% eficientes, a turbina não 
funcionaria, porque o ar, perdendo toda a sua energia, pararia de se 
movimentar. Na prática as eficiências dos rotores variam entre 35% e