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ESTUDO E PROJETO DE UM SUPORTE FLUTUANTE COM ANGULAÇÃO 
AJUSTÁVEL PARA PAINÉIS FOTOVOLTAICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lucas Lima Masid 
 
 
 
 
 
 
 
 
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de 
Engenharia Mecânica da Escola Politécnica, 
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte 
dos requisitos necessários à obtenção do título de 
Engenheiro Mecânico. 
 
 
 
 
Orientador: David Alves Castelo Branco D. Sc. 
Coorientadora: Mariana Padilha Campos Lopes M.Sc. 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL 
MARÇO DE 2019 
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
Departamento de Engenharia Mecânica 
DEM/POLI/UFRJ 
 
 
 
 
 
ESTUDO E PROJETO DE UM SUPORTE FLUTUANTE COM ANGULAÇÃO AJUSTÁVEL 
PARA PAINÉIS FOTOVOLTAICOS 
 
 
 
Lucas Lima Masid 
 
 
PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE 
ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO 
RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO 
GRAU DE ENGENHEIRO MECÂNICO. 
 
 
 
Aprovado por: 
 
 
________________________________________________ 
Prof. D. Sc. David Alves Castelo Branco 
________________________________________________ 
Prof. D. Sc. Fernando Alves Rochinha 
________________________________________________ 
Prof. D. Sc. Vitor Ferreira Romano 
________________________________________________ 
M. Sc. Mariana Padilha Campos Lopes 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL 
MARÇO DE 2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
MASID, Lucas Lima. 
 
 
Estudo e Projeto de um Suporte Flutuante Com 
Angulação Ajustável para Painéis Fotovoltaicos/ Lucas Lima 
Masid. – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2019. 
XI, 81 p.: il.; 29,7 cm. 
Orientador: David Alves Castelo Branco D.Sc. 
Coorientadora: Mariana Padilha Campos Lopes M.Sc. 
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ 
Curso de Engenharia Mecânica, 2019. 
Referências Bibliográficas: p. 70-74 
1. Suporte Flutuante 2. Energia Solar 3. PEAD 4. 
Módulo Fotovoltaico. I. Branco, David Alves Castelo. II. 
Lopes, Mariana Padilha Campos. III. Universidade Federal do 
Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia 
Mecânica. IV. Estudo e Projeto de um Suporte Flutuante com 
Angulação Ajustável para Painéis Fotovoltaicos. 
 
 
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Ao meu pai, Sérgio Masid, por todo 
esforço e apoio, que me possibilitam, 
hoje, ser um Engenheiro Mecânico. 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
A meus pais, Sérgio e Rosana, por serem meus mentores e me guiarem para 
que eu me tornasse a pessoa que sou hoje. Desde as menores escolhas até às mais 
importantes vocês decidiram pensando no que era melhor para o meu futuro, meu eterno 
obrigado. 
A Isabel, por todos os conselhos e ajuda incondicional, por todos os puxões de 
orelha e por mostrar que posso ser muito mais do que imagino. Agradeço também sua 
paciência, por sempre acreditar em mim, apesar das inúmeras vezes que fui na direção 
oposta aos seus conselhos. 
A minha namorada, Giuliane, por estar sempre ao meu lado nessa jornada, por 
toda a ajuda e paciência quase inesgotável. Acredito que depois de todo o trabalho e 
esforço empregado em me ajudar, certamente você se tornou expert em energia solar. 
A meus amigos, por toda a ajuda ao longo do curso, os estudos de véspera, os 
livros emprestados que se perderam no caminho e todas as conversas e risadas. 
A meu orientador David, e coorientadora Mariana, pelos conselhos e críticas que 
me ajudaram na elaboração deste trabalho. 
Por fim, a todos aqueles que de alguma forma influenciaram na minha formação, 
por menor que seja a sua parcela. 
 
 
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“A tarefa não é tanto ver aquilo que ninguém 
viu, mas pensar o que ninguém ainda 
pensou sobre aquilo que todo mundo vê.” 
Arthur Schopenhauer 
 
 
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Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte 
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Mecânico. 
 
 
 
 
ESTUDO E PROJETO DE UM SUPORTE FLUTUANTE COM ANGULAÇÃO 
AJUSTÁVEL PARA PAINÉIS FOTOVOLTAICOS 
Lucas Lima Masid 
Março/2019 
 
 
Orientador: David Alves Castelo Branco D. Sc. 
Curso: Engenharia Mecânica. 
Com a progressão do aquecimento global e o deslumbre da escassez de derivados do 
petróleo, as energias renováveis vêm ganhando destaque na pauta político-econômica 
dos países ao redor do mundo. Em especial a solar, batendo recordes de capacidade 
instalada ano após ano, a qual na última década expandiu sua área de atuação para o 
meio aquático com a utilização de plataformas flutuantes. O objetivo do presente estudo 
é projetar um suporte flutuante de angulação ajustável para painéis fotovoltaicos, 
definindo o seu dimensionamento, escolha dos materiais, configuração para uma planta 
industrial além de um sistema de ancoramento, todos em concomitância com os 
esforços exercidos pelas forças do vento. A justificativa do projeto faz-se presente ao 
analisar que os componentes disponíveis no mercado são manufaturados e 
comercializados visando uma angulação fixa, independentemente da latitude da 
instalação, assim como das estações do ano. O decorrer do projeto partiu de premissas 
adotadas de acordo com as condições de operação, segurança, fornecimento de 
materiais no mercado e, por último, o objetivo fim em se ter a habilidade de instalação 
nas mais variadas latitudes. A partir de uma memória de cálculo envolvendo esforços 
mecânicos dos componentes, empuxo do flutuante e sombreamento entre fileiras, o 
modelo proposto foi modelado em software CAD 3D e simulado com o advento de 
elementos finitos visando confrontar os cálculos realizados na análise prévia de projeto. 
Palavras-chave: Suporte Flutuante, Energia Solar, PEAD, Módulo Fotovoltaico. 
 
 
viii 
 
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a parcial fulfillment of 
the requirement for the degree of Mechanical Engineer. 
 
 
 
 
STUDY AND DESIGN OF A FLOATING SUPPORT WITH ADJUSTABLE 
ANGULATION FOR PHOTOVOLTAIC PANELS 
Lucas Lima Masid 
March/2019 
 
 
Advisor: David Alves Castelo Branco D. Sc. 
Course: Mechanical Engineering. 
With the rise of global warming and the dazzle of the shortage of oil products, renewable 
energies have been gaining prominence in the political-economic agenda of countries 
around the world. Especially solar, hitting records of installed capacity year after year, 
which in the last decade expanded its area of action to the aquatic environment with the 
use of floating platforms. The objective of the present study is to design an adjustable 
angular floating support for photovoltaic panels, defining their design, choice of materials, 
configuration for an industrial plant and an anchoring system, all in concomitance with 
the forces exerted by the wind forces. The justification of the project is present when 
analyzing that the components available in the market are manufactured and marketed 
aiming at a fixed angulation, regardless of the latitude of the installation, as well as of the 
seasons. The course of the project was based on assumptions adopted according to the 
conditions of operation, safety, supply of materials in the market and, finally, the objective 
of having the ability to install in different latitudes. From a calculation memory involving 
mechanical stresses of the components, buoyant buoyancy and shading between rows, 
the proposed model was modeled in 3D CAD software and simulated with the advent of 
finite elements to compare the calculations performed in the previous design analysis. 
Keywords: Floating Support, Solar Energy, PEAD, Photovoltaic Module. 
 
 
 
 
 
ix 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1: Energias renováveis na matriz energética global – 2017 (traduzido).............. 8 
Figura 2: Crescimento da energia solar fotovoltaica no mundo (traduzido). ................10 
Figura 3: Maior planta global instalada, atualmente, com potência de 100 MW .......... 12 
Figura 4: Planta teste de em Aichi, Japão ................................................................... 13 
Figura 5: Sistema de rastreamento, rotacionando a estrutura por meio de cabos ....... 14 
Figura 6: Instalação no lago de Colignola utilizando refletores .................................... 16 
Figura 7: Instalação utilizando filmes finos. ................................................................. 17 
Figura 8: Projeto SUNdy, idealizado com a utilização de filmes finos. ........................ 18 
Figura 9: Conceito submerso idealizado pela SCINTEC. ............................................ 18 
Figura 10: Configuração amplamente adotada no mercado. ....................................... 20 
Figura 11: Radiação Solar dividida em suas três componentes. ................................. 21 
Figura 12: Ilustração das massas de ar (traduzido). ................................................... 22 
Figura 13: Ângulos Solares. ........................................................................................ 23 
Figura 14: Ângulos Solares tomando como base o plano do painel fotovoltaico. ........ 24 
Figura 15: Ângulo de inclinação do painel e sua relação com a incidência solar. ........ 25 
Figura 16: Estações do ano e sua relação com a translação da Terra. ....................... 25 
Figura 17: Projeto da empresa Ciel et Terre, Hydrelio (traduzido)............................... 26 
Figura 18: Esquema bidimensional para análise de viga bi-apoiada (adaptada). ........ 34 
Figura 19: Representação dos eixos e esforços atuantes em uma viga sob flexão. .... 35 
Figura 20: Constantes de condição de extremidade para projeto de colunas. ............ 36 
Figura 21: Tensões de cisalhamento como resultado do momento torçor. .................. 38 
Figura 22: Ângulos considerados no cálculo do sombreamento (adaptado). .............. 44 
Figura 23: Projeto do Flutuante. .................................................................................. 47 
Figura 24: Vista explodida do projeto. ......................................................................... 47 
Figura 25: Ilustração da faixa de ângulos coberta pelo projeto. .................................. 48 
Figura 26: Vista em corte do Flutuante ....................................................................... 49 
Figura 27: Conexão articulada entre flutuantes. .......................................................... 50 
Figura 28: Conexão entre flutuantes para o alinhamento perpendicular. .................... 50 
Figura 29: Batente do Eixo ......................................................................................... 51 
Figura 30: Batente dos Apoios Dianteiro e Traseiro. ................................................... 51 
Figura 31: Sistema Flutuante com passarela e ancoramento acoplados..................... 52 
Figura 32: Layout com passarelas de manutenção intercaladas com painéis. ............ 53 
Figura 33: Distribuição de tensões na Bandeja Painel Fotovoltaico. ........................... 55 
Figura 34: Distribuição da deformação na Bandeja Painel Fotovoltaico. ..................... 56 
Figura 35: Distribuição do fator de segurança na Bandeja Painel Fotovoltaico. .......... 56 
Figura 36: Distribuição de tensões no Apoio Traseiro. ................................................ 58 
Figura 37: Distribuição da deformação no Apoio Traseiro. .......................................... 58 
Figura 38: Distribuição do fator de segurança no Apoio Traseiro. ............................... 59 
Figura 39: Distribuição de tensões no Apoio Dianteiro. ............................................... 60 
Figura 40: Distribuição da deformação no Apoio Dianteiro.......................................... 61 
Figura 41: Distribuição do fator de segurança no Apoio Dianteiro. .............................. 61 
Figura 42: Distribuição de tensões no Eixo. ................................................................ 63 
Figura 43: Distribuição da deformação no Eixo. .......................................................... 63 
Figura 44: Distribuição do fator de segurança no Eixo. ............................................... 64 
Figura 45: Distribuição de tensões na Trava da Conexão. .......................................... 65 
Figura 46: Distribuição da deformação na Trava da Conexão. .................................... 66 
Figura 47: Distribuição do fator de segurança para Trava da Conexão. ...................... 66 
 
 
 
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LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1: Países líderes na geração de energia solar ao final de 2017 (adaptado). ..... 9 
Tabela 2: Ângulo de inclinação x Latitude (Adaptado). ............................................... 24 
Tabela 3: Densidade das diferentes classes de polietileno. ........................................ 28 
Tabela 4: Escala da força dos ventos de Beaufort (adaptado). ................................... 32 
Tabela 5: Forças de arrasto calculadas para o painel TSM-PE14A à 140 km/h. ......... 33 
Tabela 6: Constante de extremidade de Euler (adaptado). ......................................... 37 
Tabela 7: Estudo das Cargas atuantes para o caso painel a 5°. ................................. 41 
Tabela 8: Estudo das Cargas atuantes para o caso painel a 56°. ............................... 41 
Tabela 9: Estudo das Cargas atuantes para o caso painel a 80°. ............................... 41 
Tabela 10: Esforços de origem torcional empregados no eixo. ................................... 42 
Tabela 11: Esforços envolvidos na flutuabilidade. ....................................................... 43 
Tabela 12: Propriedades do Alumínio 1060-H18 (Adaptado). ..................................... 54 
Tabela 13: Propriedades do PEAD. ............................................................................ 54 
Tabela 14: Informações básicas do estudo para a Bandeja Painel Fotovoltaico. ........ 55 
Tabela 15: Resultados da simulação para a Bandeja Painel Fotovoltaico. .................. 57 
Tabela 16: Informações básicas do estudo para o Apoio Traseiro. ............................. 57 
Tabela 17: Resultados da simulação para o Apoio Traseiro. ...................................... 59 
Tabela 18: Informações básicas do estudo para o Apoio Dianteiro. ............................ 60 
Tabela 19: Resultados da simulação para o Apoio Dianteiro. ..................................... 62 
Tabela 20: Informações básicas do estudo para o Eixo. ............................................. 62 
Tabela 21: Resultados da simulação para o Eixo. ...................................................... 64 
Tabela 22: Informações básicas do estudo para a Trava da Conexão. ....................... 65 
Tabela 23: Resultados da simulação para a Trava da Conexão. ................................ 67 
 
 
 
 
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LISTA DE GRÁFICOS 
Gráfico 1: Distribuição da força de reação dos apoios conforme a variação do β. ...... 40 
Gráfico 2: Distribuição do momento fletor de acordo de acordo com a variação do β. 40 
Gráfico 3: Distribuição da região sombreada de acordo com o ângulo do painel. ....... 44 
Gráfico 4: Distância entre os painéis de acordo com o ângulo do painel..................... 45 
 
 
 
xii 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
ABAL – Associação Brasileira do Alumínio 
AM – Air Mass 
CEHOP – Companhia Estadual de Habitação e Obras Públicas 
CO2 – Dióxido de Carbono 
COP21 – 21a Conference of the Parties 
DNV – Det Norske Veritas 
EUA – Estados Unidos da América 
EVA – Etil Vinil Acetato 
GEE – Gases de Efeito Estufa 
GPa – Gigapascal 
GRE – Green Rhino Energy 
GW – Gigawatt 
IEA – International Energy Agency 
IFC – Internacional Finance Corporation 
IRENA – International Renewable Energy Agency 
kW – Kilowatt 
kWp – Kilowatt-pico 
MPa – Megapascal 
MW – Megawatt 
MWh – Megawatt-hora 
MWp – Megawatt-pico 
PE – Polietileno 
PEAD – Polietileno de Alta DensidadePEBD – Polietileno de Baixa Densidade 
PEMD – Polietileno de Média Densidade 
PP – Polipropileno 
PRFV – Plástico Reforçado com Fibra de Vidro 
PVC – Poly Vinyl Chloride 
Ren21 – Renewable Energy Policy Network for the 21 st Century 
Ren GSR – Renewables Global Status Report 
SCINTEC – Scienza Industria Technologia 
STC – Standard Testing Conditions 
TWh – Terawatt-hora 
UNFCCC – United Nations Framework Convention on Climate Change 
W – Watt 
W/m² – Watt por Metro Quadrado 
WEO – World Energy Outlook 
 
 
 
 
xiii 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 1 
1.1 Objetivos ............................................................................................................. 3 
1.2 Justificativa .......................................................................................................... 4 
1.3 Metodologia ......................................................................................................... 5 
1.4 Estrutura do Estudo ............................................................................................. 5 
2. REVISÃO DA LITERATURA ..................................................................................... 7 
2.1 Cenário das Energias Renováveis ....................................................................... 7 
2.2 Expansão da Energia Solar ................................................................................. 8 
2.3 História e Desenvolvimento da Energia Solar Flutuante .................................... 10 
2.3.1 Instalações Onshore .................................................................................... 13 
2.3.2 Instalações Offshore .................................................................................... 16 
2.3.3 Vantagens e Desvantagens dos Flutuantes ................................................. 19 
2.3.4 Arranjo Padrão de uma Usina Solar Flutuante ............................................. 20 
2.4 Fatores Geográficos .......................................................................................... 21 
2.4.1 Radiação Incidente na Atmosfera Terrestre ................................................. 21 
2.4.2 Ângulos Impactantes na Geometria da Instalação Solar .............................. 23 
2.5 Materiais empregados ....................................................................................... 26 
3. MEMÓRIA DE CÁLCULO ....................................................................................... 31 
3.1 Esforços de Arrasto .............................................................................................. 31 
3.1.1 Arrasto de Atrito........................................................................................... 31 
3.1.2 Arrasto de Pressão ...................................................................................... 31 
3.1.3 Premissas e Resultados .............................................................................. 32 
3.2 Esforços Mecânicos ........................................................................................... 33 
3.2.1 Esforços de Flexão ...................................................................................... 33 
3.2.2 Esforços de Tração ..................................................................................... 36 
3.2.3 Esforços de Torção ..................................................................................... 37 
3.2.4 Fator de Segurança ..................................................................................... 38 
3.2.5 Esforços de Empuxo ................................................................................... 39 
3.2.6 Premissas e Resultados .............................................................................. 39 
3.3 Região de Sombreamento ................................................................................. 43 
3.3.1 Cálculo da Distância de Sombreamento ...................................................... 43 
3.3.2 Premissas e Resultados .............................................................................. 44 
4. DESIGN DO PROJETO .......................................................................................... 46 
4.1 Requisitos do Projeto ......................................................................................... 46 
4.2 Soluções Propostas ........................................................................................... 48 
5. SIMULAÇÕES ........................................................................................................ 54 
5.1 Bandeja de Sustentação do Painel Fotovoltaico ................................................ 55 
5.2 Apoio Traseiro ................................................................................................... 57 
5.3 Apoio Dianteiro .................................................................................................. 60 
5.4 Eixo ................................................................................................................... 62 
5.5 Trava da Conexão ............................................................................................. 64 
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................... 68 
6.1 Resultados Obtidos e Lições Aprendidas .......................................................... 68 
6.2 Sugestões de Trabalhos Futuros ....................................................................... 68 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 70 
ANEXOS ..................................................................................................................... 75 
Anexo A – 70 Maiores Plantas Solares Futuantes em 2016 .................................... 76 
Anexo B - 70 Maiores Plantas Solares Futuantes em 2017 ..................................... 78 
Anexo C – Catálogo Painel Solar Modelo TSM-PE14A ........................................... 80 
 
 
1 
 
1. INTRODUÇÃO 
Com as revoluções industriais e o constante aumento populacional, cada vez 
mais energia é demandada das fontes produtoras. No entanto, nas últimas décadas as 
energias renováveis vêm ganhando espaço, visto que o modelo energético tradicional 
está se tornando impraticável, ao longo prazo, do ponto de vista econômico, ambiental 
e social. 
De acordo com dados do Relatório Anual World Energy Outlook (WEO) 2018 da 
International Energy Agency (IEA) a preocupação com as condições ambientais fica 
clara se analisarmos que após três anos de estabilidade, isso se deve principalmente 
à diminuição global no uso de carvão, assim como ao aumento vertiginoso no uso de 
energias renováveis, as emissões de CO2 aumentaram em 1,6% em 2017 e estudos 
indicam um maior percentual nas emissões de CO2 ao final de 2018. A utilização de 
fontes renováveis já faz parte da pauta de encontros globais há alguns anos, e cada 
vez mais países estipulam metas de médio e longo prazo voltadas a esse assunto, o 
que expressa a preocupação, dos mesmos, com o cenário climático. 
Conforme dados do Relatório Renewables 2017 Global Status Report (Ren GSR 
2017) do Renewable Energy Policy Network for the 21 st Century (Ren21) o avanço 
tecnológico no setor de energias renováveis vem diminuindo os custos de produção 
ano após ano, o que direciona os olhares da indústria e governantes de todo o mundo 
para essa tendência. Um dos grandes motivadores desse crescimento é o incentivo 
fiscal, como redução nos tributos e licitações sobre esses produtos. Ambos 
direcionados por políticas públicas de redução nas emissões de Gases do Efeito Estufa 
(GEE), acordados por diversos países além da conscientização da sociedade como um 
todo e crescente popularização desse mercado. Além dos governantes, outros grandes 
incentivadores são empresas de tecnologia, buscando novoscaminhos e produtos. 
No ano seguinte, o Relatório Ren GSR 2018 traz dados apresentando que a 
expansão desse mercado possui maior potencial nos países em desenvolvimento, visto 
que sua matriz energética é menos diversificada e saturada além de possuírem a maior 
parcela de habitantes sem acesso a eletricidade. Com isso, as tecnologias renováveis, 
se investidas corretamente, têm grande espaço para desenvolvimento e aumento na 
sua participação no mercado. Isso é justificado porque tais países tiveram um aumento 
maior em sua demanda energética nos últimos anos do que países desenvolvidos. 
(REN21, 2018) 
 
2 
 
O uso de plantas que utilizam carvão ou energia nuclear vem perdendo sua 
vantagem econômica, visto a expansão das fontes renováveis dada a sua flexibilidade 
em conjunto com as demais opções energéticas. Flexibilidade essa que engloba 
instalação, transmissão, previsão de novos nichos além de estocagem. Além disso, 
quedas nos custos e aumento de eficiência dessas tecnologias estão pressionando as 
economias tradicionais a serem mais competitivas e limpas. (IEA, 2018) 
Atualmente é adicionada maior capacidade à matriz energética mundial a partir 
de fontes renováveis do que aquela advinda de fontes fósseis. As energias que mais 
se destacam nesse novo mercado são a eólica e a fotovoltaica, visto sua abundância e 
maior flexibilidade, o que inclusive está direcionando novos estudos para fontes de 
geração mistas. A energia solar fotovoltaica teve seu recorde de instalação em 2017, 
superando qualquer outra forma de geração e representando 55% da capacidade 
instalada dentre as fontes renováveis, a energia eólica e hidrelétrica vem em seguida 
com 29% e 11%, respectivamente. (REN21, 2018) 
Dados obtidos no WEO 2014 apontam que a energia solar tem uma vantagem 
natural perante as outras, visto que 885 milhões de terawatt hora (TWh) atingem a 
superfície da Terra todos os anos, mais do que suficiente para abastecer toda a 
humanidade e sua demanda energética. No entanto, deve-se atentar ao fator teórico 
(hipotético-dedutivo) desse potencial, em vista a indisponibilidade de tecnologias que 
permitam um maior uso dessa oferta energética. Além disso, seu arranjo em forma de 
painéis fotovoltaicos garante inúmeras configurações, facilidade na instalação e 
redução de custos, o que expande sua utilização para grandes plantas industriais, uso 
doméstico e transporte, além de acesso à eletricidade em áreas remotas. (IEA, 2014) 
Recentemente, projetos vêm sendo desenvolvidos para expandir o uso de 
painéis fotovoltaicos em áreas não conflitantes com as demais fontes energéticas, o 
que nos leva aos painéis flutuantes instalados em regiões inundadas e corpos d’água 
como lagos, reservatórios, canais entre outros. As plantas flutuantes geram mais 
eletricidade do que as terrestres e instalações domésticas, visto o efeito de 
arrefecimento causado pela água, assim como menor número de obstáculos que 
venham a bloquear a incidência solar. Além do aumento de eficiência do equipamento, 
sua instalação também traz benefícios ao meio ambiente como a diminuição da 
evaporação e do crescimento de algas, em virtude do sombreamento causado pelo 
painel o que pode, potencialmente, melhorar a qualidade da água. (SAHU et al., 2016) 
 
3 
 
Para Trapani (2015), como as plantas fotovoltaicas demandam áreas enormes 
para sua instalação, do ponto de vista financeiro, as flutuantes se sobressaem, haja 
vista a especulação imobiliária próximo às áreas urbanas e o conflito com regiões 
destinadas à plantação e pecuária em áreas rurais. As instalações, atualmente, em 
operação se localizam, em sua maioria, em lagos ou represas, perto de alguma 
demanda existente. Seu uso pode ter um crescimento exponencial, visto que os painéis 
utilizados são os mesmos das instalações em terra e sua estrutura flutuante pode ser 
projetada de diversas maneiras, com materiais mais acessíveis e projetos simples que 
não demandem inúmeros equipamentos para iniciar sua operação. 
Sahu et al. (2016), por sua vez, ressalta que apesar dos desafios em se instalar 
uma estrutura flutuante, os suportes para tal podem chegar à 25% do custo total do 
projeto, porém esse custo geralmente é menor do que aquele para comprar e preparar 
uma área de tamanho equivalente em terra. Como os custos de estruturas em água 
são menores do que em terra, espera-se que a demanda por essa tecnologia aumente 
nos próximos anos e se espalhe por todo o globo. 
A primeira planta fotovoltaica flutuante foi instalada em Aichi, Japão e depois 
vários tipos de plantas foram instaladas no próprio Japão e, por seguinte, em países 
como EUA, Itália, Espanha, França, Coreia, etc. De acordo com Cazzaniga et al. (2017) 
Sinais de sua expansão já podem ser vistos, atualmente mais de 20 plantas com 
capacidade variando de 10 KWp à centenas de MWp já se encontram em operação. 
1.1 Objetivos 
O estudo a seguir tem como objetivo geral desenvolver o projeto de um suporte 
flutuante com angulação variável para painéis fotovoltaicos, focando no design do seu 
suporte e utilizando painéis já disponíveis no mercado. 
A fim de facilitar a obtenção do objetivo geral, foram traçados os seguintes 
objetivos específicos: 
• Escolher materiais que irão compor o equipamento; 
• Desenvolver o flutuante que melhor se adapte ao uso, tanto agrícola, 
quanto o industrial, e, até mesmo, residencial; 
• Elaborar um sistema de ancoramento, o qual não necessite de 
proximidade a uma costa; 
• Simulação de possíveis condições de trabalho que gerem esforços 
mecânicos e possam vir a afetar o projeto; 
 
4 
 
• Projetar os arranjos para uso em larga escala. 
1.2 Justificativa 
O escopo apresentado nesse estudo faz-se necessário tendo em vista que os 
fornecedores a nível global manufaturam e comercializam seus flutuantes com uma 
angulação fixa, usualmente variando entre 8° e 12°. Como o ângulo de inclinação 
comercializado é baixo, ele se aplica mais especificamente à localidades próximas aos 
trópicos, dada a proximidade do ângulo de instalação com a latitude da região. A 
condicional exposta pesa contra a expansão da tecnologia para as regiões afastadas da 
linha do equador. 
Visando uma distribuição em larga escala com painéis fixos, esse fator torna-se 
um limitante para o desempenho dos módulos fotovoltaicos, porque o mesmo está 
diretamente ligado a radiação solar e, por consequência, a incidência solar impactante 
no painel. Células fotovoltaicas instaladas erroneamente irão captar menos energia, 
aumentando o tempo necessário para recuperação do investimento, e por vezes 
aumentando o espaço necessário para a instalação da planta visando compensar a 
perda de eficiência gerando maiores custos de aquisição de componentes, operação, 
manutenção e a própria concessão para uso do espaço. 
O estudo contido nos próximos capítulos apresenta uma proposta de suporte 
flutuante com inclinação variável, adequando, assim, sua instalação à qualquer latitude 
para o qual seja destinado o produto. Isso se faz possível porque o projeto foi concebido 
visando uma faixa de instalação entre 5° e 80° para os seus painéis, evitando uma 
geometria fixa e menor aproveitamento da radiação solar. Assim, o presente estudo trará 
contribuições de cunho social, visto que, possibilita a expansão da utilização da energia 
solar, levando-a para localidades afastadas de redes de distribuição e sem espaço hábil 
em terra, podendo-se, ainda, ser conectada diretamente na rede ou para uso residencial, 
como pequenas comunidades rurais. 
Acredita-se que a contribuição de cunho acadêmico ocorra pelo empenho e 
desafios em se projetar um produto com requisitos amplos, necessitando atender uma 
faixa de aplicação muito extensa entre a linha do equador e os polos, além de suportar 
as condições impostas a ele em cenários críticos, dada a sua instalação ocorrer em 
locais abertos e sujeitos a enormes esforços mecânicos advindosda natureza. 
O estudo apresentado traz contribuições profissionais por ser o primeiro passo 
no cotidiano de um engenheiro mecânico, mostrando as etapas de desenvolvimento de 
um projeto, além da busca de soluções inovadoras e criativas para problemas rotineiros, 
visando melhorar a qualidade de vida da sociedade. 
 
5 
 
Por fim, crê-se que as contribuições científicas deste estudo estão relacionadas 
a inserção de novos insumos na comunidade científica, para estudos e análises de 
trabalhos futuros e extensões do tema. Abordando novos tópicos e âmbitos visando 
melhores projetos e consequente barateamento da tecnologia, o que impulsionará sua 
utilização ao redor do mundo. 
1.3 Metodologia 
Visando alcançar o objetivo proposto, foram estudadas as soluções encontradas 
no mercado além de projetos experimentais para assim selecionar a configuração a ser 
adotada, no caso se o flutuante seria instalado acima ou abaixo da linha d’água. 
De posse da configuração foram definidas as premissas e requisitos, os quais o 
produto deverá atender ao final da fase de projeto. A análise foi realizada com base em 
medidas de segurança de operação, esforços causados pela natureza, utilização de 
painéis fornecidos pelo mercado e faixa ajustável de angulação. 
Para atender o proposto acima foram dimensionadas todas as peças, assim 
como suas montagens utilizando modelos matemáticos para os casos de tração, torção, 
flexão e cisalhamento de forma que os resultados atendessem o fator de segurança 
definido, sem detrimento dos requisitos selecionados. 
De posse da comprovação matemática, o projeto foi modelado em software CAD 
3D e analisado do ponto de vista de interferências entre peças, alinhamento de furos e 
folgas. Após sanar todas as inconsistências o modelo foi simulado via elementos finitos 
e confrontado com os resultados previamente calculados para que assim fosse possível 
analisar a viabilidade do projeto. 
1.4 Estrutura do Estudo 
O presente trabalho foi estruturado em cinco capítulos. O primeiro introduz o 
cenário global das energias renováveis, focando na solar fotovoltaica e suas vantagens 
tanto onshore como offshore, além de apresentar os objetivos do trabalho. 
O segundo aborda a história e o desenvolvimento da tecnologia solar 
fotovoltaica flutuante, além das tecnologias e projetos desenvolvidos, mostrando o 
cenário atual e contextualizando assim o leitor sobre a abrangência do tema. Além dos 
aspectos geográficos que devem ser levados em consideração ao se instalar uma 
planta solar, como ângulos e posicionamentos do sol ao longo do ano. 
O quarto capítulo foca no objetivo principal do estudo. Desenvolvendo o suporte 
flutuante de acordo com estudos da geometria ideal, material escolhido dentre outros. 
 
6 
 
O quinto capítulo traz simulações do modelo proposto, visando testar sua 
eficiência frente condições climáticas passíveis de ocorrerem ao longo de sua vida útil. 
O sexto e último capítulo traz as conclusões do trabalho, além de propostas para 
estudos futuros relacionados ao tema. 
 
 
7 
 
2. REVISÃO DA LITERATURA 
2.1 Cenário das Energias Renováveis 
Dados da 21st Conferency of the Parties (COP21), realizada pela Organização 
das Nações Unidas (ONU), apresentam que houve um aumento na demanda 
energética a uma taxa de 1,7 % ao ano desde 2005, no entanto, recentemente, seu 
ritmo diminuiu variando entre países. O Acordo de Paris, assinado em 12 de dezembro 
de 2015, ratificado por governantes dos 195 países participantes da Convenção-
Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (UNFCCC) e pela União 
Europeia, estabelece, como um de seus objetivos, manter o aquecimento global abaixo 
de 2°C em relação a níveis pré-industriais. 
O Ren GSR 2018 afirma que fontes renováveis representaram cerca de 68% 
das adições à matriz global de energia em 2017, sendo assim, o ano de maior 
crescimento da história, com 178 GW adicionados ao redor do mundo. No entanto, as 
emissões de dióxido de carbono aumentaram em 1,4% pela primeira vez em quatro 
anos, isso se deve ao crescimento da economia global (em torno de 3,7%), baixa nos 
preços de combustíveis e fracos esforços voltados ao desenvolvimento da eficiência 
energética. Entretanto, o ponto focal é claramente o de geração energética, enquanto 
os setores de aquecimento e transportes, que juntos somam 80% da demanda global 
de energia estão sendo deixados de lado. (REN21, 2018) 
Lierberman (2018) aponta que a maior parte da energia renovável instalada ao 
redor do globo se faz presente nos países desenvolvidos, além da China, a qual ocupa 
o lugar de maior desenvolvedor dessa tecnologia na última década e maior investidor 
em 2017, detendo sozinha mais da metade da capacidade instalada no cenário global. 
A partir de 2015, essa tendência se aproximou das economias emergentes, o 
que transformou algumas delas em importantes influenciadoras do mercado de energia 
limpa. Essa expansão se torna fundamental ao observarmos que em 2017, pela 
primeira vez na história, o número de pessoas vivendo sem acesso à eletricidade caiu 
abaixo de 1 bilhão de habitantes. (IEA, 2018) 
Dados do Ren GRS 2018 apontam que os investimentos em geração de energia 
e combustíveis no ano de 2017, que juntos somaram cerca de 310 bilhões de dólares 
ao longo do ano (incluindo hidrelétricas com capacidade superior à 50 MW), dos quais 
57% foram destinados à energia solar e 38% à eólica, superando a marca de 200 
 
8 
 
bilhões de dólares pelo oitavo ano consecutivo, ao analisar esses investimentos é 
notória a importância do setor renovável neste nicho do mercado. Esse cenário 
representa mais que o dobro do investimento em combustíveis fosseis e energia 
nuclear, juntos, no referido ano. Incentivos fiscais, além do aumento na eficiência e 
durabilidade dos módulos, diminuíram os custos da tecnologia à metade daqueles 
envolvidos na implantação de usinas movidas à carvão, o que inclusive levou à 
suspensão ou cancelamento de novos investimentos destas. (REN21, 2018) 
Com base no Relatório Renewable Capacity Statistics 2018 da International 
Renewable Energy Agency (IRENA) algumas tecnologias renováveis – como a 
hidrelétrica, bioenergia e geotérmica – já se mostraram competitivas e comparáveis às 
fósseis, nos últimos anos. Em 2017 alguns países, tais como: Costa Rica, Etiópia, 
Islândia, Nepal, Noruega, Uruguai e Quênia –, conseguiram abastecer quase 90% de 
sua matriz energética, com energia advinda de fontes renováveis, tendo como principal 
fonte desse suprimento as energias eólica e solar. 
Na figura 1 é possível analisar a distribuição das principais fontes renováveis no 
mercado energético. Apesar do constante crescimento essas tecnologias, ainda, 
representam somente 26,5% da geração de energia ao redor do mundo. 
 
Figura 1: Energias renováveis na matriz energética global – 2017 (traduzido). 
Fonte: REN21, 2018. 
2.2 Expansão da Energia Solar 
A energia solar, sozinha, adicionou mais capacidade à matriz energética 
mundial que carvão, gás natural e energia nuclear, juntos, em 2017. No entanto, essa 
energia é concentrada em uma pequena lista de países, ao final do ano cerca de 29 
destes adicionaram ao menos 1 GW à sua matriz energética oriunda da energia solar, 
mas essa concentração se dividiu de forma que cada continente teve o ganho de, no 
 
9 
 
mínimo, 1 GW. Aproximadamente 10 países geram 15%, ou mais, de sua eletricidade 
a partir da energia fotovoltaica ou eólica. (IRENA, 2018) 
A tabela 1 apresenta os países líderes no mercado de energia solar, com maior 
capacidade instalada ao final de 2017. 
 
Tabela 1: Países líderes na geração de energia solar ao final de 2017 (adaptado). 
Fonte: REN21, 2018. 
A energia solar fotovoltaica se mostrou a maior participante nas adições à matriz 
energética global em 2017, isso se torna evidente ao analisar seu crescimento de, 
aproximadamente, 33%, chegando à 98GW, conforme visto na figura2 (somando on-
grid e off-grid) – o equivalente a instalação de 40 mil painéis solares por hora – levando 
a capacidade total instalada à 402 GW. Os cinco maiores mercados – China, Estados 
Unidos, Índia, Japão e Turquia – foram responsáveis por quase 84% das novas adições 
à capacidade instalada, os próximos cinco são Alemanha, Austrália, República da 
Coreia, Reino Unido e Brasil. (REN21, 2018) 
Um dos maiores motivos para a ascensão da energia fotovoltaica é a queda 
constante nos seus custos, levando a energia fotovoltaica a posição de destaque na 
adição à matriz energética global. Desde 2012, módulos fotovoltaico se tornaram cerca 
de 53% menos custosos e plantas de geração chegaram a uma redução em torno de 
48%, alcançando um custo de 100 dólares por MWh. (WEAVER, 2018) 
Cazzaninga et al. (2017) afirma que a intermitência e a disponibilidade limitada, 
variando entre 1 mil e 2 mil horas, ao ano, pesam contra a expansão dessa energia. No 
entanto, sistemas solares vêm impactando positivamente o gerenciamento energético 
nacional de alguns países, especialmente as regiões fracamente conectadas a matrizes 
geradoras, como ilhas e localidades remotas. 
Ao final de 2016 Adicionados em 2017 Ao final de 2017
País
China 78,1 53,1 131,1
Estados Unidos 40,4 10,6 51
Japão 42 7 49
Alemanha 40,7 1,7 42,4
Itália 19,3 0,4 19,7
Índia 9,2 9,1 18,3
Reino Unido 11,8 0,9 12,7
França 7,2 0,9 8
Austrália 6 1,3 7,2
Espanha 5,5 0,1 5,6
Total no mundo 303 98 402
GW
 
10 
 
 
Figura 2: Crescimento da energia solar fotovoltaica no mundo (traduzido). 
Fonte: REN21, 2018. 
2.3 História e Desenvolvimento da Energia Solar Flutuante 
O Relatório Ren GSR 2018 aponta que plantas fotovoltaicas flutuantes estão 
crescendo em número e escala. Desde 2015, mais de 100 projetos iniciaram suas 
operações ao redor do mundo, em localidades variadas, como lagos de hidrelétricas, 
corpos d’água, reservatórios aquáticos industriais, locais de aquicultura e açudes. O 
Japão lidera o cenário global de usinas flutuantes, sobressaindo-se devido suas 
políticas de incentivo fiscal, impulsionado pelo espaço limitado para instalação em terra. 
Outros países significativos como China, destacando-se por possuir, 
aproximadamente, 400 MW de capacidade instalada, Índia, Coreia do Sul e Brasil, que 
concluiu a instalação de sua primeira usina flutuante em 2017, são destaques positivos 
na implantação de usinas flutuantes. (REN21, 2018) 
Por se tratar de uma tecnologia relativamente nova, alguns dos projetos 
desenvolvidos até o momento ainda se encontram em fase de testes. Algumas 
empresas já possuem propostas e modelos comercializados, assim como patentes. No 
entanto, diversos pesquisadores buscam formas alternativas de otimizar o cenário 
atual. (TRAPANI, 2015) 
A empresa Solarplaza divulgou, nos anos de 2016 e 2017, relação com os 70 
maiores sistemas geradores flutuantes ao redor do globo, os quais podem ser vistos 
nos Anexo 1 e Anexo 2, respetivamente. Ao final de 2017, as 70 maiores plantas 
acumularam 211 MW de capacidade, mais que o dobro se comparando ao ano anterior. 
O aumento da capacidade fica nítido ao se analisar a maior planta, que possuía 
capacidade de 20 MW e no ano seguinte teve sua capacidade duplicada, passando 
 
11 
 
para 40 MW, enquanto a menor teve um aumento exponencial, passando de 5kW para 
706kW. Apesar da expansão, ela não se propagou com equidade, tendo em vista que 
poucos países dominam o mercado e que a maioria deles se encontram na Ásia. 
O ano de 2017 foi um marco para os flutuantes, de acordo com o Relatório Solar 
Deal Tracker da IHS (Information Handling Services) Markit essa tecnologia está 
presente em 24 países ao redor do globo em inúmeros estágios de desenvolvimento. 
O Japão se mostrou pioneiro ao comercializar essa tecnologia nos últimos anos, mas 
países do leste asiático como China, Coreia do Sul e Taiwan estão desenvolvendo suas 
próprias tecnologias para produção em larga escala. (PUBLICOVER, 2018) 
Matéria publicada por Garfield (2018) no site Business Insider, traz a, então, 
maior planta solar flutuante do mundo, instalada em 2017, na cidade de Huainan, China. 
O projeto foi idealizado pela empresa chinesa Sungrow Power Supply e instalado no 
lago, o qual foi originado por uma explosão que colapsou o terreno de uma mina de 
carvão, inundando suas instalações, com capacidade de 40 MW, suficiente para suprir 
a demanda de 15 mil residências, graças a um arranjo de 166 mil painéis, projetado 
para operar ao menos por 25 anos. 
Em dezembro do mesmo ano, o grupo Three Gorges Corp. iniciou a construção 
de uma fazenda solar, também em Huainan, que se tornará a nova maior planta solar 
flutuante do mundo, produzindo 150 MW de potência com custo aproximado a 151 
milhões de dólares, com capacidade para suprir a demanda energética de cerca de 94 
mil residências. (GARFIELD, 2018). 
Publicação da empresa Sandong Tengxin Seal Co.,Ltd (2016), estima que 
impactos anuais ao meio ambiente, ocasionados pela instalação da fazenda solar 
flutuante do grupo Three Gorges Corp., são uma economia de 53 mil toneladas de 
carvão, a redução das emissões de CO2, em 19,95 milhões de toneladas, além da 
redução do desmatamento em 54 mil m3. 
Em maio de 2018, a Sungrow Power Supply (2018) quebrou o recorde mundial, 
e seu próprio, ao iniciar as operações da maior planta solar flutuante instalada do 
planeta, com 100 MW de capacidade, na cidade de Huancheng, China. 
 
12 
 
 
Figura 3: Maior planta global instalada, atualmente, com potência de 100 MW 
Fonte: SUNGROW, 2018. 
Um painel fotovoltaico convencional (instalado em solo) converte de 4% à 18% 
da energia solar incidente, em eletricidade, dependendo do tipo de células solares e 
condições climáticas, o restante da energia, em grande parte, é perdida em forma de 
calor, ao aumentar a temperatura dos painéis, diminuindo, assim, a sua eficiência. As 
estruturas flutuantes tendem a ter uma eficiência de conversão maior, em vista do efeito 
de arrefecimento, ocasionado pela água, acarretando em um ganho de eficiência de, 
em média, 11% sobre as convencionais. (SAHU et al., 2016) 
Estudos conduzidos em laboratório pelo Massachusetts Institute of Technolog 
(MIT), apresentados no estudo The Future of Solar Energy (2015), destacam alguns 
pontos a serem observados: 
• Módulos comerciais podem ser até 40% menos eficientes do que 
aqueles testados em laboratório, as perdas ocorrem por inúmeros motivos, um deles 
se dá ao ganho de escala, passando de pequenas células, para enormes módulos, com 
inúmeras células interconectadas. Esse fato aumenta o percurso transpassado pela 
corrente gerada e, assim, sua perda por aquecimento nos cabos de transmissão, outro 
ponto é a ligação em série dos módulos, que pode limitar o sistema pela performance 
da célula mais fraca. 
• Outro motivo seria o custo de fabricação, uma vez que em laboratórios 
almeja-se a maior eficiência com projetos em pequena escala, o que possibilita o uso 
de materiais nobres e processos custosos. Para a manufatura em larga escala, os 
fabricantes usualmente optam por materiais e processos mais baratos, diminuindo o 
custo e, consequentemente, aumentando sua margem de lucro. 
Uma planta fotovoltaica é projetada para atender, em média, a uma durabilidade 
de 25 anos. Os fabricantes dos módulos fotovoltaicos, visando atender os padrões 
 
13 
 
internacionais, garantem ao final da vida útil do equipamento, um mínimo de 80% da 
sua potência nominal. (MONTENEGRO, 2013) 
2.3.1 Instalações Onshore 
O primeiro projeto catalogado foi um protótipo de 2007, fruto de uma pesquisa 
do National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, no Japão, e 
instalado em Aichi, com capacidade de 20kW. O objetivo do experimento era comparar 
a geração de eletricidade entre um conjunto resfriado a ar e outro resfriado a água. Os 
painéis foram instalados em um ângulo de 1,3°, voltadospara o norte, sobre uma 
estrutura de poliestireno. (TRAPANI, 2015) 
 
Figura 4: Planta teste de em Aichi, Japão 
Fonte: STAGNO, 2014. 
O primeiro projeto em larga escala, com objetivos comerciais, foi instalado no 
ano de 2008, pela empresa SPG Solar, na vinícola Far Niente, situada na Califórnia, 
possuindo capacidade de 175 kWp. A principal motivação para uso do reservatório, 
existente na propriedade, foi evitar o uso de solo fértil, para plantação de vinhedos. O 
aproveitamento do reservatório para a instalação da usina, possibilitou a expansão das 
atividades da vinícola, ainda que esta demande maior abastecimento de água e 
energia, visto que, com a instalação da usina, a evaporação da água diminuiu e a nova 
demanda energética é atendida pela energia gerada pela usina. A instalação utiliza 
painéis modulares cristalinos, montados individualmente sobre pontões, a estrutura 
inclui passarelas entre as fileiras para facilitar a limpeza e manutenção dos painéis. 
(TRAPANI, 2015) 
O supracitado autor traz dados até 2010 que discorrem acerca dos projetos 
subsequentes, os quais se assemelham ao de Aichi, quando, em Petra Winery, Itália, 
 
14 
 
um sistema de rastreamento foi instalado para rotacionar a estrutura, composta, em 
sua maioria, por componentes metálicos, de acordo com a posição do sol. A planta foi 
desenvolvida e instalada pela empresa Terra Moretti Holdings, com auxílio da Scienza 
Industria Technologia (SCINTEC), desenvolvedora do sistema de rastreamento. O 
projeto foi idealizado para manter os painéis num ângulo de 40°, enquanto a estrutura 
gira em torno do próprio eixo vertical, mantendo-os sempre voltados para o sol. 
O aspecto que pesa negativamente contra essa tecnologia é o fato de ser 
confinada em uma estrutura rígida (circular ou poligonal), fragmentando a planta em 
pequenas plataformas com cerca de trinta metros de diâmetro. Não obstante, faz-se 
necessário um motor elétrico para rotacionar cada plataforma, aumentando os custos 
de operação, haja vista que parte da energia produzida será empregada no 
desempenho da planta em si. (CAZZANIGA et al., 2017) 
 
Figura 5: Sistema de rastreamento, rotacionando a estrutura por meio de cabos 
Fonte: SCINTEC, 2018. 
No ano de 2011, no lago de Colignola, Itália, a SCINTEC desenvolveu um 
sistema similar ao de Petra Winery, com capacidade de 30kWp. O que diferencia os 
projetos é a utilização de espelhos para refletir maior radiação solar para os painéis, o 
que pode aumentar a radiação incidente nos painéis em um fator de 2. Assim, eles 
foram instalados horizontalmente com um ângulo de 0° em relação ao solo, com 
refletores localizados em suas extremidades, inclinados em 60°. Análises estimam um 
aumento anual de 10% à 30% na geração de energia elétrica e em contrapartida um 
aumento no custo de instalação de somente 10%. (TINA, 2011) 
No início de 2018, a empresa chinesa LONGi anunciou o novo recorde de 
eficiência para suas células monocristalinas com o auxílio de espelhos, chegando a 
23,6%. (REN21, 2018) 
 
15 
 
Assim, ocorre uma redução da área necessária para geração de eletricidade, a 
justificativa é um menor número de painéis a ser requerido, o que gera uma redução 
de custos. De acordo com Sahu (2016), as células fotovoltaicas constituem a maior 
parcela do orçamento ao se criar uma planta solar. Para os refletores não são 
necessários materiais altamente tecnológicos ou de alto valor comercial, o que torna 
essa configuração atraente do ponto de vista econômico. 
Tina (2011) afirma que a principal preocupação do arranjo citado é o aumento 
da temperatura das células, o que ocasiona perda de eficiência das mesmas. Isso se 
deve a maior incidência solar, que acarreta no aquecimento da superfície dos painéis. 
A certificação atual para vidro/EVA garante que eles são confiáveis até uma 
temperatura operacional de 85 °C, no entanto, estudos mostram que com uma 
incidência de 2000 W/m², a temperatura das células pode chegar a 90 °C e assim 
danificar seriamente o equipamento. Apesar de notável, esse resultado não pode ser 
generalizado, haja vista os inúmeros fatores que influenciam na irradiação e 
comportamento das células, como latitude e longitude da planta, o sombreamento 
causado pela distância entre os arranjos, o ângulo de instalação dos refletores e 
painéis, dentre outros. 
Cazzaniga et al. (2017) aponta que a perda de eficiência citada anteriormente, 
está diretamente alinhada com a tecnologia empregada, onde cada uma destas é 
caracterizada por um coeficiente de potência térmica, expresso em %/°C, o qual indica 
a variação percentual na eficiência do painel, para cada grau Celsius acrescido na 
temperatura do módulo, acima das condições de teste. Esse parâmetro é sempre 
negativo e pode ser encontrado nos manuais de instalação dos painéis 
comercializados. 
A proposta da SCINTEC foi incluir no projeto, além dos refletores, um sistema 
de rastreamento rotacionando em torno do eixo vertical e outro de refrigeração, 
utilizando água sobre os painéis por meio de borrifadores. Testes estimam um aumento 
de 60% à 70% no rendimento anual comparados aos modelos instalados em terra. 
(TRAPANI, 2015) 
Sahu (2016) aponta uma redução de custos em torno de 20%, se comparado 
aos sistemas terrestres, visto que os refletores aumentam a irradiação solar incidente 
nos painéis e por consequência a corrente elétrica gerada. 
Ao utilizar canais para refrigeração, com água, faz-se necessário inclinar os 
painéis fotovoltaico em um pequeno ângulo, entre 2º e 5°, para assim gerar um fluxo 
 
16 
 
regular de água ao longo do painel. O ângulo de inclinação dos refletores deve variar 
entre 60º e 70°, abaixo dessa faixa não há uma melhora significativa na captação da 
radiação solar e acima dela a área dos refletores deve ser aumentada, o que gera 
impactos mecânicos e visuais que acarretam inúmeros problemas. (CAZZANIGA et al., 
2017) 
 
Figura 6: Instalação no lago de Colignola utilizando refletores 
Fonte: SCINTEC, 2018. 
2.3.2 Instalações Offshore 
Os projetos descritos anteriormente exemplificam as instalações destinadas à 
ambientes fechados, como reservatórios, lagoas, açudes, e afins, isso traz menores 
preocupações aos projetistas, uma vez que o sistema não necessita suportar esforços 
adicionais causados por um ambiente offshore, como marés, ondas, ventos fortes, 
dentre outros, que podem, danificar a estrutura, mais facilmente, diminuindo a vida útil 
do equipamento, principalmente, em virtude da flexibilidade limitada dos painéis rígidos 
(CAZZANIGA et al, 2017). 
Casos a seguir ilustram soluções que podem ser implantadas em um cenário 
offshore, visto que seus projetos se acomodam as variações causadas na água, ao 
invés de irem contra elas. 
Diferentemente dos projetos anteriores, ainda em 2010, a empresa de 
mineração MIRARCO sediada em Sudbury, Canadá, desenvolveu um sistema 
alternativo de geração de eletricidade para minas remotas, sem acesso à rede elétrica, 
com uma planta piloto de 0,5 kWp para coleta de dados e posterior análise. O mesmo 
consiste em arranjos de filmes finos, com bolsões de ar entre as camadas laminadas, 
visando a flutuação sem grandes perdas na flexibilidade do conjunto, além de uma 
menor quantidade de componentes, mantendo, assim, os custos de operação e 
 
17 
 
manutenção baixos além de reduzir as chances de falha durante seu uso. (MIRARCO, 
2018). 
Trapani (2015) aponta, ainda, outra vantagem do sistema, além da refrigeração, 
é a autolimpeza visto que o painel está em contato direto com a água, logo, o acúmulo 
de impurezas na superfície do painel se torna mínimo. Para os testes iniciais fitas de 
neoprene foram coladas na parte inferior dos painéis, para assim conectá-los e formar 
uma malha sem o uso de elementos de fixação. 
 
Figura 7: Instalação utilizando filmes finos. 
Fonte: MIRARCO, 2018. 
Similar ao projeto da MIRARCO, temos o SUNdy, idealizado em 2012pela 
empresa Det Norske Veritas (DNV). Ele consiste em um arranjo de filmes finos, 
conectados de forma hexagonal, as linhas de ancoragem são conectadas nos vértices 
do hexágono. Os painéis não são depositados diretamente na água, mas sim em uma 
estrutura flutuante flexível dando maleabilidade ao conjunto. O conceito proposto 
resulta em uma planta de pouco mais de 2 MWp composta de 4,2 mil painéis, com a 
tecnologia de filmes finos, cada um com potência de 560W. (TRAPANI, 2015) 
Sahu (2016) destaca que sendo uma proposta offshore, o formato idealizado 
visa manter a forma da estrutura, para assim lidar com as ondas e marés a qual estará 
sujeita. No centro da geometria, está posicionado um transformador utilizado para 
transmitir a eletricidade para a costa. Propostas de limpeza dos painéis incluem 
passarelas e canhões de água localizados nas linhas entre o centro e os vértices do 
hexágono possibilitando o acesso ao equipamento. 
 
18 
 
 
Figura 8: Projeto SUNdy, idealizado com a utilização de filmes finos. 
Fonte: PATEL, 2013. 
A invenção de M. Rosa Clot, P. Rosa Clot e S. Carrara da SCINTEC se 
assemelha aos conceitos já abordados, de maneira a unir uma estrutura rígida e 
submersa, estando assim em contato direto com a água. Como o sistema não possui a 
capacidade de deformar elasticamente de acordo com as ondas, por ser rígido, ele 
propõe estar submerso em até 2 metros abaixo da superfície. 
Sahu (2016) afirma que durante o verão, o ganho de eficiência pode chegar a 
20% em comparação aos painéis expostos ao ar ambiente. Trapani (2015), corrobora 
com a ideia ao asseverar que o controle de profundidade da estrutura é possível em 
virtude do bombeamento de água para dentro ou fora das boias. Para condições 
normais de operação, o conjunto foi projetado para trabalhar entre 0 e 2 mm de 
profundidade, o que de acordo a SCINTEC não prejudica a eficiência da radiação solar 
incidente na superfície do painel e ainda possibilita a refrigeração dos mesmos, 
aumentando sua eficiência. 
 
Figura 9: Conceito submerso idealizado pela SCINTEC. 
Fonte: TRAPANI, 2015. 
 
19 
 
2.3.3 Vantagens e Desvantagens dos Flutuantes 
Independentemente do tipo de flutuante adotado, o sistema obtém inúmeras 
vantagens perante as instalações terrestres. A mais notável é o aumento de sua 
eficiência, visto que a reflexão da luz na água aumenta a incidência solar sobre o painel, 
assim como a evaporação da água diminui a temperatura do conjunto e, 
consequentemente, as perdas na geração elétrica. As regiões de maior exposição ao 
sol, comumente são áridas, o que torna o ar rico em partículas de poeira, que podem 
obstruir as células fotovoltaicas, instalando-se sobre a água diminuem-se as chances 
de que esse fenômeno ocorra. (SAHU, 2016) 
Trapani (2015) destaca que além dos benefícios para o equipamento, o meio 
ambiente é positivamente afetado. Como uma parte do reservatório estará coberta, a 
evaporação total irá diminuir ajudando assim, comunidades que dependem de corpos 
d’água e a sociedade como um todo. Estudos, na Austrália, sugerem que 40% da água 
em reservatórios abertos pode ser perdida durante a evaporação. 
Com menor penetração de raios solares na água, as algas e demais seres vivos 
geradores de CO2 terão sua proliferação afetada, melhorando, assim, a qualidade da 
água. Para a instalação de plantas solares, faz-se necessária uma extensa área plana, 
o que inutiliza o local para demais atividades como pecuária, agricultura e turismo. 
Assim, ao instalar painéis flutuantes, áreas, a princípio, sem valor comercial, se tornam 
novos nichos na geração de energia, movimentando a economia. (SAHU, 2016) 
Apesar das vantagens indicarem um futuro próspero para essa tecnologia, 
algumas ressalvas devem ser feitas. A influência do meio ambiente se torna mais 
presente, visto que a estrutura estará sujeira a fenômenos como ondas, tempestades, 
ciclones e outros, que podem vir a danificar facilmente os equipamentos. Maior 
dificuldade na escolha dos materiais, visto que os de origem metálica sofrem corrosão, 
o que diminui a vida útil da planta, assim como um risco envolvido na operação 
transmitindo eletricidade do painel até a costa através de um meio aquático. 
Sahu (2016) destaque que ainda que haja um controle populacional de algas 
ser vantajoso, para as demais espécies, a presença do bloqueio da luz solar pode 
causar alterações no seu ecossistema. Atividades de lazer e comerciais como pesca 
podem ser afetadas, haja visto que parte do reservatório estará interditado 
permanentemente. 
Outra preocupação fundamental seria o raio de cobertura, o qual significa a 
percentagem de superfície do corpo d’água coberto pela instalação, com o qual a planta 
irá operar. Inúmeros fatores devem ser considerados, como temperatura, vento, 
 
20 
 
exposição ao sol, vida animal e afins. A margem usualmente utilizada pela empresa 
Ciel & Terre gira em torno de 30% a 60%, 70% seria uma cobertura significativa e algum 
número maior que esse dependeria das necessidades do cliente. Algumas dificuldades 
a serem transpassadas seriam, em caso de reservatórios grandes, ser necessário o 
uso de um barco para fornecer acesso à plataforma, já no caso em que o flutuante fica 
próximo à margem, passarelas flutuantes podem ser utilizadas para dar acesso ao 
mesmo. (MESBAHI; MINAMINO, 2018) 
2.3.4 Arranjo Padrão de uma Usina Solar Flutuante 
O arranjo padrão de uma planta flutuante segue o modelo a seguir. O número de 
caixas combinadoras, inversores e transformadores irão variar basicamente de acordo 
com o número de módulos fotovoltaico, o qual dita a magnitude da planta a ser instalada. 
 
Figura 10: Configuração amplamente adotada no mercado. 
Fonte: KENNING, 2018. 
As linhas de amarração, juntamente com a ancoragem, impedem o livre 
movimento da estrutura, sendo o segundo instalado na encosta ou no próprio leito 
aquático, dependendo da localização dos flutuantes. Esse conjunto deve ser projetado 
de forma a possibilitar pequenos deslocamentos, haja vista a variação do nível de água, 
assim como rajadas de ventos e possíveis ondulações na superfície, decorrentes de 
marés ou outros elementos. (GENSOL, 2019) 
Para a transmissão da energia gerada são utilizados caixas combinadoras, 
inversores, cabos e transformadores. As caixas combinadoras são a ponte entre os 
painéis e o inversor. Os módulos são conectados em série e a eletricidade gerada no 
circuito é direcionada para as caixas, que transmitem a energia em corrente DC para o 
inversor. Após a inversão da corrente de DC para AC, a eletricidade flui pelo 
transformador, sendo injetada na rede de transmissão. 
 
21 
 
2.4 Fatores Geográficos 
2.4.1 Radiação Incidente na Atmosfera Terrestre 
De acordo com Sobral (2018), ao iniciar os estudos para a instalação de uma 
planta geradora, deve-se analisar a região, para assim averiguar a radiação solar 
incidente em cada localidade ao longo do ano. Isso se faz necessário graças a atmosfera 
terrestre que altera o ângulo de incidência de uma fração dos raios solares, seja por 
dispersão ou absorção da luz nos gases e partículas em suspensão, sendo assim, a 
radiação solar divide-se em três componentes, conforme abaixo: 
• A radiação direta (projeta sombras), que vem diretamente da direção do 
disco solar. 
• A radiação difusa (que inclui a radiação solar de todas as direções do céu, 
com a exceção do disco solar). Seja a de fundo (proveniente de todo o céu visível após 
interação com a atmosfera) ou a circumsolar (proveniente da auréola solar, que se altera 
de acordo com o conteúdo de partículas atmosféricas como poluição, poeiras e 
nevoeiro). 
• A radiação refletida (que resulta da reflexão da radiação solar na 
superfície, dependendo, portanto, das propriedades ópticas da superfície) também 
denominada albedo. 
 
Figura 11: Radiação Solar dividida em suas três componentes. 
Fonte: BRITO et al., 2012. 
Deacordo com Andrade et al. (2002), para comparar os diversos modelos de 
painéis existentes no mercado de maneira precisa e igualitária, deve-se respeitar 
determinadas condições para os ensaios em laboratório, as chamadas Standard Testing 
Conditions (STC), as quais seguem as normas ASTM E-1036 para temperatura e 
irradiação e as ASTM E-891 e E-892 para espectros de referência da irradiação solar 
terrestre direta normal e global para uma superfície com inclinação de 37°. A norma 
 
22 
 
brasileira NBR12136/MB3477 complementa as informações necessárias para proceder 
aos ensaios. Abaixo vemos as três STC: 
• Temperatura da célula: 25°C (mantida constante ao longo de todo painel); 
• Irradiação solar: 1000 W/m² (quantidade de luz solar incidente na 
superfície terrestre definida como padrão para ensaios); 
• Massa de Ar igual à 1,5. 
Conforme Andrade et al. (2002), o terceiro item pode ser definido como: 
O conceito de massa de ar (AM) está relacionado 
ao caminho percorrido pela radiação solar ao atravessar a 
atmosfera em relação ao percurso da radiação solar no 
ângulo de zênite igual a zero até uma superfície ao nível 
do mar. Com a variação do ângulo de zênite diferentes 
valores de massas de ar podem ser obtidos. Para a 
radiação solar extraterrestre é considerada massa de ar 
zero (AM0). 
A definição anterior pode ser visualizada na figura 12. 
 
Figura 12: Ilustração das massas de ar (traduzido). 
Fonte: GRE, 2016 . 
Para ângulos zenitais⁡(𝜃𝑧) diferentes de 48°, a seguinte fórmula poderá ser 
utilizada: 
𝐴𝑀 =⁡
1
cos⁡(𝜃𝑧)
 
No entanto, ela apresenta valores satisfatórios até ângulos próximos a 75°, 
devido à curvatura da Terra e à atmosfera de acordo com Almeida (2014). 
 
23 
 
2.4.2 Ângulos Impactantes na Geometria da Instalação Solar 
Para dimensionar corretamente uma instalação solar, são necessários alguns 
requisitos relacionados aos ângulos calculados, os quais são listados a seguir e 
ilustrados nas figuras 12 e 13, conforme Falcão (2008): 
 
• Ângulo de azimute solar (α): é o ângulo entre a projeção horizontal dos 
raios solares e a direção Norte-Sul no plano horizontal. É positivo se o Sol estiver a 
Oeste do Sul, e negativo se estiver a Leste do Sul; 
• Ângulo de Altura ou Elevação solar (γ): compreendido entre os raios 
solares e a projeção dos mesmos sobre o plano horizontal. 
• Ângulo zenital (θz): formado entre os raios solares e a vertical local 
(Zênite). 
 
Figura 13: Ângulos Solares. 
Fonte: FLANDOLI, 2017. 
• Ângulo azimutal da superfície (γs): formado entre a projeção da reta 
normal à superfície do painel no plano horizontal e a direção Norte-Sul. Obedece às 
mesmas convenções do azimute solar. 
• Inclinação do painel (β): ângulo entre o plano da superfície do painel 
fotovoltaico e o plano horizontal. 
• Ângulo de incidência (θ): formado entre os raios de Sol e a reta normal à 
superfície do painel. 
 
24 
 
 
Figura 14: Ângulos Solares tomando como base o plano do painel fotovoltaico. 
Fonte: FLANDOLI, 2017. 
O ângulo de inclinação será definido com base na latitude do local de instalação, 
mais uma correção, visando maximizar o aproveitamento da radiação solar incidente, 
de acordo com a tabela proposta pela Solarterra (2008): 
 
Tabela 2: Ângulo de inclinação x Latitude (Adaptado). 
Fonte: Solarterra, 2008. 
As posições geográficas no globo terrestre são demarcadas por sua latitude e 
longitude, sendo a segunda indiferente no cálculo da inclinação do painel solar. A 
primeira varia no intervalo -90° < 0° < 90° sendo o limite inferior no polo sul, o superior 
no polo norte e o 0° na linha do equador. (RODRIGUES, 2011) 
A ilustração a seguir mostra o conceito básico por trás do ângulo β. Assim, vê-
se que para um maior aproveitamento da incidência solar, faz-se ideal alinhar o vetor 
normal à placa com o vetor do raio solar, tornando-os paralelos. 
 
Latitude (Graus) Ângulo de inclinação β (Graus)
0 a 4 10
5 a 20 Latitude + 5
21 a 45 Latitude + 10
46 a 65 Latitude + 15
66 a 75 80
 
25 
 
 
Figura 15: Ângulo de inclinação do painel e sua relação com a incidência solar. 
Fonte: FLANDOLI, 2017. 
A Terra descreve dois movimentos em relação ao sol, a rotação e a translação 
sendo o segundo uma trajetória elíptica ao redor do sol. Além disso, a Terra tem seu 
eixo inclinado variando em até 23,45° em relação ao plano da elipse. Durante esse 
percurso ela assume quatro posicionamentos, os quais caracterizam as estações do 
ano conforme descrito a seguir por Falcão (2008): 
• Solstícios: As posições do sol nas quais a sua declinação é igual aos 
valores extremos, marcam o verão (23,45°) e o inverno (-23,45°) sendo caracterizados 
pelas incidências solares máxima e mínima, respectivamente. Para o solstício de verão 
no hemisfério sul, no dia 22/12 aproximadamente ele terá o dia mais longo do ano, seis 
meses depois em 23/06 no solstício de inverno será o inverso com a noite mais longa 
do calendário; 
• Equinócio: As posições de declinação nula, ou seja, quando o sol 
posiciona-se sobre o plano do equador terrestre, marcam a primavera e o outono. Nos 
dias 21/03 e 23/09 o dia terá a mesma duração da noite, totalizando doze horas cada. 
A relação entre a posição da Terra e a estação climática correspondente pode 
ser vista a seguir: 
 
Figura 16: Estações do ano e sua relação com a translação da Terra. 
Fonte: SILVA, 2011. 
 
26 
 
2.5 Materiais empregados 
De acordo com Budynas e Nisbett (2011), a seleção de um material, para uma 
peça de máquina ou membro estrutural, é uma das decisões mais importantes que o 
projetista deve tomar. Normalmente, a decisão é tomada antes de as dimensões da peça 
serem estabelecidas. 
Os materiais empregados no projeto de um flutuante são escolhidos levando em 
consideração as condições nas quais serão utilizados, além do período de exposição às 
mesmas. 
Como uma planta solar fotovoltaica flutuante está condicionada à vida útil dos 
módulos, ela deve suportar as intempéries sujeitas pela natureza por aproximadamente 
25 anos (MONTENEGRO, 2013). Sendo assim, estará exposta à condições naturais 
como chuva, ventos fortes, salinidade do meio aquático, umidade excessiva, nevascas, 
aglomeração de resíduos, entre outros. 
A escolha dos componentes a serem usados pesa significativamente no projeto. 
Os maiores fabricantes do mercado utilizam matérias-primas similares, as quais podem 
ser exemplificadas no projeto da empresa francesa Ciel & Terre, conforme abaixo: 
 
Figura 17: Projeto da empresa Ciel et Terre, Hydrelio (traduzido). 
Fonte: TERRE, 2015. 
Como visto na figura 16, os polímeros são largamente empregados na indústria 
de energia solar flutuante, Pinto (2002) afirma que: 
 
27 
 
Polímeros são cadeias de moléculas longas, um 
grupo de muitas unidades, do grego "poli" ("muitos") e 
"meros" ("partes" ou "unidades"). O termo "plásticos" é 
usado para descrever uma enorme variedade de resinas 
ou polímeros com características e usos diferentes. O 
termo "polímero" é frequentemente usado como um 
sinônimo para plástico, mas muitos outros tipos de 
moléculas — biológicas e inorgânicas — também são 
poliméricas. Portanto, todos os plásticos são polímeros, 
mas nem todos os polímeros são plásticos. 
 Budynas e Nisbett (2011), Classificam os polímeros como: 
• Termoplásticos: qualquer plástico que flua, ou seja, moldável quando se 
aplica calor a ele; por vezes o termo se aplica também a plásticos moldáveis sob 
pressão. Tais plásticos podem ser remoldados quando aquecidos; 
• Termorrígidos: são aqueles para os quais o processo de polimerização é 
completado em uma prensa de moldagem a quente em que o plástico é liquefeito sob 
pressão. Os plásticos termorrígidos não podem ser remoldados. 
 Segundo Piatti e Rodrigues (2005), o polietileno (PE) é obtido através da 
polimerização do etileno, e, dependendo das condições em que o processo é realizado, 
pode-se obter macromoléculas muitograndes, que formam um sólido compacto com 
alta resistência chamado polietileno de alta densidade (PEAD), muito usado na 
fabricação de canetas, brinquedos, móveis de jardim, dentre outros, ou o polietileno de 
baixa densidade (PEBD), formado por macromoléculas menores, produzindo um 
material mais flexível, muito usado na fabricação de sacolas e sacos. O PE é um material 
termoplástico e suas diferentes densidades variam de acordo com o grau de 
cristalinidade. Além dos PEBD e PEAD, é possível fabricar o polietileno de média 
densidade (PEMD). No passado associava-se a resistência mecânica dos materiais 
poliméricos diretamente à sua densidade, no entanto, atualmente a tecnologia 
empregada na fabricação desses componentes, possibilita ganhos nas propriedades 
mecânicas de inúmeras maneiras. (PARDAL, 2012) 
O crescimento no uso desse material se deve à fatores como sua resistência ao 
choque, ductilidade, resistência à corrosão e flexibilidade, mesmo à baixas temperaturas 
além de fatores como baixo custo. Um dos motivos pelos quais os maiores fabricantes 
o utilizam, é o fato de sua vida útil ser longa, em torno de 50 anos. No entanto, ele perde 
nos aspectos resistência mecânica e rigidez, para materiais como policloreto de vinila 
(PVC). O seu coeficiente de expansão térmica elevado, limita a sua utilização em várias 
aplicações (PARDAL, 2012). No entanto para casos como o de um suporte flutuante, o 
 
28 
 
qual não será exposto a altas temperaturas, isso não se traduz em fator limitante para o 
projeto. 
 
Tabela 3: Densidade das diferentes classes de polietileno. 
Fonte: PARDAL, 2012. 
Segundo Orth (2012), a mistura de um reforço (fibra de vidro) a uma matriz 
polimérica (resina poliéster ou outro tipo de resina) e a uma substância catalisadora de 
polimerização forma o compósito denominado Plástico Reforçado com Fibra de Vidro 
(PRFV), cuja técnica permite a produção de peças com uma grande variedade de 
formatos e tamanhos. 
Os compósitos de matriz polimérica, por apresentarem boas propriedades 
mecânicas específicas, aliadas ao baixo custo relativo de fabricação, são competitivos 
dentro do mercado, substituindo materiais convencionais, tais como madeira e metal. 
(PINTO, 2002). 
A fibra de vidro é utilizada para reforçar matrizes poliméricas, obtendo, por 
conseguinte, compósitos estruturais e componentes moldados. Sua escolha baseia-se 
em características favoráveis, como elevado quociente entre resistência e peso, boa 
estabilidade, boa resistência ao calor, à umidade e à corrosão, facilidade de fabricação 
e custo relativamente baixo. Como desvantagens, a fibra de vidro é abrasiva e 
quimicamente estável, dificultando a sua decomposição no meio ambiente. 
(BARCELLOS, 2009) 
As letras PVC são as iniciais de Poly Vinyl Chloride. Esse material termoplástico 
é obtido a partir do etileno, um subproduto do refinamento do petróleo, combinado com 
o cloro retirado do cloreto de sódio, via eletrólise, tendo uma concentração mássica de 
43% e 57% no produto final, respectivamente. (SANTOS, 2004) 
Segundo Huth (2007), o PVC apresenta excelente relação custo-benefício, se 
confrontada com a de materiais concorrentes, como à madeira, metais e cerâmicas. 
Além de apresentar vantagens em quesitos tais: comportamento anti-chama, resistência 
química e ao intemperismo (maresias e agentes biológicos), isolamento térmico e 
acústico, facilidade de instalação, baixa necessidade de manutenção, excelente 
acabamento e estética, dentre outras. 
Classe Densidade (kg/m³)
PEBD 910-925 
PEMD 926-940 
PEAD >940 
 
29 
 
O polipropileno (PP) é produzido a partir da polimerização do gás propileno e 
quando sua resina é reforçada com fibra de vidro, torna-se mais resistente, justificando 
seu uso na indústria de autopeças (PIATTI; RODRIGUES, 2005). 
Pertence também à família dos termoplásticos, e apesar da sua densidade ser 
um pouco inferior à do PE, são muito mais rígidos, resistentes ao calor e possuem a 
mesma resistência química e elétrica do PE. Em comparação ao PVC apresenta maior 
resistência a solventes orgânicos e possui rigidez ligeiramente menor. Seu uso em áreas 
urbanizadas com despejo de materiais nos afluentes se justifica pela elevada resistência 
ao enxofre e seus derivados, além de suportar ampla gama de efluentes corrosivos e 
sanitários. (PARDAL, 2012). 
Segundo CEHOP (2017), o alumínio é um dos elementos químicos de meia 
ocorrência na natureza. O minério que possui maior concentração deste elemento é a 
bauxita de aspecto semelhante ao barro. A bauxita é submetida a moagem seguida por 
diversos processos que a transformam em alumina ou óxido de alumínio. A eletrólise 
finaliza o processo para a obtenção do alumínio com alto teor de pureza (99,5%), que 
no estado líquido é misturado com outros elementos obtendo-se ligas, geralmente sob 
forma de lingotes. Para a fabricação dos laminados (chapas) e estrudados (perfis), 
esses lingotes passam por fusão, esticamento para uniformização e, finalmente, corte 
em tamanhos padronizados. 
O alumínio tornou-se o metal de maior utilização nos projetos flutuantes dada 
algumas características que o diferenciam dos demais. Podendo-se destacar leveza, 
elevada condução de energia, alta relação resistência/peso, estética e bom 
acabamento, excepcional resistência à corrosão propiciada por agentes externos, 
intempéries, raios ultravioleta, abrasão e riscos, proporcionando elevada durabilidade, 
inclusive quando usado na orla marítima e em ambientes agressivos. O alumínio tem 
uma autoproteção natural que só é destruída por uma condição agressiva ou por 
determinada substância que dissipe sua película de óxido de proteção. (ABAL, 2017) 
O módulo de elasticidade do alumínio, bem como de suas ligas, é de 71,7 GPa, 
significando que ele possui cerca de um terço da rigidez do aço. Esse material pode ser 
processado por fundição em areia, fundição em matriz, trabalho a frio ou a quente ou 
extrusão. Suas ligas podem ser usinadas, trabalhadas por prensa ou soldadas, além de 
ser encontrado no mercado na forma de chapas, barras, lâminas, folhas, bastões e 
tubos, bem como em formas extrudadas e estruturais. (BUDYNAS e NISBETT; 2011)) 
 
30 
 
Segundo Abal (2017), a alta maleabilidade e ductibilidade do alumínio permitem 
à indústria utilizá-lo de diversas formas. Suas propriedades mecânicas facilitam sua 
conformação e possibilitam a construção de formas adequadas aos mais variados 
projetos. Ao mesmo tempo em que o alumínio possui um alto grau de maleabilidade, ele 
também pode ser trabalhado de forma a aumentar sua robustez natural. Com uma 
resistência à tração de 90 MPa, por meio do trabalho a frio, essa propriedade pode ser 
praticamente dobrada, permitindo seu uso em estruturas, com excelente 
comportamento mecânico, aprovado em aplicações como aviões e trens. 
 
 
31 
 
3. MEMÓRIA DE CÁLCULO 
3.1 Esforços de Arrasto 
Com base nos conceitos apresentados por Fox e McDonald (2001), duas 
componentes irão sujeitar o painel, na maior parte de sua vida útil, a cargas oriundas do 
vento, as quais serão devidamente apresentadas nos tópicos seguintes. 
3.1.1 Arrasto de Atrito 
Válido para escoamentos sobre placas planas paralelas ao fluxo e considerando-
se um número de Reynolds de transição de 5 × 105. O coeficiente de arrasto para casos 
nos quais o escoamento inicia como laminar e transaciona para turbulento, o qual foi 
escolhido para simular as condições reais de operação, é descrito como: 
𝐶𝐷 =
0,455
(log𝑅𝑒𝐿)
2,58
−
1610
𝑅𝑒𝐿
 
A equação acima é válida para o intervalo 5 × 105 <⁡𝑅𝑒𝐿 <⁡10
9. Sendo 𝑅𝑒𝐿 o 
número de Reynolds calculado para o comprimento 𝐿 da placa exposta a um fluido de 
velocidade 𝑈. Para os casos nos quais o número de Reynolds seja diferente do 
transitório, pode-se calcula-lo como a seguir: 
𝑅𝑒𝐿 =
𝑈𝐿
𝜈
 
Onde 𝜈 é a viscosidade cinemática do fluido em uma dada temperatura de 
escoamento.