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Projeto TCC - Energia das Ondas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
CAMPUS SOBRAL 
 
 
 
 
 
ANA CAROLINA SILVA CARNEIRO 392087 
EMANUEL WELIO FERNANDES PENHA 389253 
FRANCISCO CARLOS MARTINS DE VASCONCELOS FILHO 391256 
JOSE JADIR DIAS FERREIRA FILHO 391260 
 
ENERGIA DAS ONDAS 
 
 
 
 
 
 
 
SOBRAL 
2016 
 
 
 
 
ANA CAROLINA SILVA CARNEIRO 
JOSE JADIR DIAS FERREIRA FILHO 
EMANUEL WELIO FERNANDES PENHA 
FRANCISCO CARLOS MARTINS DE VASCONCELOS FILHO 
 
 
 
ENERGIA DAS ONDAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SOBRAL 
2016 
Trabalho apresentado a 
disciplina de Introdução a 
Engenharia Elétrica do Curso 
de Engenharia Elétrica da 
Universidade Federal do 
Ceará para aprovação na 
disciplina supracitada. 
 
 
 
 
 
ANA CAROLINA SILVA CARNEIRO 
JOSE JADIR DIAS FERREIRA FILHO 
EMANUEL WELIO FERNANDES PENHA 
FRANCISCO CARLOS MARTINS DE VASCONCELOS FILHO 
 
 
ENERGIA DAS ONDAS 
 
 
 
 
 
 
 
Aprovado em: ____/____/____ 
 
BANCA EXAMINADORA 
________________________________________________________ 
Prof. Dr. Márcio André Baima Amora 
Universidade Federal do Ceará 
 
 
 
 
Trabalho apresentado a 
disciplina de Introdução a 
Engenharia Elétrica do Curso 
de Engenharia Elétrica da 
Universidade Federal do 
Ceará para aprovação na 
disciplina supracitada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedicamos este trabalho aos 
nossos familiares que nos 
tem dado constante apoio 
para perseverarmos e se nos 
tornar grandes profissionais e 
ademais a esta universidade 
que tem aberto a 
possibilidade de um futuro 
superior. 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
Queremos agradecer primariamente a Deus por ter provido as condições 
necessárias e os meios possíveis para a conclusão desse trabalho. 
Agradecemos também aos nossos pais que têm nos apoiado de uma 
maneira extraordinária na busca de nossos sonhos. 
Ademais agradecemos uns aos outros, que compomos a equipe, pela fiel 
colaboração e por ter dado o máximo de nós mesmos para que esse trabalho 
ficasse o melhor possível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“A menos que modifiquemos 
à nossa maneira de pensar, 
não seremos capazes de 
resolver os problemas 
causados pela forma como 
nos acostumamos a ver o 
mundo”. 
Albert Einstein 
 
 
 
 
 
RESUMO 
As perspectivas para as matrizes energéticas no mundo estão se 
voltando para o tema fontes renováveis, onde a energia das ondas, ou também 
como alguns chamam ondomotriz se encaixa perfeitamente no assunto. As 
matrizes energéticas de alto impacto poluente, como as fósseis e de combustão, 
estão perdendo forças a cada dia que se passa por conta da situação ambiental 
na qual o planeta vive atualmente, abrindo assim espaço para alta demanda de 
pesquisas e projetos tecnológicos sobre as matrizes renováveis. Apesar da 
energia das ondas ser pesquisada há bastante tempo como data a primeira 
patente do século XVIII, fontes de pesquisa e interesse para a utilização da 
mesma é bastante escasso. Apenas nos últimos 40 anos, após a descoberta do 
tamanho potencial energético que pode obter através das ondas, vários países 
e empresas privadas decidiram apoiar e custear pesquisas e desenvolvimento 
de equipamentos para a obtenção dessa energia, vários países possuem seu 
próprio equipamento de conversão e flutuadores, sendo assim um meio 
bastante diverso, na qual está constantemente evoluindo e avançando para um 
futuro próspero de fonte energética. Seus impactos ambientais ainda não são 
totalmente conhecidos pelo fato de ser uma tecnologia nova, além de 
diversificada na qual pode-se existir bastante diferença de impactos entre os 
equipamentos. Por fim a energia das ondas é um meio promissor na qual países 
situados em regiões costeiras tem plenas condições de ampliar seus índices 
energéticos com uma matriz na qual tenta minimizar ao máximo o tema poluição 
e impacto ambiental. 
 
Palavras-chave: Energia. Ondas. Renováveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
The perspectives of the global energy matrices are turning toward the 
topic renewable energy, where wave power fits in perfectly. The matrices of high 
impacts of pollution, like the fossil and the burning ones, are losing their powers 
each day that goes by due to the environmental situation that the planet is going 
through. Therefore, there is a high demand of surveys and technological projects 
of renewable matrices. Specialists have been studying wave power since the 
century XVIII; however, both research sources and interests to use it are very 
scarce. Just in the last 40 years, after the discovery of the high potential of energy 
that can be take in from the waves, lots of countries and private companies 
decided to support and finance the surveys and development of machines to 
take in this power. Many countries has their own converters and floats, which 
ones are very diversified that is constantly developing and advancing to a 
successful future of power source. There are some environmental impacts 
although just part of them are recognized, as it is a fresh technology. Besides 
this facts, can exist many differences of impacts differing from machine to 
machine. Therefore, the wave power is a promising main that many coastal 
countries have conditions to increase the energetic indexes with a matrix that 
tends in their most to decrease the pollution and the environmental impacts. 
 
Key Word: Energy. Power. Wave. Renewable. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
Figura 1 – Acumulador Hidropneumático.......................................................... 21 
Figura 2 – Câmara Hiperbárica......................................................................... 21 
Figura 3 – Posição do Flutuador – Vazão de Entrada....................................... 22 
Figura 4 – Turbina Pelton.................................................................................. 23 
Figura 5 – Sistema de energia elétrica a partir de ondas do mar...................... 24 
Figura 6 – Conversor Pelamis........................................................................... 25 
Figura 7 – Conversor Azura.............................................................................. 26 
Figura 8 – Conversor BioWave......................................................................... 27 
Figura 9 – Gerador Dragon Wave..................................................................... 28 
Figura 10 – Gerador Pelamis............................................................................ 29 
Figura 11 – Gerador Azura................................................................................ 30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
COPPE Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa em 
Engenharia 
EDP Energias de Portugal 
EUA Estados Unidos da América 
I&D Investigação e Desenvolvimento 
NWEI Northwest Energy Innovations 
OAPE Organização dos Países Árabes Exportadores de Aço 
OWC Oscilating Water Column 
SOWFIA Streamlining of Ocean Wave Farm Impacts Assessment 
TMUT Terminal de Múltiplas Utilidadesdo Pecém 
UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE SIMBOLOS 
GWh GigaWatt-hora 
TWh TeraWatt-hora 
TW TeraWatts 
KW QuiloWatt 
GW GigaWatt 
W Watt 
º Graus 
$ Dólar 
% Por cento 
h Altura 
T Período 
m Metro 
Km Quilometro 
g Aceleração da gravidade 
P Pressão 
p densidade 
v velocidade 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO............................................................................................... 13 
2 HISTÓRIA DA ENERGIA DAS ONDAS......................................................... 14 
2.1 História no contexto mundial....................................................................... 14 
2.2 História no contexto Brasil........................................................................... 16 
3 IMPACTOS AMBIENTAIS............................................................................. 17 
4 ENERGIA DE ONDAS NO BRASIL................................................................ 19 
5 MODELAGEM............................................................................................... 21 
6 CONVERSORES ONDOMOTRIZES............................................................. 25 
6.1 Pelamis....................................................................................................... 25 
6.2 Azura.......................................................................................................... 26 
6.3 BioWave..................................................................................................... 27 
6.4 Dragon Wave.............................................................................................. 27 
7 PAISES INVESTIDORES.............................................................................. 29 
7.1 Portugal...................................................................................................... 29 
7.2 Estados Unidos........................................................................................... 30 
7.3 China.......................................................................................................... 31 
7.4 Dinamarca.................................................................................................. 32 
8 FUTURO DA ENERGIA ONDOMOTRIZ........................................................ 33 
9 CONCLUSÃO................................................................................................ 34 
 REFERENCIAS............................................................................................. 36 
 
 
13 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 Desde os primórdios da humanidade o homem tem necessitado de 
energia, qualquer que seja seu tipo, para realizar trabalho no seu cotidiano. 
Consta-se no decorrer da história vários tipos de geração de eletricidade 
começando com Tales de Mileto ao esfregar um âmbar, uma resina fóssil, em 
uma pele de carneiro. Outros estudiosos como Otton von Guericke, Benjamin 
Franklin, Luigi Galvani, Alessandro Volta dentre outros, aprofundaram os 
estudos sobre eletricidade e resultou no que é vital e movimenta o mundo 
moderno. 
 Com o resultado desses estudos o homem primeiro passou a utilizar 
combustíveis fósseis como o carvão mineral para movimentar máquinas e 
produzir iluminação. Mais adiante na linha do tempo e com o avanço tecnológico 
e de conhecimento, o homem descobriu o potencial do petróleo para geração 
de energia e até os dias atuais tem investido nesse combustível e assim se deu 
por muitos anos. Contudo, notou-se o quão prejudicial são os combustíveis 
fósseis e, como estes não são renováveis, houve ademais a preocupação de 
como seria gerado eletricidade após a escassez deles. 
 Sendo assim, após várias pesquisas e investimentos deu-se início a 
exploração de combustíveis renováveis como a energia dos ventos, do sol, do 
calor, da fissão de núcleos atómicos e das ondas, o qual este último será 
abordado no decorrer desse trabalho. Será mostrado em aspecto histórico como 
se pensou na exploração da energia das ondas e o início dessa exploração, os 
impactos que ela produz ao meio ambiente, a modelagem e os vários tipos de 
conversores desenvolvidos nos mares para essa captação e os principais 
países que se utilizam e investem nessa energia renovável. 
 
 
 
 
 
14 
 
 
 
2 HISTÓRIA DA ENERGIA DAS ONDAS 
Sabe-se que mais de 70% da superfície da terra é encoberta por oceanos 
que contem dois tipos de energias: a energia mecânica das ondas, na qual são 
impulsionadas pela força dos ventos, e das marés, na qual são impulsionadas 
pela força gravitacional da lua, o outro tipo de energia é a térmica das radiações 
solares que incidem na superfície oceânica, tornando assim os maiores 
coletores solares do mundo. 
A ondomotriz como também é conhecida a energia das ondas pode ser 
extraída e convertida em energia elétrica por meio de flutuadores e vários outros 
equipamentos em desenvolvimento implantados nas áreas costeiras na qual 
chamamos de on-shore, totalmente imersos no mar, near-shore, e em águas 
mais profundas denominadas de off-shore. 
É perceptível a falta de livros didáticos sobre a abordagem da teoria das 
ondas, suas técnicas de modelagem e pesquisas de desenvolvimento sobre o 
tema. Onde o aprofundamento é de suma importância para o interesse contínuo 
onde causará um impacto relativamente positivo nos campos científicos e nas 
gerações energéticas futuras. 
2.1 HISTÓRIA NO CONTEXTO MUNDIAL 
 As primeiras propostas de geração e desenvolvimento da energia das ondas 
surgiram no fim do século XVIII, mais especificamente no ano de 1799 a primeira 
patente foi adquirida em Paris, onde um senhor chamado Girard e seu filho 
utilizaram a energia diretamente em maquinarias pesadas como moinhos e 
bombas fazendo os funcionar. Após um vasto período sem qualquer indicação 
do avanço sobre o tema, em 1910 Bochaux Praceique foi o inventor da primeira 
oscilação de coluna utilizando-a para alimentar a energia da sua casa. 
Por volta de 1940 o comandante da marinha japonesa Yoshio Masuda 
desenvolveu e experimentou vários dispositivos diferentes para utilização da 
energia das ondas do mar, o mais conhecido deles foi apresentado em 1969 na 
qual boias sinalizadoras utilizavam-se das ondas para alimentar o seu sistema 
energético. 
15 
 
 
 
Na década de 70 as pesquisas se intensificaram, mais precisamente em 
1973 quando membros da Organização dos Países Árabes Exportadores de 
Aço (OAPEC), sigla em inglês, proibiu as exportações de petróleo causando 
assim uma crise energética no mercado petrolífero, forçando os países afetados 
à busca de energias alternativas. O Reino Unido foi o qual mais se destacou 
com o surgimento das pesquisas sobre energia das ondas pelos programas de 
I&D (Investigação e Desenvolvimento), após a descoberta da imensidade do 
potencial energético das ondas, vários países como Suécia, Portugal, Japão, 
EUA, Dinamarca e Noruega despertaram interesses na prática da obtenção e 
desenvolvimento dessa fonte energética. 
Em 1974 Stephen Salter publicou um artigo na revista cientifica Nature, 
onde o mesmo demonstra o desenvolvimento de um flutuador na forma de um 
conjunto de manivelas no mesmo eixo muito conhecido como “Salter’s Duck”, 
flutuador esse conhecido como um dos mais eficientes no quesito absorção de 
ondas. Mas no início dos anos 80, mesmo com a proposta de criação em larga 
escala de 2GW (GigaWatts) por Salter, o Reino Unido optou por concentrar seus 
recursos em usinas à carvão ou tecnologia nuclear, com esse acontecimento o 
processo de desenvolvimento que estavaocorrendo com as forças de 
ondomotriz praticamente se estagnaram. Mas a partir da década de 90, as 
atenções voltaram-se novamente para o desenvolvimento no sistema de energia 
das ondas, com a criação de vários protótipos de escala real sendo testados no 
mundo inteiro, esses protótipos estavam mais centralizados no Reino Unido e 
em Portugal. 
A energia total de uma onda depende de sua altura (h) e seu período (T), 
o litoral da Europa Ocidental é um dos melhores potenciais energéticos do 
mundo, pois nele se encontra ondas de nível médio capazes de fornecer 50KW 
(KiloWatts) de potência para cada metro de largura da frente de onda. O recurso 
global é por volta de 2TW (TeraWatts) onde esse valor é o mesmo que o 
consumo de energia global, tem-se como estimativa que é possível extrair entre 
10% a 25% deste valor, podendo assim trazer uma maciça contribuição para as 
fontes energéticas. 
 
16 
 
 
 
2.2 HISTORIA NO CONTEXTO BRASIL 
No Brasil desde 2001 pesquisadores da COPPE – UFRJ trabalham no 
desenvolvimento e aperfeiçoamento da energia das ondas, onde o incentivo 
começou numa tese de mestrado. Foi construído um protótipo on-shore em 
escala real e instalado no porto do Pecém, localizado no Ceará em 2011. O 
sistema é capaz de gerar 100KW. Sendo considerada a primeira usina de 
energia das ondas da América Latina. Atualmente a usina encontra-se 
desativada. 
Um dos motivos da desativação da usina do Pecém se dá pelo fato de 
que um novo modelo near-shore já está sendo pesquisado e tem previsão para 
ser instalado em 2018 a dez quilômetros da praia de Copacabana, perto da ilha 
Rasa, área na qual pertence a marinha e terá capacidade energética para 
70KW, antes mesmo de ser concluído pesquisadores levantam a hipótese de 
implantar um modelo off-shore onde terá bem mais potencial energético. A costa 
brasileira tem em torno de 14GW de potencial energético. Esse tópico terá uma 
maior explanação no capítulo 4 deste trabalho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
 
 
3 IMPACTOS AMBIENTAIS 
Ao se instalar uma usina de ondas resulta alguns impactos ambientais 
que podem ser tanto benéficos como não. Contudo, há apenas um 
conhecimento limitado a respeito deste assunto uma vez que não existem 
dispositivos instalados e em funcionamento cujo intervalo de tempo tenha 
permitido obter com exatidão todas as implicações decorrentes da instalação do 
mesmo no meio envolvente. Os impactos ambientais são na verdade específicos 
variados de acordo com o local no qual está instalado e ademais pode variar 
com relação a quantidade de dispositivos instalados e seus respectivos 
tamanhos. Outro fator influente para tais impactos são a distância onde os 
dispositivos estão instalados e se o mesmo é submerso ou apena semi 
submerso. 
Esses impactos têm ligação direta com a sensibilidades do habitat local. 
Ainda não existem provas de algum impacto desses sobre o ecossistema 
circundante, mas deve haver um cuidado durante os estudos de projetos em 
larga escala e para esses é recomendado pelo menos dois anos de estudos. 
Um exemplo disso é ao considerar um dispositivo instalado no Reino Unido onde 
é possível observar cabos elétricos enterrados a 1,5 m. Embora não haja um 
impacto significativo, pode acontecer de os dispositivos de energia das ondas 
possam atuar como dispositivos de concentração de de peixes criando um efeito 
de recife artificial que pode contribuir para o aumento das espécies e da 
biomassa. As empresas produtoras destes equipamentos têm realizado 
procedimentos específicos a fim de evitar essa aderência por parte da 
biomassa, usando quer pinturas antiaderentes ou pelo uso direto de defensivos. 
Além dessas medidas, o cloro tem sido utilizado para manter o controle da 
aderência destes organismos nos conversores. 
Pensar sobre o destino final de um grupo de conversores energéticos 
após o fim de sua vida útil é vital uma vez que abandonar essas estruturas no 
fundo do mar causaria uma alteração permanente no solo marinho 
transformando-as em recifes artificiais. Os impactos visuais dos mesmos podem 
ser nulos considerando que esses estejam afastados da costa ou sejam 
submersos e consideráveis se estiverem mais próximo da linha costeira, mas 
18 
 
 
 
com relação a serem semi submersos se forem afastados da costa seu impacto 
é reduzido. 
Visando a proteção dos conversores localizados próximos da costa 
podem ser implementados em adição estruturas de proteção costeira como 
quebra-mares ou molhes. As implantações de dispositivos costeiros devem ser 
feitas em locais que não destinados a zonas de lazer ou que tenham grande 
densidade elétrica. Podemos citar também ainda os impactos ambientais 
relacionados a ruídos, que apesar de muitas vezes serem negligenciados pode 
em alguns casos serem consideráveis. Um exemplo desse impacto é o que se 
passou na Ilha de Islay na Escócia onde a Coluna de Água Oscilante em dia 
calmo gerava um ruído que foi possível de se escutar a cerca de 200 metros de 
distância. Porém, muitas das vezes quando estes conversores se encontram em 
plena operação, o ruído tende a confundir-se com o barulho do vento e das 
ondas. Abafadores de ruídos são comumente utilizados nestes tipos de 
instalações, exceto naqueles que são pensados para se localizarem longe da 
linha costeira. Um outro impacto considerável ainda relacionado com os ruídos 
desses conversores é quanto as ondas sonoras percorrem grandes trajetos 
submarinos uma vez que essas podem trazer perturbações aos sistemas de 
comunicação e deslocamento de certas espécies, principalmente as focas, 
baleias e golfinhos. Deve-se ter o cuidado para que estes conversores não 
causem interferências nos caminhos migratórios ou nas bases de reprodução 
desses animais. A intensidade de tais interrupções seria proporcional ao 
tamanho do conversor. 
O projeto SOWFIA (Racionalização da Avaliação dos Impactos das 
Explorações de Ondas Marinhas), com um financiamento Europeu, avalia de 
forma coordenada e unificada os impactos ambientais e socioeconômicos do 
aproveitamento da energia das ondas. Ele realiza testes de energia por toda a 
Europa com protocolos e metodologias com o propósito de monitorar os 
receptores ambientais e avaliar a probabilidade e a importância desses 
impactos. Dividem-se em duas categorias: “o ambiente físico”, visto que a 
biosfera marinha está diretamente ligada ao ambiente físico e a segunda 
categoria é quanto a “flora e fauna” pois é lei e fornece dados para identificar 
impactos e benefícios. 
19 
 
 
 
 4 ENERGIA DE ONDAS NO BRASIL 
A usina do Porto do Pecém foi a primeira da América Latina e está 
localizada no quebra-mar do Porto do Pecém em Fortaleza. Esta usina possui 
uma tecnologia totalmente desenvolvida nacionalmente e a estimativa é de que 
os dispositivos estejam completamente prontos para funcionar em 2020, o 
projeto é financiado pela empresa Tractebel Energia e conta com o apoio do 
governo do estado do Ceará. Esse projeto traz como principal inovação a 
construção em módulos, o que permite a ampliação da sua capacidade de 
geração de energia. Está instalada a 3 km da costa e ocupa uma área de 200 
metros quadrados no Terminal de Múltiplas Utilidades do Pecém (TMUT), chega 
a produzir 100 KW – que é equivalente ao consumo de 60 casas de padrão 
médio e ademais pode ser utilizada para o abastecimento das instalações do 
próprio Porto do Pecém. A “usina-piloto” utilizando as ondas do mar foi 
desenvolvida por pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro 
(UFRJ) e o estado do Ceará foi eleito considerando a regularidade dos ventos e 
frequência das oscilações marítimasuma vez que não atingem níveis elevados, 
mas são constantes aumentando assim a eficiência da usina de ondas. 
Dois enormes braços mecânicos foram instalados nas extremidades do 
píer do porto do Pecém. Em contato com a água do mar há uma boia circular 
onde são utilizados flutuadores submersos e também onde as ondas vão 
impulsionar a água do mar em direção a um reservatório dentro da usina. Lá ela 
é bombeada até que chegue a uma câmera hiperbárica que retém a água por 
alguns segundos, fazendo com que a pressão da agua aumente e então o jato 
pressurizado sai do compartimento com grande força e assim movimenta uma 
turbina que gera a energia. 
Segundo uma matéria do jornal O Globo o projeto do Pecém foi 
abandonado pelo Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa 
de Engenharia (COPPE) pelo fim do contrato de pesquisa com a empresa 
Tractebel Energia. Isso se deveu uma vez que a COPPE está focada na nova 
usina de ondas em instalações no Rio, além disso o protótipo do Ceará 
necessitava de melhoras tecnológicas. 
20 
 
 
 
A partir do Projeto do Ceará foram criadas novas instalações no Rio de 
Janeiro, será instalado um conversor offshore a cerca de 14 km, da praia de 
Copacabana, ficará a uma profundidade para atender o equivalente a 200 casas 
residenciais uma parceria das empresas Furnas e a Seahorse Wave Energy. O 
projeto é economicamente viável e coloca o Brasil entre os países que buscam 
o domínio das tecnologias de aproveitamento das ondas, e ao contrário das 
usinas hidrelétricas e nucleares as usinas flutuantes não consomem 
combustíveis de nenhuma espécie e não exigem transportes de grandes 
equipamentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
 
 
 
5 MODELAGEM 
Neste tópico será abordado os modelos analíticos de cada elemento do 
sistema apresentando, junto a isso, um contexto teórico para a compreenção 
lógica do processo de construção do equipamento envolvido. 
Contudo, deve-se entender primeiramente o sistema de armazenamento 
onde este é composto por subpartes: um acumulador hidropneumático e uma 
câmara hiperbárica. Devemos sempre levar em considertação que a maneira de 
armazenamento se dá a partir da compressão do ar que ocorre em sua maior 
parte na câmara. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desse modo, partiremos explicando os mecanismos do acumulador 
hidropneumático, apresentado na figura 1, tendo em sua estrutura um êmbolo 
móvel que se movimenta verticalmente dependendo da pressão causada por 
Figura 1. Acumulador Hidropneumático 
Figura 2. Câmara hiperbárica 
BOZZI, Fabrício. 2012. 
BOZZI, Fabrício. 2012. 
22 
 
 
 
ele ou a interação do volume do fluido no interior do sistema, vale afirmar que o 
movimento do êmbolo despresará o atrito. Neste mesmo objeto estará fixado 
uma haste que determina visualmente a posição da parte em questão. 
Assim, já a câmara hiperbárica, mostrada na figuara 2, é um 
compartimento do sistema onde se localiza na parte superior do acumulador 
tendo por função principal manter a pressão a um dado volume. Sendo ela, 
sobretudo, o dispositivo a qual armazena o ar comprimido. É cabível frisar que, 
nesta modelagem o atrito e a transferência de calor com o meio externo será 
ignorado e os fluidos analisados foram considerados não compressíveis. 
Se observarmos a figura 1, a princípio perceberemos que não há fluxo de 
água promovido pelo pistão. Então, para encontrar a velocidade do jato d`água 
no sistema utilisaremos a Equação de Bernoulli, na figura 3, já que esta 
relaciona pressão e velocidade, pois são variáveis envolvidas no processo. A 
equação de Bernoulli é representada da seguinte maneira, 𝑃 + 
1
2
𝑝𝑣2 + 𝑝𝑔ℎ =
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒. Onde, P,p,v,g e h significam pressão, densidade, velocidade, 
aceleração da gravidade e altura do liquido, respectivamente. 
A respeito dos flutuadores do braço mecânico que fica em contato com o 
mar, estes obdecem o movimento das ondas. Este movimento a partir da onda 
senoidal promove um injetamento do fluido, já contido na extenção do braço 
acoplado com os flutuadores, ocorrem em noções de pulsos semelhante o fluxo 
de sangue de um corpo bombeado pelo sistema cardiovascular. Os movimentos 
de subida e descida do flutuador poderá ser melhor expressada na figura 4 
esquematizando o volume versus tempo: 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Posição do Flutuador – Vazão 
de Entrada 
BOZZI, Fabrício. 2012. 
23 
 
 
 
Posteriomente, com a descrição da modelagem de armazenamento, 
podemos explicar as estruturas da turbina, neste caso, a de Pelton ilustrada na 
figura 5, as pás e o jato d`água evidenciando na imagem o chocamento do fluido 
com uma das pás fazendo-a girar e consequentemente ao converter energia 
cinética em elétrica forneceremos a energia ao gerador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
A turbina Pelton é utilizado, geralmente, quando a intensidade da colisão 
da água a a pá simulam quedas d`água entre 350m a 1100m. Sendo este 
equipamento, um dos mais eficientes e sua qualidade aumenta quando é 
operada com velocidades elevadas. Assim, as pás giram produzindo mais 
energia. Em suma, a energia proveniente das ondas se dá por vários dispisitivos 
que tem por função básica bombear água através dos movimentos dos 
flutuadores ao estarem em contato com as ondas do mar. Com esses 
movimentos dos flutuadores, os braços mecânicos pressionam o fluido contido 
na bomba hidráulica com o pistão injetando, assim, água para o acumulador, 
isso somente ocorre quando o bombeamento produzido pelo movimento do 
flutuador conectado com o braço movimenta para baixo, ou seja, descida. 
Com isso, os pulsos de jatos d`água ficam armazenados no acumulador 
hidropneumático a alta pressão. Esse armazenamento hidráulico é 
indispensável, pois é a partir dele que controlamos a vazão para compatibilidade 
com a geração de energia. 
Figura 4. Turbina Pelton 
BOZZI, Fabrício. 2012. 
24 
 
 
 
Após a água ser injetada no acumulador a mesma é direcionada para a 
turbina por um injetada para a turbina por um injetor regulado, que impulsiona 
água conforme a quantidade de energia idealizada. O êmbolo do acumulador, 
por sua vez, se desloca à medida que a água é liberada. 
Quando a água se choca com as pás da turbina, do tipo Pelton, gera um 
torque, uma rotação da turbina ou melhor o eixo do gerador que está acoplado 
a turbina. Essa rotação tem uma velocidade condizente para converter a energia 
cinética em elétrica. Podemos entender melhor analisando a figura 6, que ilustra 
todo o processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Sistema de energia elétrica a partir das ondas do mar. 
BOZZI, Fabrício. 2012. 
25 
 
 
 
6 CONVERSORES ONDOMOTRIZES 
 Vários dispositivos para captação de energia das ondas vêm sendo 
estudados, desenvolvidos e alguns já têm sido utilizados tanto em teste quanto 
para a distribuição comercial dessa energia. Cada dispositivo tem uma 
característica particular seja em seu formato, peso ou seu funcionamento, mas 
todos são pensados com um único objetivo. Um dos mais conhecidos são os 
conversores Pelamis utilizado na Fazenda de Ondas Aguçadoura em Portugal, 
ademais há os conversores Azura que estão em fase de testes no estado 
americano do Havaí e o BioWave que foi implementado no estado australiano 
de Vitória. O seguinte tópico dedica-se a explicação do funcionamento de cada 
conversor desses supracitados e mais alguns adicionais. 
6.1 Pelamis 
 Este gerador é sempre um dos mais lembrados quando o assunto é 
conversores de energiaondomotriz. Foi largamente produzido e testado pela 
empresa Pelamis Wave Power e vendido para vários países que estão na 
corrida para a obtenção dessa energia renovável. Este equipamento se trata de 
um cilindro de 150 metros de comprimento e 3.5 metros de diâmetro, pesa 
aproximadamente 700 toneladas e é composto por três módulos independentes. 
Este conversor tem potência total de 750 kW e anualmente 2.7 GWh. A figura 1 
abaixo mostra este conversor. 
Figura 6. Gerador Pelamis 
MANOJ, Victor. 2014. 
26 
 
 
 
 Cada gerador se conecta a quatro dispositivos flutuantes iguais ao acima 
mostrado e cada um está interligado por meio das articulações que são 
movimentadas por meio do movimento de sobe e desce das ondas e essa 
movimentação aciona dispositivos hidráulicos dentro da máquina e que por sua 
vez acionam os geradores e consequentemente produzem energia elétrica e 
essa energia e transportada através de cabos submarinos até uma subestação 
terrestre. Este equipamento foi um dos primeiros offshore a serem produzidos e 
são capazes de gerar energia a nível comercial. 
6.2 Azura 
 O conversor Azura, fabricado e vendido pela empresa americana 
Northwest Energy Innovations (NWEI), se diferencia dos demais conversores 
uma vez que este capta a energia de ambos o calor e movimento das ondas. 
Produz sua energia através do movimento entre o espaço e a boia, sendo que 
a força das ondas faz com que o dispositivo na boia faça movimentos de 180º 
ou de até 360º. Com essa rotação o gerador é ativado e conduz a eletricidade 
para uma rede por meio de cabos que se estendem abaixo das águas. Este 
dispositivo também possibilita que a energia seja captada em uma grande 
variação de condições das ondas melhorando assim a sua eficiência. A figura 2 
a seguir mostra um exemplo deste dispositivo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7. Conversor Azura 
NORTHWEST ENERGY INNOVATIONS. 2015. 
27 
 
 
 
6.3 BioWave 
 Diferente dos conversores anteriormente discorridos o conversor 
BioWave não é um dispositivo somente flutuante, mas fica localizado no solo 
subaquático com apenas uma pequena parte para fora da água com o objetivo 
de evitar as fortes pancadas das ondas maiores. Com este esquema, é possível 
absorver ambas energias da superfície e de baixo d’água. Atualmente este 
dispositivo está em fase de teste e se encontra em uma profundidade máxima 
de 30 metros e tem potência total de 250kW, contudo o modelo comercial é 
pensado ser posicionado em profundidade entre 40 a 45 metros. 
 As pás do BioWave captam a energia potencial através do subir e descer 
das ondas enquanto que a parte imersa do dispositivo capta a energia cinética 
do movimento de vai e vem que se passa abaixo da superfície aquática. A 
energia adquirida desses movimentos é convertida em energia elétrica por um 
módulo de conversão de energia que contém um sistema hidráulico que 
converte a energia mecânica desses movimentos em pressão de fluídos que por 
sua vez movimentam o gerador. Essa energia é enviada uma rede assim como 
os demais conversores, através de cabos subaquáticos. Segue abaixo um 
modelo do BioWave. 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.4 Dragon Wave 
 Este dispositivo por sua vez é um conversor ondomotriz flutuante. Esse é 
composto basicamente por dois refletores de ondas que focam as mesmas em 
Figura 8. Conversor BioWave 
COXWORTH, Ben. 2011. 
28 
 
 
 
direção a uma rampa. Atrás dessa rampa há uma espécie de reservatório que 
armazena a água que entra temporariamente e logo é expelida através de 
turbinas hidráulicas. Junto desses refletores existem alguns outros 
componentes que são eles um corpo principal com uma rampa duplamente 
curvada, uma armação reforçada de aço, um dispositivo de amarração e 
turbinas com hélices e geradores magnéticos. A construção desse equipamento 
pela empresa responsável é realizada dependendo das condições das ondas 
em cada local onde se pretende instalá-lo. 
 O corpo, ou plataforma, principal é basicamente um grande reservatório 
flutuante. Esse corpo especificamente está situado no topo dessa plataforma. 
Uma de suas características principais é que há um ajuste automático de sua 
altura flutuante de acordo com a variação da altura das ondas. Isso é possível 
devido a mudança da pressão de ar nas câmaras de ar abertas. Uma outra 
plataforma flutuante e estável é montada atrás da plataforma principal para 
garantir sua estabilidade. A rampa duplamente curvada junto dos refletores de 
ondas, por suas vezes, maximizam a eficiência aquática sendo que esses 
refletores, acoplados na plataforma principal, levam as ondas em direção a 
rampa. Quanto ao sistema de amarração visam interagir com o dispositivo para 
que reduza as forças das ondas no Wave Dragon e além disso ajustem os 
refletores de ondas. Já os geradores magnéticos giram em uma velocidade 
devagar e variável garantindo o modo mais eficiente de transformar essa 
energia. Esse equipamento é mostrado na figura 4 abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
PARMEGGIANI, Stefano. 2013. 
Figura 9. Conversor Dragon Wave 
29 
 
 
 
7 PAÍSES INVESTIDORES 
7.1 Portugal 
 Países localizados na Costa Atlântica da Europa, na Costa Norte do 
Reino Unido, nas Linhas Costeiras Pacíficas da América do Norte e do Sul, na 
África do Sul, na Austrália e na Nova Zelândia observaram o grande potencial 
existente para se obter energia elétrica provenientes das ondas marítimas e 
decidiram assim investir nesse tipo de energia renovável. 
 Ao se falar em tal tipo de energia, Portugal sempre está entre um dos 
principais e mais citados países que se utilizaram ou se utilizam dela. Esse país 
deu o pontapé inicial ao criar a primeira usina de uso comercial de energia obtida 
através de ondas ao instalar uma fazenda de ondas, a Aguçadora, que fica há 
cinco quilômetros da costa do país. No fim de 
2008 a Aguçadoura produzia 2.25 MW para parte 
da população de um vilarejo próximo, que leva o 
mesmo nome da fazenda de ondas, por meio de 
três geradores Pelamis, o qual você pode ver na 
figura 1 ao lado. Estava nos planos da empresa 
EDP (Energias de Portugal) instalar outras vinte 
e oito máquinas como esta para aumentar em dez 
vezes a quantidade de energia produzida, 
objetivando a produção e distribuição de 22.5 MW para um maior número de 
residências no vilarejo. Esse era um plano realista já que essa é a forma mais 
promissora de energia de Portugal, considerando que ondas grandes e 
poderosas oriundas do Atlântico se dirigem a extensa linha costeira do país. 
Ademais o projeto teve grande apoio tanto por parte do governo português 
quanto por empresas privadas que decidiram financiar a obra. 
Apesar de vários apoios e custeamentos e de parecer uma usina 
promissora para Portugal, problemas técnicos se passaram com os três 
geradores que logo tiveram de ser retirados para um eventual conserto que se 
concretizou, mas não foi devolvido às águas uma vez que estava agora sendo 
investido em outro gerador Pelamis. Embora os planos portugueses não tenham 
dado certo eles continuam a investir nessa energia e saem na frente. 
Figura 10. Gerador Pelamis 
CULTURA MIX, 2016. 
 
30 
 
 
 
7.2 Estados Unidos 
O estado americano do Havaí após a sanção de uma lei havaiana que 
visa a substituição de todas as energias não renováveis para energias 
renováveis até o ano de 2045 pretende se tornar o primeiro estado americano a 
ter toda sua energia oriunda de fontes renováveis. O primeiro passo para o 
cumprimento de tal lei foi a instalação do 
gerador Azura de 45 toneladas no fundo do mar 
havaiano além de uma boia que captaa energia 
das ondas e a transporta através de um cabo 
submarino de aproximadamente 1,6 km de 
extensão até uma base militar. Esse gerador é 
bem diferente do gerador Pelamis utilizado na 
fazenda de ondas Aguçadora em Portugal e 
pode ser visto na figura 2 ao lado. Esta máquina 
funciona através de um dispositivo em seu 
centro que pode se movimentar realizando uma 
rotação de 360º ou simplesmente para frente e para trás e esses movimentos 
acionam dispositivos que convertem esta energia elétrica através dos 
geradores. Um dos seus diferenciais e que o torna mais eficiente é o fato de que 
este gerador é capaz de captar energia do subir e descer das ondas e não 
somente de lado a lado. Ademais foram produzidos para suportar as frequentes 
tempestades ocorridas no local e também é os efeitos corrosivos do sal marinho. 
Este tipo de energia está em teste durante um ano na ilha de Oahu, uma 
das ilhas havaianas, sob responsabilidade da marinha americana e pretende-se 
que a energia ondomotriz assuma um importante papel em um futuro próximo. 
Após esse período de testes, é plano que haja uma extensão da quantidade 
desses geradores e consequentemente maior produção de energia. Espera-se 
também que os mesmos aproveitem a energia de ondas maiores e funcionem 
em profundidades de até 45 metros. Tudo - principalmente a geografia do 
estado, favorece o uso deste tipo de energia até o presente momento uma vez 
que é cercado pelo Oceano Pacífico e recebe ondas de mais de 21 metros em 
algumas ilhas. Estima-se que a quantidade máxima de energia possível de se 
obter proveniente das ondas marítimas no Havaí é de 80 TWh/ano. 
Figura 11. Gerador Azura 
PHYS.ORG, 2016. 
 
31 
 
 
 
7.3 China 
 A China por sua vez não fica muito longe desses dos países 
anteriormente discorridos. Este país dispõe de uma linha costeira com altos 
potencias mercantis e o órgão responsável pela administração oceânica da 
China calcula em aproximadamente 12.85 x 1010 W a quantidade de energia 
disponível nas suas linhas costeira. O governo chinês investiu pesado e 
continua a investir para o progresso desse tipo de energia, foi investido $ 163.4 
milhões de dólares para o avanço em energias renováveis e especificamente 
energia marinha. Para tanto foi fechado vários acordos e acertadas muitas 
parcerias para o avanço da energia ondomotriz. 
 Em março de 2015, a China fechou acordo com a empresa israelense 
Eco Wave Power para a construção de uma planta de onda que seja capaz de 
gerar 100 kW de energia na ilha Zoushan. Ademais foi anunciado uma parceria 
entre uma empresa privada chinesa e uma outra empresa israelense que 
planejam construir uma empresa maior do que a planejada pela Eco Wave 
Power. Além do fechamento de acordo entre essas grandes empresas, a 
Universidade Oceânica de Shandong da China já trabalha também com o 
gerador Pelamis em uma parceria feita com o Centro de Energia Marinha 
Europeia. A BioPower Systems junto com uma das maiores empresas chinesas, 
a Shanghai Electric, também buscam desenvolver uma tecnologia de ondas 
comerciais e para tanto investem em um gerador diferente dos demais até então 
apresentados. O gerador chamado também chamado BioPower fica abaixo da 
superfície marítima e tem uma movimentação de vai e vem ocasionada pelas 
ondas. Nesse sistema um embolo é puxado acionando o gerador que por sua 
vez armazena e transporta a energia. Embora só recentemente tenha havido 
um maior interesse na obtenção de energia das ondas, a China na verdade vem 
pesquisando essa área desde o ano de 1970 quando uma boia capaz de 
produzir apenas 1 kW foi desenvolvida e testada na ilha de Shengshan. Esse 
país tem se utilizado dos conversores Shoreline Oscilating Water Column 
(OWC), Wave Power Plants, Wave Power Plants boias oscilantes, e Wave 
Power Plants pendulo. Apesar desta quantidade utilizada, as universidades 
buscam por conversores mais eficientes. 
32 
 
 
 
7.4 Dinamarca 
 Localizada próximo ao Mar do Norte, a Dinamarca possui grande 
potencial em sua linha costeira do Noroeste. Contabiliza-se que é possível que 
o país disponha de até 30 TWh/ano com maior concentração no Oeste. Muitas 
empresas nacionais como o Instituto Hidráulico Dinamarquês (DHI), o Instituto 
Marítimo Dinamarquês (DMI), a Universidade de Aalborg, a Universidade 
Técnica da Dinamarca e a Associação de Energia das Ondas Dinamarquesa 
tem desenvolvido pesquisas e testes nesta ramificação de energias renováveis. 
 Para testes então foram utilizados os conversores Wave Dragon e Wave 
Star e segundo Sam Kammer “[...] sobreviveram de três a quatro anos de testes 
no oceano. ” Embora tenha suportado essa quantidade de tempo, uma 
extraordinária tempestade atingiu o Wave Dragon em 9 de janeiro de 2005 e 
inundando os seus compartimentos e impossibilitou o seu correto 
funcionamento. Entretanto, pesquisas e teste continuam sendo realizadas nos 
oceanos sob responsabilidade oficial da Nissum Bredning Estação de Teste 
para Ondas Marítimas. 
 No ano de 2008 a estação de teste passou por melhorias e instalação de 
novos equipamentos. Algumas dessas melhorias foram a acessibilidade, a 
instalação de dois guinchos, uma ancoragem de apenas 8 metros e 
equipamento de configuração de dados. Os testes de ambos conversores 
previamente discorrido nessa página findaram no ano de 2009 e para estes 
testes a estação de teste Nissum Bredning teve um papel vital uma vez que ela 
foi projetada com inúmeras facilidades de acesso e as companhias não 
precisavam gastar com o investimento em empresas de testes. 
 O programa de desenvolvimento de energia ondomotriz foi dividido em 
três fases sendo que a primeira era voltada para o apoio e doze projetos, a 
segunda para apoio e um projeto (Wave Dragon) e a terceira para apoio apenas. 
Embora a primeira fase tenha se concluído com sucesso o projeto foi 
abandonado após o termino da segunda fase devido a mudança de governo em 
2002 e desde então o apoio para esse desenvolvimento se dá apenas por 
investidores particulares e empresas privadas. 
 
33 
 
 
 
8 FUTURO DA ENERGIA ONDOMOTRIZ 
 A cada ano que passa aumentam o número de pesquisas e desenvolvimento de 
conversores a serem utilizados na absorção da energia das ondas. Além do fator 
ecológico, há outras motivações que levam o homem a buscar esse tipo de 
energia e uma delas é o prêmio Wave Energy concedido pelo departamento 
americano de energia que busca candidatos que desenvolvam melhores 
conversores energéticos de ondas e visa cortar a produção de eletricidade pela 
metade se utilizando da energia ondomotriz. O vencedor de tal prêmio leva $ 
1.5 milhão de dólares como forma de incentivo a desenvolver mais 
equipamentos. 
 Com base nesses estudos e desenvolvimentos, os cientistas esperam que a 
energia das ondas seja a energia mais consistente dentre todos os outros tipos 
de energias renováveis. Ademais o Conselho Mundial de Energia acredita que 
2 milhões de megawatts de energia podem ser produzidos dos oceanos através 
das ondas estando isso em harmonia com a esperança do mundo científico. 
 Embora a energia das ondas atualmente não esteja sendo distribuída em escala 
comercial, experts afirmar que o futuro é promissor e essas tecnologias não 
custarão absurdos ao passo que a tecnologia é melhorada e mais sistemas são 
desenvolvidos. De acordo com estudos realizados, por volta de 2025 apenas no 
Noroeste Pacífico estará sendo extraído aproximadamente 500 megawatts, o 
que equivale a cinco grandes fazendas de ondas. Além de um crescimento 
econômico e a diversificação das matrizes energéticas, o que mais se visa no 
futuro é o lado ambiental uma vez que a energia ondomotrizreduzirá a emissão 
de gases causadores do efeito estufa. 
 
 
 
 
 
 
34 
 
 
 
9 CONCLUSÃO 
Conforme o mundo está evoluindo, as necessidades de meios de 
produção de energia cada vez mais aumentam. E em perspectivas futuras, uma 
carência mundial de energia será uma das questões em debate. Atualmente, 
sabe-se que as fontes minerais suprem a demanda de consumo global. 
Contudo, essas fontes além de promoverem impactos ambientais, também se 
firmam como recursos que, nos próximos tempos, pontuarão o seu limite de 
fornecimento. 
Desse modo, é imprescindível a utilização de novos meios de energia que 
ao mesmo tempo seja renovável. Neste contexto, países principalmente 
europeus já incluíram na sua matriz energética fontes alternativas que não 
causem problemas ambientais, temos como exemplos: eólica e solar, formas de 
energias viáveis. 
Assim, uma outra energia que é o conteúdo abordado nesse trabalho, é 
a energia das ondas, ainda pouco utilizada em escalas mundiais, mas que em 
alguns países como Brasil e Portugal são consideravelmente trabalhados, 
sendo esta vertente uma opção para o futuro, já que a energia supracitada se 
enquadra no perfil de alternativa e renovável, tendo aspectos que estão sendo 
muito visados nestes últimos anos. 
A partir do que foi descrito neste trabalho, percebemos o quão viável é a 
energia proveniente das ondas, hoje, com os cuidados econômicos, políticos e 
ambientais se tornou recorrente a busca por tecnologias que auxiliem e 
futuramente substitua os tipos de produção de energia que exacerbadamente 
nesta sociedade contemporânea se utiliza. 
Para melhor esclarecimento a energia das ondas que também podemos 
chamar de ondomotriz, provém do uso das ondas marítimas. É um espécime de 
energia limpa, ou seja, sem quaisquer danos para o meio ambiente. A 
ondomotriz é um artifício novo apesar de ser pesquisada desde o século XIX. 
Em 2008 em Portugal, no Parque de Ondas da Aguçadoura, se tornou um 
pólo baluarte no que se diz respeito a instalação e desenvolvimento de 
dispositivos técnicos geradores da energia das ondas. As máquinas a serem 
35 
 
 
 
utilizadas chamadas Pelamis, que do latim significa serpente marinha, nome 
dado por os equipamentos se assemelharem com o mesmo. 
Países como Reino Unido, Portugal, Noruega e o Japão estão incluindo 
esses tipos de tecnologias em seu prol com o intuito de amenizar os impactos 
ambientais que seu próprio país promove. Sobretudo, pelo o baixo custo e no 
desenvolvimento tecnológico da nação em recriar técnicas que aperfeiçoem 
essa nova modalidade de geração de energia renovável. 
Também em terras brasileiras há desde novembro de 2012, funcionando 
na Usina de Pecém, localizada no quebra-mar do Porto do Pecém no Ceará, 
nordeste do Brasil. A usina se usufrui de tecnologia própria do seu país criada 
pela Universidade Federal do Rio de Janeiro, sendo a precursora dessa 
tecnologia na América Latina. Considerada um projeto de sucesso, deve voltar 
à ativa no ano de 2017, porém em outra região do Ceará. 
Por fim, encontrar novos métodos de obtenção de energia está sendo um 
dos obstáculos para a sociedade. E a tecnologia envolvida na geração de 
energia através das ondas marítimas propõe uma inovação no setor energético, 
pois esta mostra vantagens desde o custo do material envolvido até em 
questões ambientais por não produzir qualquer tipo de poluição. Sendo assim, 
portanto, uma opção para a humanidade e o ramo técnico-científico seguirem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
36 
 
 
 
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	UNIVERSIDADEFEDERAL DO CEARÁ CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CAMPUS SOBRAL

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