sistema maritimico de geração de energia

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Rio de Janeiro 
13/05/2021 
Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca 
Camila Galvão, Gabriel Alves, Gustavo Souza, Ivam Lucas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas marítimos para geração de energia. 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de pesquisa sobre 
usinas de geração de energia 
através dos sistemas marítimos 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
13/05/2021 
Sumário 
Introdução: ................................................................................................................................... 3 
Como funcionam as marés: ...................................................................................................... 3 
Atuação Gravitacional do Sol e da Lua nas marés: .......................................................... 3 
Fases da Lua e sua alteração nas marés: ..................................................................... 4 
Energia proveniente dos mares: .............................................................................................. 5 
Diferença entre ondo motriz e maremotriz: ........................................................................ 5 
Maremotriz: .................................................................................................................................. 6 
Ondo motriz: ................................................................................................................................ 7 
Tipos de turbinas: ............................................................................................................. 13 
Bibliografia: ................................................................................................................................ 16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
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Introdução: 
Atualmente, nossa dependência energética é muito voltada para fontes 
tradicionais que impactam de forma prejudicial o equilíbrio ecológico do planeta. 
Dessas fontes tradicionais que utilizam do petróleo, carvão e até gás natural 
para atender a demanda energética, têm seus preços cada dia mais elevados, 
tendo em vista que quanto mais o tempo passa, menor são as reservas dessas 
fontes. 
 
As energias renováveis são indispensáveis para acabar com os problemas 
ecológicos ou econômicos, gerados pelas fontes tradicionais. É ainda preciso 
levar em conta que as fontes renováveis em sua maioria dependem apenas do 
custo de manutenção, compra e instalação do equipamento. 
 
Tratando o movimento marítimo é possível a utilização do mesmo para produção 
de energia elétrica como veremos nesse artigo. 
Como funcionam as marés: 
A maré funciona por meio da atração gravitacional das massas. A Lei da Gravitação 
Universal diz que os corpos se atraem na razão direta de suas massas e na razão 
inversa do quadrado da distância que os separa. Ou seja, a força gravitacional é 
resultante da massa de um corpo vezes a massa de outro corpo, dividido pela 
distância que as separa. No caso das marés, temos a massa da Lua atraindo a 
massa de água da Terra. Como a água é fluida, uma protuberância praticamente 
acompanha a trajetória da Lua devido à força gravitacional. Quando a Lua 
desaparece, a maré desce. 
Atuação Gravitacional do Sol e da Lua nas marés: 
Apesar de quando pensamos em marés pensarmos na influência que a força 
gravitacional da lua é exercida sobre elas, essa força não é a única, o sol também 
exerce influência sobre tal apesar de 2,5 vezes menor do que aquela causada 
pela Lua, por sua grande distancia do planeta. Além disso, há outros fatores, como 
a topografia de uma costa, por exemplo. Ou seja, os contornos continentais também 
possuem uma influência local na propagação na maré. No mar, a maré é 
considerada uma onda, só que com um período maior, de cinco horas de duração. 
A Lua e o Sol influenciam diretamente no do movimento periódico de subida e 
descida do nível da água do mar. Do mesmo modo que a terra é atraída pela 
Lua, a lua e atraída pela Terra, essas atrações não possuem mesma intensidade, 
Em relação ao centro da Terra, um lado está sendo puxado na direção da Lua e 
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o outro sendo puxado na direção contraria, embora, a Lua não exerce nenhuma 
influência nos continentes , ela provoca corrente marítimas e alterações das 
mares num período de 24 horas e 48 minutos, e o tempo que dura o dia lunar. A 
alteração das marés acontece duas vezes ao dia, em duas mares altas e duas 
mares baixas, a diferença entre as mares pode ser imperceptível ou bem grande 
dependendo da relação do astro a terra e de suas fases. 
 
 
Figura 1: Atração gravitacional do Sol e da Lua 
 
Fonte: vanialima.blog.br 
 
Fases da Lua e sua alteração nas marés: 
 Lua nova: Sol, Lua e terra estão alinhados, o sol e a lua estão na mesma 
direção. A força de atração é somada causando elevação máxima da 
maré. 
 Lua minguante: A Lua está a oeste do Sol, quase formando um ângulo 
de 90◦ entre eles. A atração ´e quase nula causando a menor elevação 
da maré. 
 Lua cheia: O Sol, a Lua e a Terra estão alinhados novamente, só que 
agora a terra está entre o Sol e a Lua. A atração causa novamente 
grandes elevações das marés. 
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 Lua crescente: a Lua está a leste do Sol, quase formando um ângulo de 
90◦. Nessa fase a gravitação da lua se opõe à gravitação do Sol, como a 
Lua está mais próxima da terra o sol não consegue anular totalmente a 
força gravitacional da Lua a maré ainda apresenta uma ligeira elevação. 
Energia proveniente dos mares: 
 Esse estudo denomina-se de energia hidrocinética, A energia hidrocinética é 
denominada pelo aproveitamento de energia hidráulica de correntes, e é uma 
das alternativas mais promissoras para geração de eletricidade em que usa o 
potencial energético de rios e oceanos. Quando colocado em comparação a 
energia hidrocinética e a energia hidráulica tradicional diferem quanto a eliminar 
o alagamento, permitindo geração elétrica próxima de cidades. A tecnologia 
da hidrocinética pode ter suas instalações por múltiplas turbinas em fazendas, 
permitindo a geração elétrica em diversos locais como: rios ,locais de grande 
variação de maré ou forte corrente marinha e em canais a jusante 
de UHEs (usina hidrelétrica). 
Há 10 anos o estudo sobre a energia das marés já era estudada por Franceses 
e ingleses que utilizavam esse artifício para a movimentação de pequenos 
moinhos. Porém, o primeiro grande projeto para a geração de eletricidade 
através das marés foi realizado em 1967. Nesse ano, franceses construíram uma 
barragem de 710 metros no Rio Rance, aproveitando o potencial energético das 
marés. 
 É uma boa alternativa para a produção de eletricidade por fontes de energia 
limpa e renovável. No entanto, poucas localidades apresentam características 
propícias para a obtenção desse tipo de energia, visto que o desnível das marés 
deve ser superior a 7 metros, além disso este método provou ser muito caro, e 
por isto não muito utilizado. 
Existindo dois tipos de energia através do oceano, são elas a maremotriz e a 
ondo motriz. 
Diferença entre ondo motriz e maremotriz: 
A energia das marés é a energia maremotriz, assim chamada pois é obtida por 
meio das altas e baixas das marés, e das correntes do mar. A geração desse 
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tipo de energia é possível porque as marés oscilam por conta da força 
gravitacional exercida pela Lua e pelo Sol na Terra. Dessa forma, o nível do 
oceano varia diariamente e esse movimento é aproveitado para gerar energia 
elétrica. 
Energia Ondo motriz é a energia gerada através da força das ondas. Este tipo 
de energia marinha ainda é pouco utilizado devido ao alto custo, e aos impactos 
ambientais que podem gerar. Também semelhantes à uma hidrelétrica. 
Embora as duas energias sejam consideradas limpas e renováveis, existe um 
impacto ambiental similar ao da hidroelétrica. 
Maremotriz: 
A energiadas marés é a energia maremotriz, assim chamada pois é obtida por 
meio das altas e baixas das marés, e das correntes do mar. A geração desse 
tipo de energia é possível porque as marés oscilam por conta da força 
gravitacional exercida pela Lua e pelo Sol na Terra. Dessa forma, o nível do 
oceano varia diariamente e esse movimento é aproveitado para gerar energia 
elétrica. Além disso, a energia maremotriz também pode ser obtida por meio das 
correntes marítimas. 
São construídas barragens e nas altas das marés a água do mar é captada e 
armazenada em diques. Quando a maré baixa, a água é devolvida para o mar e 
passa por uma turbina, a qual entra em movimento e gera a energia elétrica. 
Também é possível obter energia maremotriz por meio do aproveitamento das 
correntes marítimas. Para isso, turbinas são instaladas no fundo do mar para 
transformar a força dessas correntes em energia elétrica por meio de um 
gerador. 
Mesmo sendo considerada uma energia limpa os impactos não são tão 
expressivos como ocorre no caso das instalações das usinas hidrelétricas, as 
quais precisam de uma área alagada muito maior, enquanto as barragens para 
a geração da energia maremotriz são colocadas diretamente na beira do mar. 
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A energia das marés no Brasil é gerada principalmente nas regiões Norte e 
Nordeste do país, como no estuário do Rio Bacanga, em São Luís (MA), que tem 
marés de até 7 metros e na ilha de Macapá (AP), com marés de até 11 metros. 
Porém, essa fonte de energia ainda é pouco explorada no Brasil, pois o 
investimento para a construção das barragens é muito alto para um retorno baixo 
de potencial energético. 
Além disso, a matriz elétrica brasileira ainda é muito dependente das 
hidrelétricas e termelétricas, de modo que é preciso que mais pesquisas sejam 
feitas para explorar demais fontes de energia, inclusive a maremotriz. 
Ondo motriz: 
Ondo motriz ou energia das ondas, como é conhecida informalmente, 
basicamente é a transformação do movimento das ondas em energia elétrica. 
Esta energia é considerada limpa, pois não tem custo, ou um custo ínfimo para 
o meio ambiente, além de renovável. Apesar destas informações, a ondo motriz 
ainda não existe para aplicação em grande escala, mesmo ela sendo estudada 
desde 1890, e desenvolvida desde os anos 70 por um conjunto de países com 
potencial para explorá-la: Reino Unido, Portugal, Noruega e Japão. 
O primeiro país a testar este tipo de energia foi Portugal, no dia 23 de setembro 
de 2008, no parque de ondas no aguçador, a cerca de três milhas náuticas do 
município da Povoa de Varzim. Em Portugal, a energia por ondas tem um 
princípio diferente da do Brasil, localizada no Porto do Pecém no Ceará. Em 
Portugal, a energia é feita da transformação de energia cinética para energia 
elétrica, transportadas através de quilômetros de cabos marítimos até a costa, 
alimentando desta forma 350 mil casas. 
Portugal utiliza a tecnologia Pelamis, uma cobra articulada que se movimenta de 
acordo com o balanço das ondas. As articulações permitem que um gerador de 
eletricidade seja acionado e a energia seja recolhida pelos cabos. Os geradores 
desta tecnologia disponibilizam 24MW. 
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Figura 2: Pelamis no parque de ondas no aguçador 
Fonte: Portal de energia 
 
 Em 2012, em caráter experimental, foi instalado no quebra mar do Porto do 
Pecém, no Ceará, nordeste brasileiro um conjunto estruturado para o uso da 
ondomotriz. A tecnologia foi desenvolvida pelo Instituto Alberto Luiz Coimbra de 
Pós Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE) na Universidade Federal 
do Rio de Janeiro. Esta usina é a primeira em toda a América Latina, e está 
previsto que em 2017 poderá gerar até 100MW. O funcionamento requer 
transformar energia mecânica em energia elétrica. O princípio é muito parecido 
com o de uma hidroelétrica, só que ao invés da água ser contida, ela é 
pressurizada. Flutuadores localizados no quebra mar ao se movimentarem 
acionam braços mecânicos e acionam bombas hidráulicas existentes em suas 
bases, estas bombas captam água e as transportam através de um circuito 
fechado alimentando um acumulador hidropneumático interligado a uma câmara 
hiperbárica que lança um jato equivalente a uma queda de água de 500 metros 
de altura, esse jato aciona a bobina hidráulica que é interligado a um gerador. 
 
 
 
 
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Figura 3 : Flutuadores no porto de Pecém, Ceara 
 
 
 
Fonte: Paisagens do nordeste open Brasil 
 Flutuadores Articulados: 
Flutuadores Articulados são estruturas com bases longas que flutuam de 
forma paralela à direção da onda. O funcionamento requer transformar 
energia mecânica em energia elétrica. Flutuadores localizados no quebra 
mar, ficam sobre as ondas como um navio, Sua estrutura possui várias 
segmentações que ao se movimentarem acionam braços mecânicos e 
acionam bombas hidráulicas existentes em suas bases, estas bombas 
captam água e as transportam através de um circuito fechado 
alimentando um acumulador hidropneumático interligado a uma câmara 
hiperbárica que lança um jato., conectadas por pequenas bombas 
hidráulicas, esse jato aciona a bobina hidráulica que e interligado a um 
gerador. O princípio é muito parecido com o de uma hidrelétrica, só que 
ao invés da água ser contida, a mesma é pressurizada tecnologia usada 
no Brasil. 
Figura 4: Usina no porto de Pecém, Ceara 
 
 
 
 Fonte: Paisagens do nordeste open Brasil 
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• Atenuadores(pelamis): 
Os atenuadores têm orientação paralela à do movimento da onda. Um 
dos mais conhecidos exemplos é o do Pelamis, uma série de longos 
aparelhos cilíndricos flutuantes articulados e ancorados ao leito do 
mar. Sua estrutura possui varias segmentações, conectadas por 
pequenas bombas hidráulicas. As partes cilíndricas acionam aríetes 
hidráulicos nas seções conectadas, que acionam um gerador elétrico. 
O aparelho envia a eletricidade ao fundo do mar por um cabos 
marítimos e de lá ela percorre outro cabo que a conecta a uma 
subestação localizada na costa. O primeiro país a testar este tipo de 
energia foi Portugal, no dia 23 de setembro de 2008, no parque de 
ondas no aguçador, a cerca de três milhas náuticas do município da 
Povoa de Varzim, A energia produzida pelas ondas de alto mar é mais 
estável que a das ondas de rebentação. Em Portugal, a energia é feita 
da transformação de energia cinética para energia elétrica, 
transportadas através de quilômetros de cabos marítimos até a costa, 
alimentando desta forma 350 mil casas. 
Figure 5: Estrutura do Pelamis 
 
 
 
Fonte: Universidade Estadual de Londrina 
 
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Figura 6: Estrutura do interna do Pelamis 
 
 
 
 
 
Fonte: Toxina Digital 
• Coluna de base oscilante: 
Esse modelo de geração funciona com a subida e descida das ondas, 
este modelo e preferencialmente construído em quebra mar. A 
construção possui uma abertura em sua base, onde torna-se possível 
a entrada das ondas, fazendo com que o ar que se encontre no seu 
interior fique na altura da entrada da água sob pressão, sendo por isso 
expelido por uma abertura que se encontra no outro extremo. Ao sair, 
movimenta a turbina e produz eletricidade. Quando a água recua, é 
criada uma baixa pressão no interior, o ar que se encontra no exterior 
´e expelido, fazendo com que a turbina gire novamente. 
Figura 7: Coluna oscilante. 
 
 
 
Fonte: libary.com 
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• Hélices Subaquáticas: 
Uma tecnologia recente usa turbinas semelhantes a hélices para 
captar energia cinética das correntes subaquáticas, essa tecnologia e 
semelhante à usada para captação de energia eólica, a energia obtida 
com uma turbina é diretamente proporcional a densidade do fluido que 
passa por ela, o que faz com que uma turbina a água ser mais potente 
do que uma turbina a ar. Essa tecnologia podeser usada em qualquer 
parte do oceano porque as marés ocorrem o tempo inteiro em 
diferentes lugares do mundo, devido a força gravitacional da lua ,e 
aproveita o movimento horizontal do mar. De fato, alguns lugares 
como estreitos são mais apropriados para gerar energia. Grã-Bretanha 
é pioneira nesse tipo de geração de energia. 
Figura 8: Hélices Subaquáticas 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Inovação tecnológica 
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Tipos de turbinas: 
Existem três tipos principais de turbinas, dependendo do volume de água ou da 
diferença de altitude: turbina Francis, turbina Pelton e turbina Kaplan. As turbinas 
podem ser classificadas de acordo com a direção do fluxo do fluido no rotor em: 
Axiais, Radiais e Mistas 
Nas turbinas axiais, o fluxo da água é primordialmente paralelo ao eixo de 
rotação. Nas turbinas radiais o fluxo é primordialmente perpendicular ao eixo de 
rotação 
 Turbina Francis: Representa o tipo mais utilizado de turbina hidráulica. É 
uma turbina de fluxo centrípeto: a água atinge o impulsor por meio de um 
duto em espiral, e as hélices ajustáveis na parte fixa direcionam o fluxo 
para as hélices do impulsor. É utilizada em casos em que haja diferenças 
de altura média (de 10 a 300/400 metros) e fluxos de água de 2 a 100 
metros cúbicos por segundo. 
Fiura 9: Turbina Francis 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: enel green power 
 Turbina Pelton: Seu princípio de operação reflete o da roda clássica dos 
antigos moinhos, modificada para aumentar sua eficiência: a água é 
transportada para a tubulação, que possui um bico no final, um tipo de 
gargalo que aumenta a velocidade da água direcionada. O jato de água 
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que sai pelo bico atinge as pás do impulsor, que têm formato de côncavo. 
A turbina Pelton é usada para grandes diferenças de altura (entre 300 e 
1400 metros) e cursos inferiores a 50 metros cúbicos por segundo, para 
se obter velocidades mais elevadas. 
Figura 10: Turbina Pelton 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: enel green power 
 Turbina Kaplan: Segue o princípio de operação das hélices de um navio. 
A turbina Kaplan é uma turbina do tipo axial: o fluxo de água com que faz 
as hélices girem em direção axial em relação ao eixo de rotação do 
impulsor. Graças à possibilidade de ajustar o ângulo de incidência das 
hélices, existe a vantagem de proporcionar um excelente desempenho na 
presença de pequenas diferenças de altura, mas também com grandes 
variações de vazão (superiores a 200 metros cúbicos por segundo). 
 
 
 
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 Figura 11: Turbina Kaplan 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: enel green power 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Bibliografia: 
Referência 1 acessada dia 07/05/2021 ás 11:30 
http://redeglobo.globo.com/globociencia/noticia/2011/12/entenda-como-sao-
formadas-mares-e-sua-influencia-na-
navegacao.html#:~:text=%2D%20Basicamente%2C%20a%20mar%C3%A9%2
0funciona%20por,da%20atra%C3%A7%C3%A3o%20gravitacional%20das%20
massas.&text=No%20caso%20das%20mar%C3%A9s%2C%20temos,Lua%20
desaparece%2C%20a%20mar%C3%A9%20desce. 
Referência 2 acessada dia 07/05/2021 ás 11:55 
https://brasilescola.uol.com.br/geografia/energia-das-mares.htm 
Referência 3 acessada dia 07/05/2021 ás 11:55 
https://engenharia360.com/energia-marinha-geracao-de-energia/ 
Referência 4 Acessado 07/04/2021 ás 12:20 
http://www.hubz.com.br/portfolio/hidrocinetica/ 
Referência 5 Acessado 07/04/2021 ás 13:20 
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-15072016-
161226/publico/MarioKawano2015.pdf 
Referência 6 Acessado 07/04/2021 ás 16:00 
https://www.enelgreenpower.com/pt/learning-hub/energias-renoveveis/energia-
hidraulica/turbina-hidreletrica 
Referência 7 Acessado 07/04/2021 ás 16:17 
http://www.antoniolima.web.br.com/arquivos/turbinashidro.htm 
 
Figura 1 vanialima.blog.br 
 Figura 2: https://www.portal-energia.com/caracteristicas-do-sistema-pelamis-
para-energia-das-ondas/ 
Figura 3: https://paisagensdonordeste.openbrasil.org/2016/07/usina-de-ondas-
de-pecem.html?m=0 
Figura 4 : https://paisagensdonordeste.openbrasil.org/2016/07/usina-de-ondas-
de-pecem.html?m=0 
Figura 5: https://vixra.org/pdf/1701.0313v1.pdf 
Figura 6: http://toxinadigital.blogspot.com/2011/01/pelamis-energia-das-
ondas.html 
Figura 7: https://www.electricalelibrary.com/2018/06/26/geracao-de-energia-
das-ondas/ 
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Figura 8: 
https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010115070
829&id=010115070829#.YJVpELVKjIU 
Figura 9: https://www.enelgreenpower.com/pt/learning-hub/energias-
renoveveis/energia-hidraulica/turbina-hidreletrica 
Figura 10: https://www.enelgreenpower.com/pt/learning-hub/energias-
renoveveis/energia-hidraulica/turbina-hidreletrica 
Figura 11: https://www.enelgreenpower.com/pt/learning-hub/energias-
renoveveis/energia-hidraulica/turbina-hidreletrica