Fase 1: Calado (Tm) variando e diâmetro (D) fixo

Nessa Fase 1 foram analisados, para os diâmetros de base de 4, 8, 12, e 16 m, o desempenho do flutuador considerando a variação das dimensões do calado (Tm) de 4, 8, 12, 16 e 26 m. Na Figura 36 são apresentadas as curvas do RAO (a), da potência média extraída - 𝑃̅ 𝜁⁄ _𝑎²(b) e do fator de captura (c), em função do período da onda (segundos), para os modelos de base Hexagonal com diâmetro (D) 4 m.

(a)

(b)

(c)

Figura 36 - Curvas para o diâmetro (D) de 4 m: (a) RAO, (b) Potência média extraída, (c) FC.

Como pode ser observado pelas curvas de RAO, potência média absorvida e FC na Figura 36, o modelo com o calado de 26 metros possui um comportamento “fora da curva” em relação aos demais modelos. O RAO igual a 13,43 representa que o modelo irá se deslocar verticalmente a uma distância equivalente a amplitude da onda incidente multiplicada por 13,43, ou seja, se for considerado, por exemplo, a amplitude de onda

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incidente de 0,75 metros, o deslocamento seria de 10,07 metros, o que somado ao calado de 26 metros (26 metros + 10,07 metros = 36,07 metros) é bem maior que a profundidade da água de 30 metros. Além disso, o valor do fator de captura para o período de onda de 6 s é igual a 1,80, um valor maior que a unidade, ou seja, o modelo estaria absorvendo mais energia do que a energia disponível, ou seja, na realidade isso não ocorre. Salienta-se que os modelos com calado de 26 metros apreSalienta-sentam este comportamento de ressonância tendo em vista que seus períodos naturais se aproximam do período de onda mais frequente do sítio (𝑇_𝑠) de 6 segundos, conforme pode ser observado nos resultados da Tabela 2.

Tabela 2 - Valores dos períodos naturais para os modelos com calados de 4, 8, 12, 16 e 26 m de acordo com os diâmetros.

Calado (Tm) Período natural de oscilação em heave (s) D= 4 m D = 8 m D = 12 m D = 16 m

4 m 2,65 3,03 3,60 3,93

8 m 3,47 3,72 3,97 4,25

12 m 4,12 4,27 4,56 4,77

16 m 4,73 4,87 5,01 5,18

26 m 5,96 6,05 6,15 6,30

Considerando então esses resultados sobre os modelos com calado 26 m, pode se pensar que talvez estes sejam mais apropriados para serem instalados em águas mais profundas - offshore. Sendo assim passa a não ser foco desse estudo, apesar de previsto na metodologia, continuar investigando estes modelos, uma vez que, como dito este trabalho faz parte de um projeto de pesquisa em que o dispositivo de energia das ondas estudado é do tipo ponto absorvedor (point absorber) para operação em águas rasas e intermediárias. Pontua-se ainda, que mesmo com a exclusão das análises, os resultados dessa fase considerando estes modelos para os demais diâmetros (8, 12 e 16 m), bem como para a Fase 2, foram observados para verificar se essa tendência permanecia; e as curvas geradas, são apresentadas, a título de informação, no Apêndice B.

Dando então continuidade a investigação, reapresenta-se a seguir na Figura 37 as curvas do RAO (a), da potência média extraída - 𝑃̅ 𝜁⁄ _𝑎²(b) e do fator de captura (c), em função do período da onda (segundos), para os modelos de base Hexagonal com diâmetro (D) 4 m e apenas os calados (Tm) de 4, 8, 12 e 16 m.

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(a)

(b)

(c)

Figura 37 - Curvas para o diâmetro (D) de 4 m: (a) RAO, (b) Potência média extraída, (c) FC.

Na Figura 37a observa-se que as curvas de RAO para os modelos com D = 4 m apresentaram comportamentos similares para os períodos menores que 4 s e maiores que 10 s (tendendo para o valor igual a 1). Já para os períodos de onda entre 4 s e 10 s, o RAO aumenta à medida que o calado do flutuador aumenta, sendo esta diferença mais perceptível para os modelos com calado de 12 m e de 16 m, inclusive para este último modelo que apresenta um pico de 1,037 para T = 6 s. Já entre os modelos de calados de 4 m e 8 m, as diferenças entre os valores do RAO são mínimas.

Conforme verifica-se nas curvas da Figura 37b, para os períodos de onda menores que 4,5 s e maiores que 6,5 s, a potência média diminui conforme o calado do modelo aumenta. Entretanto, entre os períodos de 4,5 s e 6,5 s o modelo de 16 m de calado apresenta potências maiores em relação aos outros modelos, que apresentam valores muito próximos entre si. Para os modelos de calado de 4 m e 8 m, o pico da curva acontece em T = 5,5 s (20,738 kW/m² e 20,06 kW/m²), já para os modelos de calado de 12 m e 16 m, o pico da curva ocorre em T = 5 s, com valores, respectivamente de 21,05 kW/m² e

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25,476 kW/m². Analisando as curvas do fator de captura – FC (Figura 37c) observa-se a mesma tendência que as curvas de potência média, sendo o valor máximo do FC de 0,324 para o modelo de 16 m de calado e período de 5 s.

Na Figura 38 são apresentadas as curvas do RAO (a), da potência média extraída - 𝑃̅ 𝜁⁄ _𝑎²(b) e do fator de captura (c), em função do período da onda (𝑇), para os modelos de base Hexagonal com diâmetro (D) 8 m.

(a)

(b)

(c)

Figura 38 - Curvas para diâmetro (D) de 8 m. (a) RAO, (b) Potência média extraída, (c) FC.

As curvas do RAO para os modelos com D = 8 m (Figura 38a) apresentam comportamento parecidos para os períodos de onda menores que 4 s e maiores que 10 s.

Para períodos entre 4 s e 10 s, o RAO aumenta com o aumento do calado, sendo esta diferença mais perceptível para os modelos com calado de 12 m e de 16 m, inclusive para este último modelo que apresenta um RAO de 0,985 para T = 6 s. O RAO vai tendendo para o valor igual a 1 para períodos maiores em todos os modelos. O valor máximo do

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RAO é de 1,007 e ocorre entre os períodos de 7,5 s e 8s para o modelo com calado de 16 m.

Observando as curvas na Figura 38b, verifica-se que para períodos de onda menores que 4,5 s e maiores que 6,5 s, a potência média diminui conforme o calado do modelo aumenta. Para os períodos de onda entre 4,5 s e 6,5 s, o modelo com calado de 16 m apresenta maiores valores de potência com pico em T = 5,5 s (75,729 kW/m²), enquanto que os outros modelos apresentam valores de potência próximos entre si. As curvas de FC (Figura 38c) apresentam comportamento similar as curvas de potência média. Além disso, para períodos maiores que 6,5 s, os valores de FC para todos os modelos ficam muito próximos entre si. O valor máximo de FC é obtido para o modelo de Tm = 16 m (0,442 em T = 5 s).

Na Figura 39 são apresentadas as curvas do RAO (a), da potência média extraída - 𝑃̅ 𝜁⁄ _𝑎²(b) e do fator de captura (c), em função do período da onda (𝑇), para os modelos de base Hexagonal com diâmetro (D) 12 m.

(a)

(b)

(c)

Figura 39 - Curvas para o diâmetro (D) de 12 m. (a) RAO, (b) Potência média extraída, (c) FC.

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Como apresentado na Figura 39a, as curvas do RAO para os modelos com D = 12 m apresentam valores muito próximos para períodos menores que 4 s e maiores

que 10 s. Entre os períodos de 4 s e 10 s, o RAO é maior conforme aumenta-se o calado do modelo, sendo esta diferença mais notável para os modelos com calado de 12 m e de 16 m, inclusive para este último modelo que apresenta um RAO de 0,912 para T = 6 s.

Para todos os modelos, o RAO vai tendendo para o valor igual a 1 para períodos maiores.

As curvas de potência média (Figura 39b) mostram que para períodos menores que 4,5 s e maiores que 6,5 s, a potência diminui conforme o calado do modelo aumenta.

Entre os períodos de 4,5 s e 6,5 s o modelo com calado de 16 m apresenta maiores valores de potência, sendo seu pico em T = 6 s (122,684 kW/m²).

Pode ser observado pelas curvas de FC (Figura 39c) que os modelos apresentam tendência parecida com as curvas de potência média. Além disso, para períodos maiores que 6,5 s, os valores de FC para todos os modelos ficam muito próximos entre si. O valor máximo de FC é de 0,469 em T = 5,5 s, para o modelo de Tm = 16 m.

Na Figura 40 são apresentadas as curvas do RAO (a), da potência média extraída - 𝑃̅ 𝜁⁄ _𝑎²(b) e do fator de captura (c), em função do período da onda (T), para os modelos de base hexagonal com diâmetro (D) 16 m.

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(a)

(b)

(c)

Figura 40 - Curvas para o diâmetro (D) de 16 m. (a) RAO, (b) Potência média extraída, (c) FC.

As curvas do RAO para os modelos com D = 16 m (Figura 40a) apresentam comportamento parecidos para os períodos de onda menores que 4 s e maiores que 10 s (vai tendendo para o valor igual a 1). Já para períodos entre 4 s e 10 s, o RAO aumenta à medida que o calado do modelo aumenta, sendo esta diferença mais perceptível para os modelos com calado de 12 m e de 16 m, inclusive para este último modelo que apresenta um RAO de 0,809 para T = 6 s.

A Figura 40b mostra que para períodos de onda menores que 5 s e maiores que 6,5 s, a potência média diminui conforme o calado do modelo aumenta e o pico da curva ocorre em períodos menores, sendo que para períodos menores que 5 s os valores de potência para os modelos de T = 4 m, 8 m e 12 m são muito próximos. Para os períodos de onda entre 5 s e 6,5 s, o modelo com calado de 16 m apresenta valores de potência ligeiramente maiores em relação aos outros modelos.

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As curvas de FC (Figura 40c) apresentam comportamento similar as curvas de potência média. Além disso, para períodos maiores que 6,5 s, os valores de FC para os modelos ficam muito próximos entre si. O valor máximo de FC é 0,423 em T=5,5 s para o modelo de Tm = 16 m.

Avaliando de forma global os resultados dessa Fase 1, verifica-se que na comparação com os outros três diâmetros, o calado de 16 m apresenta maiores valores, de RAO para os períodos entre 4 e 10s; e de potência média e FC para os períodos entre 5 e 6 s. Sendo assim, considerando os períodos citados, pode- se concluir que o flutuador com calado de 16 m apresenta melhor desempenho dos que os demais modelos.