Diploma de Estudos Avançados em Engenharia Naval

Plano Curricular
Análise Avançada de Estruturas Navais
Corpo docente: Prof. Yordan Garbatov
Objectivos
Ficar a conhecer métodos actuais avançados de análise de estruturas navais. Saber analisar a resposta estrutural a excitações transientes.
Programa
Revisão dos conceitos do método dos elementos finitos. Modelação e análise de painéis reforçados do casco do navio. Simetria estrutural e dos carregamentos do navio. Modelação e análise estrutural de casco global de navio. Aplicação dos super-elementos na análise dos módulos do casco. Técnicas de sub-modelação do casco. Analise dinâmica de estruturas navais baseada no método dos elementos finitos. Análise dos modos de vibração. Análise da resposta do casco a cargas transientes.
Bibliografia
 • Bishop, R.E.D., Price, W.G., 1979, Hydroelasticity of Ships , Cambridge University Press
 • Hughes, O. F., 1983, Ship Structural Design: A Rationally Based, Computer-Aided, Optimisation Approach , J. Wiley& Sons
 • Petyt, M., 1990, Introduction to finite element vibration analysis, Cambridge Univ.
 • Zienkiewicz, O.C., Taylor, R.L., The Finite Element Method in Engineering Science , 4th ed., vols. 1 and 2, McGraw-Hill

Dinâmica e Controlo de Veículos Oceânicos
Corpo docente: Prof. Serge Sutulo
Objectivos
Aprofundar o conhecimento das propriedades dinâmicas dos navios e de outras embarcações com base na mecânica analítica e na teoria dos sistemas dinâmicos. Elaborar análises comparativas de diversas tarefas de controlo e métodos de solução e síntese.
Programa
O navio ou a embarcação como um sistema. Tópicos seleccionados de mecânica analítica. Restrições. Coordenadas generalizadas, velocidades e quase-velocidades. Modelos de navios rígidos e elásticos. Equações de Lagrange de primeira e segunda ordem. Equações de Appel. Equações de Kirchhof–Tomson–Taite. Superfícies livres como uma restrição não-holonômica. Princípios variacionais. Efeitos de memória. Formas gerais de equações de movimento de um navio ou submersível. Representação de forças hidrodinâmicas. Casos linearizáveis e não-linearizáveis.
Embarcações tratadas como um sistema dinâmico abstracto. Variáveis de estado, trajectórias no espaço de estados, retratos de fase. Estabilidade do movimento: Estabilidade global e local, conjuntos de atracção, superfícies de separação. Estabilidade num intervalo de tempo finito, estabilidade prática. Objectivos de controlo. Controlo em navegação, guiamento e manobrabilidade. Controlo por alimentação directa e realimentação. Controlo e observação de sistemas. Controlo por realimentação linear de variáveis de estado: método do posicionamento dos pólos, controlo LQG e . Controlo optimizado: formulação geral; tipos dos funcionais de custo, principio do máximo de Pontryagin e equação de Bellmann. Método de síntese de espaço de estados para controlo de máxima rapidez. Leis de controlo quase-optimizadas para a manobra de alteração do rumo. Revisão dos problemas de navegação e guiamento e os correspondentes métodos de solução.
Bibliografia
 • Lurie, A. I., 2002, Analytical Mechanics. Springer Verlag.
 • Lewandowski, E. M., 2004, Dynamics of marine craft: maneuvering and seakeeping. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
 • Lamb, H., 1968, Hydrodynamics. Dover Pub.
 • Friedland, B., 1986, Control System Design: An Introduction to State-Space Method. McGraw-Hill Publ.Co.
 • Fossen, T. I., 1994, Guidance and Control of OceanVehicles. John Wiley and Sons Ltd.
 • Arnold, V. I., 1989, Mathematical methods of classical mechanics. Springer.
 • Perez, T., 2005, Ship Motion Control, Springer
 • Kirk, D.E., 2004, Optimal Control Theory: an Introduction, Dover Publications, Mineola, N.Y.

Análise Avançada da Dinâmica de Navios
Corpo docente: Prof. Carlos Guedes Soares
Objectivos
O aluno adquire um conhecimento avançado sobre a teoria de escoamento potencial para o problema do comportamento dos navios em ondas, o que lhe dá as bases para compreender e trabalhar com os vários métodos teóricos e numéricos que existem. O objectivo dos métodos é o cálculo das respostas do navio em ondas, regulares e irregulares, incluindo: movimentos absolutos, relativos, acelerações, pressões hidrodinâmicas e esforços estruturais.
Programa
Teoria do comportamento do navio em ondas: formulação do problema hidrodinâmico; linearização do problema hidrodinâmico. Solução no domínio da frequência; forças de radiação, forças de excitação, forças de restituição, equações do movimento e equações dos esforços estruturais. Comparação dos diferentes métodos para calcular comportamento do navio em ondas. Métodos computacionais para calcular os coeficientes hidrodinâmicos bi-dimensionais e tri-dimensionais. Amortecimento não-linear em balanço. Respostas dos navios em ondas irregulares: características e representação das ondas irregulares. Dados de climatologia das ondas. Espectros de onda paramétricos. Respostas do navio em ondas irregulares, estatísticas dos máximos. Cálculo da operacionalidade de navios.
Bibliografia
 • Faltinsen, O., 1990, Sea Loads on Ships and Offshore Structures, Cambridge University Press
 • Lewis, E.V. (editor), 1989, Principles of Naval Architecture, Vol. III. Motions in Waves and Controllability, Society of Naval Architects and Marine Engineers

Avaliação de Riscos
Corpo docente: Prof. C. Guedes Soares e Prof. Ângelo Teixeira
Objectivos
Introduzir os métodos de análise qualitativa e quantitativa de riscos por forma que os alunos sejam capazes de representar e analisar sistemas complexos com os diferentes métodos de análise quantitativa de riscos.
Programa
Definição e quantificação do risco. Metodologia para a análise e gestão de riscos. Identificação dos perigos ou dos factores de risco. Aspectos qualitativos da análise de riscos. Análise preliminar dos perigos. Método de análise dos modos de falha e dos seus efeitos (FMEA). Estudo de perigo e operacionalidade (HAZOP). Árvore de Risco de Lapsos de Gestão (MORT). Análise de sistemas e construção de Árvores de Falha. Quantificação da análise de sistemas. Cálculos de Árvores de Falha com apoio informático. Árvores de Acontecimentos. Quantificação do risco em sistemas com acontecimentos dependentes. Quantificação da importância de componentes de um sistema. Análise de barreiras. Introdução às redes Bayesianas. Teoria de Decisão Bayesiana. Diagramas de influência e árvores de decisão. Incertezas na decisão. Redes Bayesianas para análise de riscos. Aplicações práticas de redes Bayesianas. Incorporação de factores humanos na análise de risco. Técnicas de avaliação da fiabilidade humana. Análise de tarefas. Análise e quantificação de erros humanos. Análise de consequências: Perda de vidas humanas, Quantificação de danos materiais. Métodos de Controlo de Riscos. Análises de custo-benefício e custo-eficácia de medidas de controlo. Critérios de Risco Tolerável e Aceitável. Percepção de Riscos e Aversão ao Risco.
Bibliografia
 • Aven, T., 2003, Foundations of Risk Analysis, Wiley
 • Bedford, T. and Cooke, R., 2001, Probabilistic Risk Analysis, Foundations and Methods, Cambridge University Press
 • Ayyub, B.M., 2003, Risk Analysis in Engineering and Economics, Chapman & Hall
 • Jensen, F. V., 1996, Introduction to Bayesian Networks, UCL Press
 • Kirwan, B., 1994, A Guide to Practical Human Reliability Assessment, Taylor & Francis
 • Firschhoff, B. et al, 1981, Acceptable Risk, Cambridge University Press

Fiabilidade de Sistemas
Corpo docente: Prof. C. Guedes Soares e Prof. Ângelo Teixeira
Objectivos
Conhecer os conceitos de fiabilidade de componentes e sistemas. Apresentar as técnicas de análise de fiabilidade de sistemas que permitem o projecto de sistemas de um ponto de vista de fiabilidade.
Programa
Introdução aos conceitos de fiabilidade de componentes e sistemas. Teoria da Fiabilidade: variáveis e funções características dos componentes e sistemas. Fiabilidade de componentes. Modelos probabilísticos de taxas de avaria. Taxas de falhas constantes e variáveis no tempo. Recolha e análise de dados: estimação de parâmetros a partir de dados. Ensaios de tempo de vida. Fiabilidade de componentes com solicitações e resistência. Introdução à fiabilidade estrutural. Fiabilidade de Sistemas. Análise qualitativa de sistemas: Método de Analise de Modos de Falhas, Método da Arvore de Falhas e Diagramas de Fiabilidade. Modelação de sistemas e calculo das fiabilidade de sistemas em série, paralelo e mistos. Projecto de sistemas com redundância activa e de reserva; redundância i/n e m/N; redundância em sistemas de alarme.
Bibliografia
 • Lewis, E. E., 1996, Introduction to Reliability Engineering, John Wiley & Sons
 • Arnljot, H. and Rausand, M., 1994, Systems Reliability Theory, John Wiley & Sons
 • Ang, H-S. and Tang, W.H., 1984, Probabilistic Concepts in Engineering Planning and Design, Vol. 2: Decision, Risk and Reliability, J. Wiley

Manutenção Baseada no Risco
Corpo docente: Prof. Yordan Garbatov
Objectivos
Fornecer conhecimentos sobre os riscos envolvidos nas várias decisões sobre o planeamento e execução da manutenção baseada nos resultados de inspecções ou de monitorização da condição de sistemas.
Programa
Formulação das decisões de manutenção: manutenção, reparação, substituição, inspecção, acompanhamento de condição. Manutenção centrada na fiabilidade. Substituição de equipamentos isolados e em grupo. Função dos sobressalentes e seu planeamento. Função das inspecções. Determinação do intervalo óptimo entre inspecções sob diferentes políticas. Técnicas de inspecção e de avaliação de condição. Custos associados às políticas de manutenção. Minimização dos custos de ciclo de vida associados às políticas de manutenção. Organização da Manutenção e planeamento de recursos.
Bibliografia
 • Blanchart, B. S., Verma, D. and Petersen, E. L., 1995, Maintainability, John Wiley & Sons
 • Jardine, A. K. S. and Tsang, A.H.C., 2006, Maintenance, Replacement and Reliability, CRC Press
 • Mobley, R. K., 2002, An Introduction to Predictive Maintenance, Butterworth-Heinemann
 • Moubray, J., 1995, Reliability Centred Maintenance, Butterworth Heinemann

Manutibilidade e Disponibilidade de Sistemas
Corpo docente: Prof. C. Guedes Soares and Prof. Ângelo Teixeira
Objectivos
Fornecer conhecimentos sobre os métodos para quantificar a manutibilidade e disponibilidade de sistemas.
Programa
Introdução à disponibilidade de componentes e sistemas mantidos. Manutibilidade. Modelos probabilísticos de sistemas reparáveis. Fiabilidade de sistemas mantidos. Disponibilidade. Quantificação da disponibilidade de sistemas mantidos através de cadeias de Markov. Utilização das redes de Petri como ferramenta de modelação e análise de sistemas dinâmicos. Análise estatística de dados de falhas. Identificação das distribuições de tempo de vida e duração de reparação. Ensaios de tempo de vida. Crescimento da fiabilidade. Disponibilidade em função das políticas de manutenção. Modelos de custos de manutenção. Métodos de simulação para o estudo do efeito de políticas de manutenção.
Bibliografia
 • Lewis, E., 1996, Introduction to Reliability Engineering, John Wiley & Sons
 • Ascher, H., Feingold, H., 1984, Repairable Systems Reliability, Marcel Dekker
 • Ebeling, C. E., 1997, An Introduction to Reliability and Maintainability Engineering, McGraw-Hill Int. Editions
 • Blanchart, B. S., Verma, D. and Petersen, E. L., 1995, Maintainability, John Wiley & Sons

Modelação de Incertezas
Corpo docente: Prof. C. Guedes Soares and Prof. Ângelo Teixeira
Objectivos
Fornecer os fundamentos da representação da variabilidade e incerteza através de modelos probabilísticos. Apresentar as técnicas de análise de dados e de modelação de opiniões de especialistas. Apresentar as técnicas de quantificar a incerteza, de combinar a incerteza de varias origens e de analisar a sensibilidade dos resultados.
Programa
Modelação probabilística da variabilidade e da incerteza. Interpretação clássica e Bayesiana das probabilidades. Descrição de variáveis aleatórias. Modelos Probabilísticos comuns. Estimação de modelos a partir de dados. Modelação da incerteza a partir de opiniões de especialistas. Elicitação e agregação de opiniões. Variabilidade na resposta de sistemas de engenharia em função da variabilidade ou incerteza dos dados de entrada. Modelação da variabilidade da resposta e da incerteza dos modelos. Técnicas de simulação de Monte-Carlo e de redução da variância. Avaliação da incerteza de modelos. Análise da sensibilidade de modelos.
Bibliografia
 • Benjamin, J. R. and Cornell, C. A., 1970, Probability, Statistics and Decision for Civil Engineers, McGraw-Hill, Inc., New York
 • Ang, H-S. and Tang, W.H., 1975, Probabilistic Concepts in Engineering Planning and Design, Vol. 1: Basic Principles, J. Wiley
 • Bedford, T. and Cooke, R., 2001, Probabilistic Risk Analysis, Foundations and Methods, Cambridge University Press
 • Ayyub, B.M., 2001, Elicitation of Expert Opinions for Uncertainty and Risks, CRC Press
 • Marseguerra, M. and Zio, E., 2004, Basics of Monte Carlo Method with Application to System Reliability, LiLoLe Verlag
 • Saltelli, S. Tarantola, Campolongo, F., Rato, M., 2004, Sensitivity Analysis in Practice, Wiley
 • Morgan M. G. and Henriou, M., 1990, Uncertainty, Cambridge University Press

Modelação e Análise da Agitação Marítima
Corpo docente: Prof. Carlos Guedes Soares
Objectivos
Ficar a conhecer os mecanismos de interacção da Atmosfera com o Oceano, em particular no seu efeito de geração de ondas marítimas de superfície. Ficar a conhecimento dos modelos numéricos de representação do processo de geração e propagação de vagas de vento. Ficar a conhecer os modelos probabilísticos que descrevem a aleatoriedade das vagas de vento e os métodos de análise de dados medidos.
Programa
Teoria das ondas de superfície. Modelos estocásticos e espectrais das ondas gravíticas. Mecanismos físicos de geração de ondas pelo vento e da evolução de sistemas de ondas. Interacção entre ondas, dissipação da energia das ondas em processos de superfície e na fricção no fundo. Pista de crescimento e curvas de crescimento das vagas. Efeito dos campos de vento não estacionários. Modelação numérica das vagas. Aplicações à reconstituição e a previsão. Princípios da assimilação de dados. Métodos de análise de registos de agitação marítima. Métodos de estimação do espectro escalar e direccional. Modelos probabilísticos de descrição de variabilidade a curto e longo prazo.
Bibliografia
 • Young, I. R.,1999, Wind Generated Ocean Waves, Elsevier
 • Komen, G. J. et al, 1994, Dynamics and Modelling of Ocean Waves, Cambridge University
 • Massel, S., 1996, Ocean Surface Waves: Their Physics and Prediction, World Scientific
 • Ochi, M.K., 1998, Ocean Waves the Stochastic Approach, Cambridge Univ. Press, Cambridge
 • Goda, Y., 2000, Random Seas and Design of Maritime Structures, World Scientific, Singapore

Projecto Avançado de Estruturas Navais
Corpo docente: Prof. Yordan Garbatov e Prof. José Gordo
Objectivos
Ficar a conhecer como se projectam as estruturas navais sujeitas à fadiga e resistência limite. Ficar familiarizado com o dimensionamento de fadiga e compressão recorrendo aos códigos de projecto.
Programa
Determinação da distribuição a longo prazo das solicitações de fadiga induzidas pelas ondas e outras cargas cíclicas. Determinação de tensões locais e factores de concentração de tensões. Métodos de cálculo da vida de componentes sujeitos a carregamentos cíclicos. Projecto de juntas soldadas solicitadas à fadiga. Comportamento não-linear de vigas-colunas e de placas sujeitas a carregamentos de compressão e combinado. Instabilidade estrutural, resistência máxima e residual de componentes e da estrutura primária de navios. Projecto de componentes estruturais sujeitos à compressão.
Bibliografia
 • Almar-Naess, A., 1985, Fatigue Handbook for Offshore Steel Structures, Tapir
 • Hughes, O. F., 1983, Ship Structural Design: A Rationally-Based, Computer-Aided, Optimisation Approach, New York: John Wiley and Sons
 • Reis, A. and Camotim, D., 2000, Structural Stability (in Portuguese), McGraw-Hill

Segurança Estrutural
Corpo docente: Prof. C. Guedes Soares e Prof. Ângelo P. Teixeira
Objectivos
Preparar os alunos para formular e resolver problemas de verificação da segurança de componentes e sistemas estruturais e introduzir o princípio de dimensionamento probabilistico. Os alunos deverão ficar aptos a resolver problemas de verificação de segurança com os métodos de fiabilidade estrutural e calcular os coeficientes parciais de segurança associados a um dado requisito estrutural.
Programa
Introdução à teoria da fiabilidade estrutural: segurança estrutural, incertezas; definição de estados limites; formulação do problema básico de fiabilidade estrutural. Modelação probabilística das incertezas associadas às previsões das acções e da resistência das estruturas. Modelos probabilísticos das acções: factores de combinação de acções. Métodos de análise de fiabilidade estrutural: métodos de fiabilidade de primeira e segunda ordem; métodos de superfície de resposta; simulação de Monte Carlo. Análise de Sensibilidades. Fiabilidade de sistemas estruturais: sistemas em série, paralelo e mistos; limites de fiabilidade de sistemas estruturais. Princípios do dimensionamento probabilístico: regulamentação do dimensionamento estrutural; factores parciais de segurança.
Bibliografia
 • Ferry Borges, J. and Castanheta, M., 1971, Structural Safety, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, 2nd Edition
 • Thoft-Christensen, P. and Baker, M. J., 1982, Structural Reliability Theory and its Applications, Springer-Verlag
 • Melchers, R. E., 1999, Structural Reliability, Analysis and Prediction, 2nd Edition John Wiley & Sons
 • Guedes Soares, C. (Ed.), 1997, Probabilistic Methods for Structural Design, Kluwer Academic Publishers; Dordrecht

Seminários de Investigação em Engenharia Naval
Corpo docente: Prof. C: Guedes Soares
Objectivos
Estudo da Metodologia de investigação e de recolha bibliográfica, planeamento da actividade de investigação e elaboração e apresentação de relatórios.
Programa
O aluno deverá escolher um tema sobre o qual escreverá um relatório com uma descrição do estado de conhecimentos, e uma proposta de um tema de investigação e da metodologia para o resolver. O trabalho deverá também ser apresentado oralmente num seminário.
Bibliografia
 • Emden, J. Van and Easteal, J., 1996, Technical Writing and Speaking ? An Introduction, The McGraw-Hill Companies
 • Kirkman, J., 1997, Guidelines for giving Effective Presentations, Ramsbury Books

Tópicos Avançados em Engenharia Naval
Corpo docente: Prof. C. Guedes Soares
Objectivos
Adquirir um conhecimento aprofundado num tema específico através de um estudo individual orientado.
Programa
Desenvolver um trabalho individual de síntese envolvendo a aplicação de conceitos e métodos próprios ao estudo de um problema específico. O tema do trabalho será definido pelo Orientador Cientifico com o acordo do Coordenador do Programa de Doutoramento. O aluno escreverá um relatório com uma descrição do estado de conhecimentos, a formulação do problema a estudar, a metodologia para o resolver e o resultado das análises e estudos efectuados. O trabalho deverá também ser apresentado oralmente.
Bibliografia
 • Emden, J. Van and Easteal, J., 1996, Technical Writing and Speaking ? An Introduction, The McGraw-Hill Companies
 • Kirkman, J., 1997, Guidelines for giving Effective Presentations, Ramsbury Books