Missão
O Núcleo de Energias Marinhas e Estruturas Hidráulicas está empenhado no desenvolvimento de tecnologias ou soluções de ponta respeitadoras do ambiente, sustentáveis, rentáveis e fiáveis para explorar eficazmente os recursos hídricos e o seu vasto potencial, incluindo o aproveitamento das energias renováveis marinhas e hidroelétricas, bem como para proteger infraestruturas essenciais, bens e populações dos riscos naturais e promover a resiliência face às alterações climáticas, a longo prazo. As atividades de investigação centram-se em: avaliação de energias renováveis marinhas e hidroelétricas, desenvolvimento e ensaio de tecnologias de conversão de energia marinha, conceção e ensaio de estruturas flutuantes ou fixas ao fundo marinho, aquacultura e sistemas de amarração, avaliação de riscos e análise de fiabilidade, intervenções de proteção costeira, soluções baseadas na Natureza, conceção de quebramares e portos, avaliação e mitigação de riscos costeiros, vias de adaptação às alterações climáticas, engenharia de barragens, entre outros. Além disso, o Núcleo pretende fornecer conhecimentos de ponta e contribuições inovadoras para a conceção de estruturas hidráulicas em geral, incluindo barragens, pontes, proteções contra erosões localizadas, redes de abastecimento de água, sistemas de drenagem de água, estruturas offshore, estruturas costeiras, entre muitos outros exemplos, através de modelação física e numérica. As linhas de investigação do grupo visam estar alinhadas com a estratégia do Pacto Ecológico Europeu e com os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas, bem como promover a transferência de conhecimentos para a competitividade das partes interessadas que lidam com a conceção, operação, manutenção e gestão de estruturas hidráulicas e de energia marinha.
Experiência
As principais áreas de investigação são o desenvolvimento, a modelação, a conceção e a otimização de tecnologias e soluções para uma vasta gama de aplicações fluviais, costeiras e offshore. Estas vão desde a avaliação e conversão de energias renováveis marinhas até novas intervenções costeiras verde-cinzentas capazes de suportar a dureza do ambiente marinho num contexto de alterações climáticas. O Núcleo também se concentra na investigação para fins múltiplos de infraestruturas hidráulicas, tais como aquacultura combinada com energia eólica offshore, energia solar e das ondas, entre outros exemplos. O Núcleo possui uma vasta experiência na conceção, teste e desenvolvimento otimizados de estruturas hidráulicas em geral, desde o ambiente fluvial ao offshore. Isto é possível devido à experiência de topo do grupo tanto em modelação física, com modelos à escala reduzida testados em instalações experimentais de ponta (tanque de ondas, canal de ondas e correntes), como em modelação numérica, através da aplicação de uma vasta gama de códigos numéricos hidrodinâmicos e morfodinâmicos (e.g, Delft3D, X-Beach, SWASH, Reef3D, HEC-RAS, PLAXIS 2D e 3D), bem como códigos baseados em teoria de escoamento potencial e modelos CFD avançados para avaliar a interação e a dinâmica solo-fluido-estrutura (por exemplo, BIEM, RANS, SPH, Flow 3D). Estão também incluídos modelos estatísticos fluviais e metoceânicos para a previsão multivariada de fenómenos extremos (R, Python). Uma abordagem integrada do ciclo completo da água está também no âmbito do grupo, nomeadamente no que diz respeito à investigação sobre qualidade da água, reutilização da água e outros tópicos relacionados com a engenharia e o ambiente.
Instalações e Equipamento
As principais atividades são desenvolvidas no Laboratório de Hidráulica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. As instalações incluem um canal de correntes com inclinação ajustável, com 17 m de comprimento, 40 cm de largura e 60 cm de altura, que é utilizado principalmente para estudos de dinâmica de fluidos e transporte de sedimentos. Existe também um canal de ondas e correntes de 32,3 x 1,0 x 1,0 m, equipado com uma pá do tipo-pistão que permite o fluxo combinado de ondas e correntes, para estudar modelos físicos 2D de estruturas costeiras, transporte de sedimentos e fundações offshore sob estados-de-mar regulares e irregulares. Para modelos 2D e 3D, existe um tanque de ondas com 28 m de comprimento, 12 m de largura e uma altura de 1,2 m, com um poço central que permite aumentar a profundidade da água para 2,5 m. Está equipada com um sistema de geração multielemento de ondas, do tipo-pistão, capaz de reproduzir ondas regulares ou estados-de-mar irregulares, incluindo ondas multidirecionais. O tanque de ondas tem sistemas de absorção ativa e passiva para reduzir a reflexão das ondas. O equipamento auxiliar inclui sondas resistivas, sensores de pressão, um sistema de monitorização de movimentos Qualisys, um LDA e ADVs, um scanner a laser 3D, células de carga e bombas hidráulicas, uma impressora 3D, entre outros. Existem ainda inúmeros modelos simplificados, desde um canal de ondas em miniatura a circuitos hidráulicos, disponibilizados para exposição e palestras a visitantes e/ou alunos.
Unidades de investigação e responsáveis por unidade:
Alterações Climáticas (Francisco Taveira Pinto)
Energia Marinha (Paulo Rosa Santos)
Estruturas e Fundações Offshore (Tiago Fazeres Ferradosa)
Soluções Baseadas na Natureza (Luciana das Neves)
Modelação Numérica (Francisco Taveira Pinto)
Estruturas Costeiras e Portuárias (Francisco Taveira Pinto)
Métricas Principais (últimos 5 anos)
Número de projetos financiados: 18 projetos de I&D
Financiamento total obtido: mais de 5 milhões de euros
Número de Teses de Doutoramento: 14 (+ 16 em curso)
Número de Teses de Mestrado: 72
Artigos publicados indexados: mais de 200
Número de artigos em conferências internacionais e nacionais: mais de 230