AULA 02

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CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA: PORTOS E VIAS NAVEGÁVEIS 
AULA - 02 
 
 
 
 
 
 
RIBEIRÃO PRETO 
2018 
DISCIPLINA – PORTOS E VIAS NAVEGÁVEIS 
 
Universidade Paulista – Campus Ribeirão Preto Página 2 
 
 
PREFÁCIO 
 
 Este material versa sobre aspectos relacionados com os conceitos e informações 
básicas de Portos e Vias Navegáveis, com ênfase especial ao transporte de cargas 
pelas vias navegáveis, portos e ancoradouros. 
O texto foi organizado e apresentado tendo como objetivo principal auxiliar o 
aluno da disciplina no aprendizado dos conceitos e técnicas elementares relacionados 
a Portos e Vias Navegáveis, supondo que seja o primeiro contato do aluno com o tema, 
servindo como uma referência bibliográfica básica e complementar às aulas teóricas. 
Este texto foi elaborado a partir de conhecimentos gerados e difundidos por 
intermédio de outras fontes e publicações especializadas, não se pretendendo 
aprofundar os tópicos além do grau de conhecimento adequado para uma disciplina 
semestral no nível de graduação. 
As obras utilizadas para a compilação deste material estão devidamente 
apresentadas nas referências bibliográficas no final deste material, permitindo ao aluno, 
consultar as obras dos autores originais na íntegra, quando necessário e para um estudo 
mais aprofundado de cada tema aqui abordado. 
Espera-se que através deste material de apoio, que os alunos consigam 
estabelecer os conceitos sobre vias navegáveis, obras de transporte marítimo e 
conceitos hidráulicos. 
Este material será disponibilizado em formato pdf, aos alunos da disciplina 
Portos e Vias Navegáveis, para que seja livre a impressão individual parcial ou integral 
do material. Dependendo da abrangência do tema, constam os exercícios propostos no 
final de cada módulo, como forma de aprendizagem e fixação dos conceitos. 
 
Boa leitura, bons estudos! 
 
Prof. Dr. Marcelo Augusto Amancio 
Disciplina: Portos e Vias Navegáveis 
UNIP – Campus Ribeirão Preto 
engcivilunip17@gmail.com 
 
DISCIPLINA – PORTOS E VIAS NAVEGÁVEIS 
 
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CONCEITOS BÁSICOS DE VENTOS E CORRENTES MARÍTIMAS 
 
1–Introdução 
Um elemento de primordial Importância para o projeto das obras marítimas 
e acostáveis é a avaliação das ações que os navios e embarcações podem exercer 
sobre estas obras. Estas ações caracterizam-se basicamente pelos esforços que os 
navios transmitem as obras durante as manobras de atracação e os esforços de fixação 
dos mesmos. 
Sob o primeiro aspecto, devemos considerar o impacto que os navios 
exercem contra as obras de acostagem com a consequente transmissão da energia 
cinética do navio a obra e sua transformação em energia de deformação das estruturas 
e das defensas. 
Quanto ao segundo aspecto, ou seja, os esforços de fixação dos navios as 
obras de acostagem, devemos levar em consideração a ação dos ventos, ondas e 
correntes marítimas sobre os mesmos. Estimados estes esforços, servirão de base para 
verificar a estabilidade e dimensionar as estruturas de amarração. 
Como base aos aspectos acima relacionados, outro ponto a ser 
devidamente analisado são às dimensões e características dos principais tipos de 
navios e seus movimentos que veremos no próximo tópico. 
 
2 – Principais Dimensões, Características e tipos de Cascos das 
Embarcações. 
 
Para a elaboração de projetos de obras acostáveis é necessário 
conhecermos algumas das características básicas dos navios que operam nas 
instalações. A seguir são apresentadas as principais dimensões e características dos 
navios: 
L – comprimento total - distância entre os pontos extremos do navio, no sentido do 
seu eixo, em metros; 
B – Boca (largura): É a dimensão máxima transversal do navio, em metros; 
D – Pontal: altura total do casco do navio, em metros; 
d – Calado: É a dimensão entre a quilha e a linha de água, quando o navio flutua; 
O lastro é a expressão do transporte marítimo, que significa água que é 
posta nos porões para dar peso e equilíbrio ao navio, quando está sem carga, a fim de 
manter a estabilidade às embarcações quando elas estão navegando sem cargas. 
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W – deslocamento - peso do volume de água deslocado pelo navio (em carga, em 
lastro, em vazio), em toneladas métricas; 
Dw – Deadweight (peso morto): diferença entre o deslocamento em carga e em vazio; 
De acordo com a definição, a tonelagem DW, corresponde ao peso total de 
carga, passageiros, tripulação, combustível e lastro que o mesmo poderá transportar, 
quando totalmente carregado. A Figura 01 faz uma apresentação destas dimensões: 
 
 
Figura 01 – Principais dimensões e características dos navios 
 
 
Para efeito de projetos de obras acostáveis, é essencial conhecer as 
posições limites de flutuação dos navios. Neste sentido, são adotados dois parâmetros 
relacionados ao conceito de calado, conforme Figura 02: 
- O calado máximo (dL), com o navio carregado; 
 
- O calado mínimo (dB), com o navio não carregado e em condição de lastro. 
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Figura 02 – Posições limites das flutuações dos navios. 
 
A posição limite mais baixa é dada para o caso do navio carregado com o 
calado máximo dmáx. Já a posição limite mais alta, corresponde ao caso do navio em 
carga mínima, ou seja, em lastro. Estas posições influenciam no gabarito dos 
equipamentos das obras de acostagem. O termo Kl é a medida perpendicular da 
distância da quilha ao fundo oceânico, com o navio na condição de lastro. Já o termo Kc 
é a medida perpendicular da distância da quilha ao fundo oceânico, com o navio na 
condição carregado. 
A seguir são apresentadas as Tabelas de 01 a 03, com as principais 
características dos navios petroleiros, carga geral e de passageiros respectivamente. 
 
Tabela 01 – Principais características e dimensões de um navio Petroleiro. 
W(t) DW(t) L(m) B(m) D(m) d(m) 
20.000 15.000 155 19,5 11,5 9,0 
40.000 31.000 190 26,0 13,5 10,5 
60.000 46.000 220 30,0 16,0 12,0 
80.000 61.000 240 33,0 17,2 13,0 
100.000 76.000 260 36,0 18,3 13,8 
120.000 95.000 270 38,0 19,5 14,5 
150.000 122.000 290 42,0 21,5 16,0 
200.000 165.000 315 46,0 23,0 17,0 
280.000 250.000 330 52,0 28,0 21,0 
 
 
 
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Tabela 02 – Principais características e dimensões de um navio Carga Geral. 
W(t) DW(t) L(m) B(m) D(m) d(m) 
5.000 3500 100 14 8,0 6,0 
10.000 7500 120 16 10,0 7,0 
15.000 11000 140 18 12,0 8,0 
20.000 15000 155 20 13,5 9,0 
30.000 22000 175 22 14,0 10,0 
40.000 30000 195 24 15,0 11,0 
 
Tabela 03 – Principais características e dimensões de um navio Passageiro. 
W(t) DW(t) L(m) B(m) D(m) d(m) 
10.000 3.500 140 19 12,0 7,0 
20.000 7.000 180 24 14,0 8,2 
30.000 10.000 210 26,5 16,0 9,0 
50.000 13.000 255 31 18,5 10,5 
70.000 15.400 290 34 20,6 11,6 
 
Na tabela acima, o termo d, correspondem ao calado dos navios em carga. 
Para termos uma estimativa do calado em vazio (lastro), utiliza-se a seguinte expressão: 
 
𝑑 =
𝑊 − 𝐷𝑊
𝑊
× 𝑑 
sendo: 
W – deslocamento - peso do volume de água deslocado pelo navio (em carga, em 
lastro, em vazio), em toneladas métricas; 
Dw – Deadweight (peso morto): diferença entre o deslocamento em carga e em vazio; 
d – Calado: É a dimensão entre a quilha e a linha de água, quando o navio flutua; 
 
A posição limite mais baixa (mínima) é dada para o caso do navio carregado, 
com o calado Dmáx e em condições de nível mínimo de água (maré baixa). 
Do ponto de vista estrutural, o casco de um navio representa o seu elemento 
principal, e apesar de não ter uma forma específica, o casco tem de ser projetado de 
acordo com a finalidade de uso desse navio.O casco de um navio tem um plano de simetria, que deve ser definido pela 
sua quilha. Existem diversos tipos de casco, que podem variar de acordo com o tipo de 
navio de transporte e também com a maior modernidade deste. 
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Uma vez que hoje em dia se assiste a grandes avanços técnicos, vão sendo 
descobertas formas mais adequadas e mais eficazes para melhorar as características 
das embarcações. Os tipos de embarcação mais comum são os seguintes: 
- Embarcações com proa arredondada; 
- Embarcações com cascos com bulbos; 
- Embarcações com cinto de lastro quadrado ou circular; 
- Embarcações com bordo baixo; 
- Embarcações com bordo alto; 
- Embarcações com porta na popa; 
- Embarcações com reservatórios; 
- Embarcações com saliências. 
Estes modelos são geralmente mais utilizados para uma finalidade 
específica de cada navio. A estabilidade, resistência mínima à propulsão e mobilidade 
dependem da forma e características hidrodinâmicas do casco do navio, fato pelo qual 
o dimensionamento e projeto deste elemento é uma parte extremamente importante da 
construção dos navios pela engenharia náutica. 
A flutuabilidade e estanqueidade são também fatores com grande influência 
no projeto, de forma a que seja garantida a segurança e estabilidade de navegação 
destas embarcações. 
As embarcações devem também resistir aos esforços produzidos pelo peso 
da carga, assim como ao balanço produzido pela agitação das correntes marítimas. 
 
2.1 – Embarcações com proa arredondada 
Geralmente as embarcações que têm esta configuração de proa são os 
grandes navios de cruzeiro assim como os navios porta-contentores, como os que se 
podem ver na Figura 03. 
 
Figura 03 – Exemplos de navios com proa arredondada. 
 
2.2 – Embarcações com cascos com Bulbos 
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Este tipo de embarcações apresenta um bulbo na proa, tal como se observa 
na Figura 04. 
Este bulbo é colocado abaixo da linha de água na proa e é uma 
característica que foi utilizada mais frequentemente a partir dos anos 60 do século XX. 
A principal vantagem da sua utilização é diminuir a resistência hidrodinâmica 
causada pela formação de ondas, com importante redução no consumo de combustível 
e diminuindo o efeito de arrasto. 
 
Figura 04 – Embarcação com Bulbo na proa. 
 
2.3 – Embarcações com cinto de lastro quadrado ou circular 
Este tipo de embarcação tem geralmente um cinturão de lastro à sua volta, 
de forma a aumentar a sua estabilidade de navegação. No entanto este cinturão pode 
aumentar o deslocamento do navio, aumentando a sua resistência hidrodinâmica. 
São muito comuns em catamarãs e ferries. Na Figura 05 pode ser vista esta 
característica dos cascos dos navios. 
 
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Figura 05 – Embarcação com cinto de lastro. 
 
2.4 – Embarcações com bordo baixo 
Este tipo de embarcação, como os representados na Figura 06, 
apresentam bordos muito baixos quando estão na sua capacidade máxima de 
carregamento. Geralmente as embarcações que apresentam esta configuração 
são petroleiros de cabotagem, cargueiros e algumas barcaças. A maioria dos 
navios fluviais apresenta esta configuração. 
 
Figura 06 – Embarcação com bordo baixo. 
 
2.5 – Embarcações com bordo alto 
Usualmente, navios de cruzeiro, ferries e alguns navios de 
contentores apresentam bordos altos, tal como pode ser visto na Figura 07. Esta 
característica torna as manobras de acostagem extremamente difíceis quando 
ocorrem condições atmosféricas desfavoráveis. 
Estas embarcações têm bordos altos de forma a criar mais espaço 
para transporte de mercadorias na vertical, mantendo a estabilidade de 
navegação. 
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Figura 07 – Embarcação com bordo alto. 
 
2.6 – Embarcações com Porta na Popa 
Estas embarcações apresentam a presença de uma porta na popa 
(seção traseira da embarcação) que permitem um descarregamento do material 
transportado através de uma rampa. Estas portas podem existir também nas 
laterais do navio. Na Figura 08 podem ser observados exemplos de portas 
localizadas em diferentes pontos dos navios. 
 
Figura 08 – Embarcações com porta lateral e na popa. 
 
 
 
 
 
2.7 – Embarcações com Reservatórios 
Este tipo de embarcação é geralmente destinado ao transporte de 
gás, ou petróleo. Estes materiais obrigam a que nas manobras de acostagem 
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não sejam exercidas grandes pressões no casco dos navios. Na Figura 09 pode-
se ver um navio como reservatórios para o transporte de gás. 
 
Figura 09 – Embarcações com reservatório. 
 
2.8 – Embarcações com Saliências 
Este tipo de navio, representado na Figura 10, apresenta saliências 
na proa ou na popa, tais como plataformas de mergulho ou de trabalho. 
Nas manobras de acostagem destes navios é importante que estas 
saliências não fiquem colocadas entre as defensas, sob o risco de causar 
grandes danos tanto a estas como também ao próprio navio. 
 
Figura 10 – Embarcações com saliências na proa ou popa. 
 
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3 – Esforços de Acostagem e Amarração 
 
Dentre os parâmetros mais importantes para o projeto estrutural das obras 
portuárias e acostáveis estão os esforços devido à acostagem e a amarração das 
embarcações. 
Os esforços de acostagem são determinados pela ação de impacto das 
embarcações por ocasião da atracação, ao passo que os esforços de amarração, são 
determinados de forma predominantes, pela ação dos ventos e correntes marítimas as 
embarcações atracadas. 
Para o estudo dos estudos de impacto das embarcações contra as 
estruturas acostáveis, baseando-se na transmissão de energia cinética das 
embarcações à obra e sua transformação em energia de deformação das defensas e 
das estruturas. Neste processo intervêm perdas e dissipações diversas que são levadas 
em consideração. 
A ação dos ventos e correntes marítimas sobre as embarcações atracadas 
e sua transformação em esforços nos cabos de amarração e fixação são avaliados 
através de formulação específica de Hidrodinâmica Clássica. 
As informações básicas para o projeto dos sistemas de defensas das obras 
acostáveis são fornecidas pelo estudo do impacto das embarcações contra as estruturas 
de atracação. Ao tocar a estrutura de acostagem, a embarcação transmite a ela parte 
da energia cinética de que esta animado. O restante desta energia será empregado no 
movimento de rotação da embarcação, entorno do ponto de impacto e em dissipações 
diversas. 
O objetivo da análise é determinar qual a parcela de energia cinética que é 
efetivamente transmitida às obras de acostamento. 
 
3.1 – Choque das Embarcações contra as obras de Acostamento 
Ao chocar-se com a obra de acostamento, numa primeira fase, a 
embarcação deforma as defensas (incluímos também a deformação da própria 
estrutura) até que a velocidade do seu ponto de contato decresça a zero. 
No instante preciso em que a velocidade se anula e se estabelece contato 
entre a embarcação e o cais, este transmite a embarcação uma percussão e recebe 
dele igual e contrária. 
Esta percussão transmitida ao navio faz com que o mesmo mude 
instantaneamente seus parâmetros de velocidade e movimento. Ao terminar a 
percussão a embarcação terá perdido parte de sua energia cinética utilizada na 
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deformação das defensas. A deformação máxima das defensas, esta associada a um 
esforço que deve serabsorvido pela estrutura do acostamento. A representação do 
momento de acostagem de uma embarcação no cais, pode ser observada na Figura 03. 
 
Figura 03 – Representação do momento de acostagem de uma embarcação no cais. 
 
 
3.2 – Forças Devido ao Vento e Correntes marítimas sobre as embarcações 
 
Uma estimativa das forças produzidas pelas correntes marítimas ou fluviais 
sobre as embarcações atracados constitui importante subsídio para a avaliação dos 
esforços nas estruturas de amarração das obras acostáveis. 
Aos esforços devido aos ventos e correntes, somam-se os esforços nas 
estruturas de amarração produzidos pelos movimentos do mar, que são de natureza 
dinâmica e de difícil avaliação prática. 
A seguir serão apresentadas algumas formulações para a avaliação das 
forças devido aos ventos e correntes, baseado nos conceitos de Hidrodinâmica e 
critérios estáticos. 
Conforme os conceitos de Mecânica dos Fluidos, a força global exercida por 
um fluído em movimento por um obstáculo é dada pela seguinte equação: 
 
𝐹 = 𝑘 ×
1
2
× 𝜌 × 𝑣 × 𝐴 (1) 
sendo: 
F – força global (fluído em movimento); 
𝜌 (rho) – densidade do fluído; 
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v – velocidade de escoamento do fluído; 
A – área exposta do obstáculo, normalmente à direção do escoamento; 
k – coeficiente de forma; 
Com as devidas adaptações, a fórmula acima pode ser aplicada à avaliação 
das forças de vento e das correntes sobre os navios. 
 
3.2.1 – Forças devido ao vento 
No caso do vento, 𝜌 é a densidade do ar e teremos: 
𝜌 = 
𝛾
𝑔
 
𝛾 (gama) – peso específico do ar 1,225 kfg/m3 e g – 9,81 m/s2, assim sendo: 
 
𝜌 = 
1
8
 (2) 
 
Substituindo as equação (2) em (1) temos: 
 
𝐹 = 𝑘 ×
1
16
× 𝑣 × 𝐴 (3) 
sendo: 
Fv – força global (força do vento) kgf; 
v – velocidade do vento em m/s; 
Av – área da embarcação exposta ao vento em suas respectivas direções em m2 (Figura 
03); 
Kv – coeficiente de forma, referido ao vento. 
Nestas condições, baseado nos conceitos de oceanografia, considera-se 
normalmente o valor de kv = 1,2. 
 
Figura 03 – Representação de áreas de uma embarcação expostas ao vento. 
 
 
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Definidas as áreas transversais e longitudinais das embarcações expostas 
ao vento e substituindo na equação 3 temos: 
𝑭𝒗𝒍 = 𝒌𝒗 ×
𝟏
𝟏𝟔
× 𝒗𝟐 × 𝑨𝒗𝒍 
 
𝑭𝒗𝒕 = 𝒌𝒗 ×
𝟏
𝟏𝟔
× 𝒗𝟐 × 𝑨𝒗𝒕 
 
sendo: 
Fvl e Fvt – força do vento em kgf, nas direções longitudinais e transversais 
respectivamente; 
Avl e Avt – áreas da embarcação expostas ao vento, no sentido longitudinal e transversal 
respectivamente; 
 
 
3.2.2 – Forças devido as correntes marítimas 
Para estimar as forças devido à ação das correntes marítimas, é novamente 
aplicado o conceito de densidade do fluído (𝜌). 
 
 
 
 
 
𝜌 = 
𝛾
𝑔
 
 
𝛾 (gama) – peso específico do ar 1034 kfg/m3 (água do mar) e g – 9,81 m/s2, assim 
sendo: 
 
1
2
× 𝜌 =
1
2
×
1034
9,81
≅ 52,70 (4) 
 
Substituindo as equação (4) em (1) temos: 
 
𝐹 = 𝑘 × 52,7 × 𝑣 × 𝐴 (5) 
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sendo: 
Fc – força global (força da corrente marítima) kgf; 
v – velocidade da corrente marítima em m/s; 
Ac – área da embarcação exposta a corrente marítima em suas respectivas direções em 
m2 (Figura 04); 
kc – coeficiente de forma; 
 
 
Figura 04 – Representação de áreas de uma embarcação expostas a corrente marítima 
 
 
Levando-se em condições as áreas de incidência transversal e longitudinal 
das correntes marítimas, obtemos as seguintes formulações: 
 
𝑭𝒄𝒍 = 𝒌𝒄𝒍 × 𝟓𝟐, 𝟕𝟎 × 𝒗
𝟐 × 𝑨𝒄𝒍 
 
𝑭𝒄𝒕 = 𝒌𝒄𝒕 × 𝟓𝟐, 𝟕𝟎 × 𝒗
𝟐 × 𝑨𝒄𝒕 
 
 
sendo: 
Fcl e Fct – força da corrente marítima em kgf, nas direções longitudinais e transversais 
respectivamente; 
Acl e Act – áreas da embarcação expostas a corrente marítima, no sentido longitudinal e 
transversal respectivamente; 
Kcl e kct – são coeficientes de forma longitudinais e transversais, respectivamente; 
 
É usual adotar coeficientes de forma diferentes nos sentidos longitudinais e 
transversais, levando em conta o fato de que as condições hidrodinâmicas são 
essencialmente diferentes em cada caso. No sentido longitudinal, a forma do casco é 
alongado, opondo menor resistência ao fluxo das correntes do que no caso do fluxo 
transversal a embarcação. A profundidade da bacia de atracação também apresenta 
acentuada influência no valor dos coeficientes de forma. 
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Para os coeficientes de forma, referente à corrente marítima, adotamos as 
seguintes formulações: 
𝒌𝒄𝒍 = 𝟏 +
𝒅
𝑯
 
 
𝒌𝒄𝒕 = 𝟏 + 𝟏 +
𝒅
𝑯
𝟑
 
 
sendo: 
d – calado da embarcação (carregado ou em lastro); 
H – profundidade da bacia portuária; 
 
Com base no cálculo do conjunto das forças (vento e correntes marítimas) 
é possível estimar as cargas nas cabeças de amarração das embarcações no cais e 
seguindo manuais de dimensionamento específicos é possível realizar a projeção 
destes dispositivos. 
 
 
 
 
 
 
 
EXERCÍCIO PROPOSTO 
 
Você como engenheiro civil faz parte de uma equipe de dimensionamento 
de um novo cais portuário. Sabe-se que o navio padrão de projeto é um petroleiro com 
60.000 (t) de deslocamento e suas dimensões de uso (em metros), de lastro e de carga, 
são representadas no esquema abaixo. 
Considerando a profundidade da bacia portuária de 13,00m, a velocidade 
do vento de 34 m/s e a velocidade da corrente marítima de 0,5 m/s (1 nó), determine o 
conjunto de forças devido aos ventos e as correntes marítimas atuantes no navio, para 
posterior dimensionamento dos dispositivos de amarração. 
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REFERÊNCIAS BIBLIIOGRÁFICAS 
 
ALFREDINI, P. Obras e Gestão de Portos e Costas. São Paulo, Edgard Blucher, 2015. 
ANTAQ – Agência Nacional de Transportes Aquaviários, disponível em:< 
http://portal.antaq.gov.br/> 
AZEVEDO NETO. J, M et al. Manual de Hidráulica. São Paulo, Edgard Blucher, 2014. 
BAPTISTA, M.; LARA, M. Fundamentos de engenharia hidráulica. Belo Horizonte: 
UFMG, 2014. 
LEAL, M. M. G. G. Dimensionamento de Defensas Marítimas. Faculdade de 
Engenharia, Universidade do Porto. Portugal, 2011. 
DISCIPLINA – PORTOS E VIAS NAVEGÁVEIS 
 
Universidade Paulista – Campus Ribeirão Preto Página 19 
 
MAGALHÃES, P. S. B. Transporte Marítimo: cargas, navios, portos e terminais. São 
Paulo, Aduaneiras, 2011. 
SILVA. J. C. S. Portos e Vias Navegáveis. UNIFIA – Departamento de Engenharia 
Civil, 2013.