Investigadores del MIT desarrollan generadores de vórtices para reducir las emisiones de los barcos

Banco de pruebas del generador Vortex en el MIT (Foto: MIT)

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han demostrado que los generadores de vórtices en forma de cuña fijados al casco de un barco pueden reducir la resistencia en el agua hasta en un 7,5%.

Esto puede reducir los costos de combustible y las emisiones generales, lo que ayudaría a cumplir los objetivos de la Organización Marítima Internacional (OMI) de reducir la intensidad de carbono del transporte marítimo internacional hasta en un 40% para 2030, en comparación con los niveles de 2008.

El artículo relacionado, 'Reducción de la resistencia neta en buques y vehículos de alto coeficiente de bloque utilizando generadores de vórtices', se presentó en la Convención Marítima 2025 de la Sociedad de Arquitectos Navales e Ingenieros Marinos en Norfolk, Virginia.

Los investigadores —José del Águila Ferrandis, Jack Kimmeth y Michael Triantafyllou del MIT Sea Grant y el Departamento de Ingeniería Mecánica, junto con Alfonso Parra Rubio y Neil Gershenfeld del Centro de Bits y Átomos— determinaron la forma y el tamaño optimizados del generador de vórtices utilizando una combinación de dinámica de fluidos computacional (CFD) y métodos experimentales guiados por métodos de optimización de IA.

El equipo primero estableció tendencias paramétricas a través de un extenso análisis CFD y luego probó múltiples cascos a través de prototipos rápidos para validar los resultados experimentalmente.

Se produjeron y probaron modelos a escala de un casco axisimétrico con cola desnuda, una cola con generadores de vórtices de ala delta y una cola con generadores de vórtices de cuña. El equipo identificó los generadores de vórtices de cuña como la forma clave que podría lograr la mejor reducción de la resistencia aerodinámica.

Mediante la visualización del flujo, los investigadores observaron que la resistencia se reducía al retrasar la separación del flujo turbulento, lo que facilitaba el flujo del agua a lo largo del casco del barco y reducía la estela. Esto también permite que la hélice y el timón funcionen con mayor eficiencia en un flujo uniforme.

“Documentamos por primera vez experimentalmente una reducción del combustible requerido por los barcos que utilizan generadores de vórtices, estructuras relativamente pequeñas en forma de cuña fijadas en un punto específico del casco del barco”, explicó Michael Triantafyllou, profesor de Ingeniería Mecánica y director del MIT Sea Grant.

Los generadores de vórtices ya se utilizan en el borde de ataque de las alas de los aviones para mejorar la sustentación y retrasar la entrada en pérdida. Este estudio es el primero en demostrar que los generadores de vórtices pueden aplicarse para reducir la resistencia aerodinámica en buques comerciales.

La adaptabilidad modular de los generadores de vórtices de cuña permitiría la integración en una amplia gama de tipos de casco, incluidos graneleros y petroleros, y los dispositivos pueden sinergizarse con, o incluso reemplazar, tecnologías existentes como estatores de pre-remolino (aletas fijas montadas delante de las hélices), mejorando el rendimiento general del sistema.

Los investigadores estiman que la instalación de generadores de vórtices en un granelero Newcastlemax de 300 metros que opera a 14,5 nudos en una ruta transpacífica resultaría en "emisiones significativamente reducidas" y aproximadamente 750.000 dólares en ahorros anuales de combustible.