Pesquisadores do MIT desenvolvem geradores de vórtices para reduzir as emissões de navios.

Plataforma de teste de gerador de vórtice no MIT (Foto: MIT)

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) demonstraram que geradores de vórtices em forma de cunha, acoplados ao casco de um navio, podem reduzir o arrasto na água em até 7,5%.

Isso pode reduzir os custos de combustível e as emissões totais, contribuindo para o alcance das metas da Organização Marítima Internacional (OMI) de reduzir a intensidade de carbono do transporte marítimo internacional em até 40% até 2030, em comparação com os níveis de 2008.

O artigo relacionado, intitulado "Redução do arrasto líquido em navios e veículos com alto coeficiente de bloco utilizando geradores de vórtices", foi apresentado na Convenção Marítima de 2025 da Sociedade de Arquitetos Navais e Engenheiros Marítimos (SNME) em Norfolk, Virgínia.

Os pesquisadores — José del Águila Ferrandis, Jack Kimmeth e Michael Triantafyllou do MIT Sea Grant e do Departamento de Engenharia Mecânica, juntamente com Alfonso Parra Rubio e Neil Gershenfeld do Center for Bits and Atoms — determinaram a forma e o tamanho otimizados do gerador de vórtices usando uma combinação de dinâmica de fluidos computacional (CFD) e métodos experimentais guiados por métodos de otimização de IA.

A equipe primeiro estabeleceu tendências paramétricas por meio de extensa análise CFD e, em seguida, testou vários cascos através de prototipagem rápida para validar os resultados experimentalmente.

Foram produzidos e testados modelos em escala de um casco axissimétrico com cauda nua, cauda com geradores de vórtices em forma de asa delta e cauda com geradores de vórtices em forma de cunha. A equipe identificou os geradores de vórtices em forma de cunha como a forma ideal para alcançar o melhor nível de redução de arrasto.

Utilizando a visualização do fluxo, os pesquisadores puderam observar que o arrasto foi reduzido ao retardar a separação do fluxo turbulento, permitindo que a água fluísse mais suavemente ao longo do casco do navio e diminuindo o rastro atrás da embarcação. Isso também permite que a hélice e o leme funcionem com mais eficiência em um fluxo uniforme.

“Documentamos experimentalmente, pela primeira vez, uma redução no consumo de combustível de navios que utilizam geradores de vórtices, estruturas relativamente pequenas em forma de cunha fixadas em um ponto específico do casco do navio”, explicou Michael Triantafyllou, professor de Engenharia Mecânica e diretor do MIT Sea Grant.

Os geradores de vórtices já são utilizados na borda de ataque das asas de aeronaves para melhorar a sustentação e retardar o estol. Este estudo é o primeiro a demonstrar que os geradores de vórtices podem ser aplicados para a redução do arrasto em navios comerciais.

A adaptabilidade modular dos geradores de vórtices em cunha permitiria a integração em uma ampla gama de tipos de casco, incluindo graneleiros e petroleiros, e os dispositivos podem funcionar em sinergia com, ou mesmo substituir, tecnologias existentes como estatores de pré-rotação (aletas fixas montadas na frente das hélices), melhorando o desempenho geral do sistema.

Pesquisadores estimam que a instalação de geradores de vórtice em um navio graneleiro Newcastlemax de 300 metros, operando a 14,5 nós em uma rota transpacífica, resultaria em "emissões significativamente reduzidas" e em uma economia anual de combustível de aproximadamente US$ 750.000.