Navios a vela tiram proveito de nova tecnologia aerodinâmica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/04/2023

Velas de asa, como neste projeto, são uma das opções que podem ser usadas na propulsão eólica para grandes navios. Outros tipos de design incluem velas de rotor (que se parecem com cilindros verticais) e velas de pipa.
[Imagem: Computedwingsail]

Navios com propulsão eólica

Fazer navios melhores sempre envolveu a hidrodinâmica, que ajuda a diminuir o arrasto no contato com a água. Mas as coisas começaram a mudar com o retorno dos navios a vela.

Engenheiros da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, descobriram agora um meio de reduzir a resistência aerodinâmica dos navios - e a aerodinâmica está-se mostrando um elemento crucial para que navios de grande porte possam singrar os mares impulsionados apenas pelo vento.

A questão é que os navios movidos a vento são mais afetados pelo arrasto aerodinâmico do que os movidos a combustível fóssil, que contam com a potência constante de um navio movido a combustível fóssil. Anteriormente, o efeito aerodinâmico não era considerado importante em comparação com a resistência total de um navio na água. Mas, quando se trata de propulsão eólica, as técnicas frequentemente usadas na aviação e até nos automóveis podem abrir novas possibilidades.

Os pesquisadores descobriram uma maneira de reduzir o arrasto aerodinâmico de um navio em 7,5%, resultando em um ganho de eficiência energética e menor consumo de combustível que faz toda a diferença para a navegação a vela.

"Para um petroleiro indo da Arábia Saudita para o Japão, isso significaria uma redução no consumo de combustível de cerca de dez toneladas," disse Kewei Xu, referindo-se a um navio de propulsão híbrida combustão-eólica. "Nos próximos anos, provavelmente veremos navios combinando propulsão eólica e movida a combustível. Mas nosso objetivo de longo prazo é tornar a energia eólica a única fonte de energia para navios de carga e similares."

O efeito Coanda em operação na água descendo ao longo de uma colher e na seção traseira de um navio.
[Imagem: Mia Halleröd Palmgren e Kewei Xu et al. - 10.1063/5.0127560]

Efeito Coanda

A inovação aerodinâmica alcançada pela equipe baseia-se no efeito Coanda [Henri Marie Coanda (1886-1972)], que descreve a tendência de um fluido permanecer ao longo de uma superfície externamente curvada (convexa), em vez de lançar-se para longe dela.

Na navegação, uma das principais fontes de arrasto aerodinâmico é a parte traseira quadrada da superestrutura do navio; a parte que emerge do convés. O novo método induz o efeito Coanda em torno dessa área.

"Ao criar um design com bordas convexas na superestrutura do navio e permitir que o ar altamente comprimido flua através de 'ranhuras de jato', o efeito Coanda permite que a pressão do ar no casco do navio se equilibre. Isso, por sua vez, reduz consideravelmente o arrasto aerodinâmico, tornando o navio mais energeticamente eficiente," explicou Xu.

O método pode ser usado tanto no projeto de navios novos quanto na atualização de navios tradicionais, já em operação.

"Ao mostrar que nosso método pode reduzir a resistência aerodinâmica em 7,5%, esperamos que a indústria naval receba esta solução como parte de sua necessária transição para reduzir as emissões," disse Xu. "Nosso estudo também indica um grande potencial para reduzir ainda mais o arrasto por meio de uma maior otimização."

Helicópteros em navios

A nova técnica aerodinâmica também permitirá que helicópteros façam decolagens e pousos mais seguros em navios.

A turbulência geralmente surge quando o ar flui da superestrutura do navio, desestabilizando o helicóptero. Como os pilotos precisam pousar ou decolar em um local muito preciso no navio, isso traz grandes riscos, havendo muito mais quedas de helicópteros em navios do que em heliportos comuns.

Atualmente, são usadas cercas ou uma forma adaptada no navio para minimizar os riscos, mas nenhuma das soluções é muito eficaz.

O novo método amortece a turbulência, uma vez que afeta o vento que flui por trás da superestrutura, reduzindo assim o risco para os helicópteros.

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