Os navios estão voltando a ter velas. Não como as velas de séculos atrás, mas com velas rotativas, que são o assunto deste post.
Por que velas rotativas?
Navios com estas velas economizam combustível e reduzem a emissão de gases poluentes. Muitos navios usam turbinas a gás e motores a diesel para propulsão, que são derivados de petróleo. Portanto, esta é uma solução para reduzir o impacto ambiental dos navios e o consumo de combustíveis fósseis. A vela rotativa também é chamada de rotor Flettner. Que foi inventado em 1922 e usado em um navio para testes em 1924.
Na época, era mais economicamente viável usar motores a diesel para navios. Mas agora, com materiais compósitos e questões ambientais mais urgentes, o interesse por estas velas voltou e é possível construir velas com boa resistência e peso leve o suficiente para instalar com guindastes rapidamente em navios.
O efeito Magnus
O efeito Magnus é o princípio por trás da vela rotativa. Quando o ar, ou um fluido, entra em contato com um objeto que gira, é criada uma diferença de pressão entre os lados opostos do objeto. Criando uma força de impulso no sentido do lado de baixa pressão.
Este é o teorema Kutta-Joukowski, que calcula o impulso em um cilindro que gira na presença de um fluxo de ar ou fluido.
L=\rho \cdot G\cdot V
Onde,
- L é a força de sustentação em N/m;
- \rho é a densidade do ar em kg/m^3;
- G é a força do vórtice em m^2/s;
- V é a velocidade do fluxo de ar em m/s.
Para calcular G, deve-se usar esta fórmula.
G=2\pi \cdot r\cdot V_r
Onde,
- r é o raio do cilindro;
- V_r é a velocidade rotacional.
A velocidade rotacional é a circunferência do cilindro vezes a velocidade angular \omega em rotações por segundo.
V_r=2\pi \cdot r\cdot \omega
O teorema mostra que para aumentar a força de sustentação, tem que aumentar o raio, o comprimento e a velocidade do cilindro. No entanto, quanto maior o raio e o comprimento, mais pesada a vela, o que limita o tamanho. O efeito Magnus é a explicação porque as bolas fazem curvas no ar quando giram.
Navios que já usam velas rotativas
O navio M/S Viking Grace é o primeiro navio cruzeiro a usar velas rotativas.
O LR2 é o primeiro navio-tanque a usar velas rotativas.
A empresa Norsepower Oy Ltda. está implementando velas rotativas em navios cargueiros, pois estes são os maiores consumidores de combustível.
