La nascita di una wave pool: tanta matematica per un'onda da sogno

Creare una piscina artificiale per il surf prevede un passaggio fondamentale: la simulazione al computer. L'intervista all'esperto Luca Oggiano

Svizzera, Inghilterra, l’Australia, il Brasile, e chissà tra poco anche l’Italia. Le wave pool, le piscine con onde artificiali prodotte in modo meccanico, si stanno disseminando in tutto il mondo: non a macchia d’olio, ma in modo costante, silente e con tutte le delicatezze del caso. Si tratta di progetti lunghi, costosi, che hanno necessità di gruppi imprenditoriali con spalle larghe, lunghe vedute, un discreto capitale finanziario. E anche tantissima scienza. Questo piccolo mondo ha infatti bisogno del lavoro di scienziati, principalmente ingegneri ed esperti di fluidodinamica, come forse mai è avvenuto in ambito surfistico.?

Molti sport infatti usano in modo massiccio le analisi ex ante, ma nel surf si è sempre stati lontani: basti pensare al raffronto tra la creazione di una tavola da surf e quella di una bicicletta. Nel primo caso si procede ancora prevalentemente in modo artigianale, nel secondo quasi sempre in modo mirato e dopo aver fatto prove teoriche. Ma c’è appunto un campo che sta stravolgendo l’approccio empirico, ed è quello delle wave pool: come viene creata allora un’onda artificiale?

Ingegnere, come si passa dal sogno di un’onda artificiale alla pura realtà?

“Principalmente grazie alle simulazioni CFD fatte al computer: questo fa in modo di ottimizzare il sistema di produzione delle onde, e ovviamente di evitare costi enormi”.?

Quali sono le variabili che si tengono in considerazione??

“La grandezza della vasca, prima di tutto, anche se questa appare come una condizione di contorno. ? un po’ come la grandezza di una baia, o di una spiaggia. E poi c’è la batimetria, ma non solo quella, va considerata anche la transizione dall’acqua profonda all’acqua bassa. C’è per esempio un grafico, famoso e bello e che si è sempre studiato nei manuali, che mette in relazione il periodo dell’onda e la profondità del fondale. Ecco: questo prima veniva fatto in modo teorico, ora possiamo simularlo”.

Provi a fornirci un’immagine: cosa deve pensare chi non è esperto della materia?

“Semplicemente un disegno in 3D: la batimetria è rappresentata da un file Cad, il software usato in molti ambiti ingegneristici. Quel disegno viene riempito di acqua digitale, che si muoverà in base a come decide l’esperto. In queste simulazioni, faccio un esempio, si può buttare una sfera nell’acqua, allora vedremo i cerchi che iniziano a espandersi, cioè le onde. Se al posto della sfera facciamo muovere un motore, il risultato sarà diverso. E avremo un risultato diverso in base alla combinazione tra la potenza del nostro impulso, la velocità dell’onda e la batimetria: ecco che è nata un’onda artificiale”.

Quanto sono accurate queste simulazioni e quanto si avvicinano alla realtà?

“Molto accurate. Basti pensare che vengono usati gli stessi e identici sistemi della Formula 1, delle gare di come l’America’s Cup o del ciclismo. Stiamo parlando di una sorta di élite sportiva dell’aereo e fluido dinamica, dove vengono fatti investimenti importanti che hanno come obiettivo la competitività e la vittoria. Ma questi non sono gli unici settori. Racconto un aneddoto personale: ho iniziato a fare questo tipo di simulazioni con le turbine eoliche galleggianti ben prima che le wave pool diventassero un fenomeno mondiale”.

I prototipi: ci sono alcuni impianti nati per la ricerca e lo sviluppo. Validano il risultato?

“Sì, in un certo modo. Ma va considerato che in questi casi un prototipo costa moltissimo e quelli in scala sono complessi. In genere un prototipo deve essere finito all’80 o 90 per cento. In Formula 1 si fanno le simulazioni, e poi si va nella galleria del vento con una macchina prototipo e si fanno degli accorgimenti. Ma nelle wave pool questo è molto più difficile per motivi di costi e anche di spazio”.

Ora due questioni che stanno a cuore a tutti i surfisti. La prima: il backwash è un problema nelle wave pool?

“L’acqua di ritorno, o backwash, è presente quasi sempre anche nel mare, anche se ci sono i canali che lo mitigano. In una piscina si possono notare che le prime tre, quattro o cinque onde sono ottime, ma più si va avanti e più c’è un mescolamento di acqua. I sistemi di wave pool sono infatti tarati per un massimo di onde a set, poi c’è una pausa che permette all’acqua di calmarsi. Tuttavia ci sono dei sistemi per diminuire il backwash, uno è usare una parte finale della pool molto bassa, oppure installare un fondale poroso: l’onda ci cammina sopra e la porosità distrugge la turbolenza. Devo ammettere però che le simulazioni del backwash sono estremamente delicate”.

Si sa che in mare è impossibile trovare due onde uguali. E quelle di una wave pool??

“Faccio una premessa: chiunque sia andato a surfarle ha testimoniato che sono belle quanto quelle naturali. Ma se si parla delle onde artificiali in sé, comparate tra di loro, sono decisamente più simili, soprattutto se si vanno a raffrontare le prime del set. Anzi, le prime onde di due set diversi, generate nello stesso punto, sono identiche: è una pura questione matematica”.