Onde a portata di tasto

 

I maggiori laboratori oceanici al mondo simulano onde come in alto mare. Per rendere le navi da estrazione e gli impianti off-shore idonei al servizio in mare.

 

Così il Capitano Nemo descrive al suo ospite, il Professor Aronnax, i tesori degli abissi: “In fondo al mare esistono miniere di zinco, di ferro, di argento, d'oro, che si potrebbero benissimo sfruttare.” “20.000 leghe sotto i mari”, il romanzo di Jules Verne sul sottomarino Nautilus, venne pubblicato nel 1870. All'epoca, naturalmente, questa era un'idea audace e fantastica; oggi, invece, l'estrazione di petrolio e gas in alto mare sono parte integrante del nostro quotidiano approvvigionamento energetico. Tuttavia, anche attualmente ciò comporta continue sfide tecniche, per le quali si cercano soluzioni sempre nuove.

Ricerche in un mare in miniatura

Ad esempio, la concezione di navi da estrazione, piattaforme di trivellazione e altri impianti off-shore viene collaudata in anticipo su appositi modelli, in condizioni di mare profondo il più possibile realistiche. È ciò che avviene, ad esempio, nel LabOceano, il laboratorio di studio delle onde del Reparto di Tecnologie Marittime dell'Università Federale di Rio de Janeiro. Con due altri laboratori pressoché identici, uno nei Paesi Bassi a Wageningen, l'altro in Cina a Shanghai, questo impianto è fra i maggiori al mondo per lo studio delle onde in acque profonde. Il bacino di Rio misura 40 metri per 30, per 15 di profondità; al centro è presente un pozzo profondo 25 metri. La vasca ha una capacità di 23 milioni di litri d'acqua, dieci volte quella di una piscina olimpica.

Negli oceani reali, le onde si formano da una combinazione altamente complessa di venti, maree, correnti e differenze climatiche. Corino Corver, Responsabile Vendite Globali di Bosch Rexroth Olanda per il Settore Sistemi di Ricerca Idrodinamici, ci spiega: “Per questo tipo di ricerca, non è possibile ricreare la formazione delle onde in laboratorio; tuttavia, delle onde possiamo simulare il comportamento: il movimento dell'acqua è quasi identico a quello che avviene in natura.”

Come un immenso serpente d'acqua

Bosch Rexroth Olanda offre un intero generatore di onde, completo di concezione meccanica, sistema Drive&Control e software, che consente di calcolare e generare le onde, nonché raccogliere dati per le successive analisi. Il cuore del generatore di onde è costituito da segmenti a pale in acciaio inossidabile: lungo il bacino di Rio, se ne conta una serie di ben 75 pezzi. Larghi 40 centimetri e alti circa 1,80 metri, i segmenti si trovano per due terzi sott'acqua.

Quando il test delle onde ha inizio, essi si inclinano in avanti e all'indietro in modo indipendente; il movimento della serie di pale ricorda un immenso serpente d'acqua. Le prime onde iniziano ad attraversare il bacino, generate l'una dopo l'altra, se necessario, anche da più parti: le cosiddette onde tridimensionali. Vengono a formarsi creste e intervalli: onde dagli intervalli lunghi e brevi. Il vento viene simulato da ventilatori orizzontali; nel bacino, i flutti si abbattono sull'oscillante modello di una piattaforma petrolifera. Appositi sensori misurano movimenti, forze e distanze.

“Generare una determinata forma d'onda in un dato momento e in un dato punto del bacino: questa è la sfida”, racconta Corver. Con i loro modelli, gli Istituti di ricerca devono infatti riprodurre nel modo più fedele possibile scenari con onde e venti di varia intensità. “A tale scopo, il software Rexroth di calcolo e generazione di onde ritrasmette i parametri dell'onda desiderata dal modello al generatore, calcolando in base ad essi l'angolo e la frequenza con cui le pale debbano spostarsi.” I movimenti sono affidati ai servocomandi elettrici delle pale.

Tramite il software, le onde possono essere agevolmente aumentate o ridotte di proporzione, in base alla scala del modello. “Sempre, naturalmente, attenendosi al principio base: quanto maggiore è la scala del modello, tanto migliori saranno i risultati del test”, ci dice Corver. “Per quanto concerne il futuro, ci aspettiamo che verranno realizzati laboratori di studio delle onde ancora più grandi.“