ARRANJO CONSTRUTIVO EM RESERVATÓRIO PARA A GERAÇÃO DE ONDAS PARA A

PRÁTICA ESPORTIVA

Campo da inovação

[001] A presente inovação pertence ao campo dos sistemas e arranjos para viabilizar a prática esportiva, mais especificamente, trata de um arranjo construtivo de um reservatório que possibilita a geração controlada de ondas para a prática esportiva, notadamente o surfe.

Histórico da inovação

[002] A presente inovação surgiu da ideia de possibilitar que escolas de surfe localizadas em cidades distantes do mar poderem simular, o mais realisticamente possível, ondas marítimas em equipamentos em tamanho real, que tornem as aulas de surfe mais dinâmicas e reais e seu aprendizado mais eficiente.

[003] Segundo o Atlas do Esporte no Brasil, em 2018 o surfe possuía aproximadamente 2,4 milhões de praticantes e se torna cada vez mais popular devido ao sucesso dos surfistas brasileiros em torneios internacionais. Longe do mar, a escola de surfe se vê na obrigação de inovar e transportar seus alunos a um cenário próximo do real para a prática do surfe. Hoje, se próxima do mar, a escola desloca seus alunos até o mar esporadicamente, cenário que mudaria completamente com a construção de um simulador de ondas realista.

[004] A partir desta necessidade, desenvolveu-se uma solução que desempenhe as funções de simular, pela semelhança hidráulica e demais ferramentas mate- mático/físicas, a prática esportiva realista, utilizando um arranjo de baixo custo de construção e passível de implantação em áreas urbanas.

[005] Assim, a solução da presente inovação vem apresentar um arranjo construtivo em um reservatório para simular a propagação de ondas em meios homogêneos para prática do surfe, com enfoque em uma pista personalizada, por onde o volume de água se desloca ao longo de um perfil de profundidade, de rampas de inclinação, vórtices de ondulação e paredes, formando uma onda adequada à prática esportiva e com espectro de ondas otimizado para ondas limpas lançadas em períodos longos.

Discussão do estado da técnica

[006] O pedido PI 0403731-6 mostra um sistema de geração de ondas aquáticas artificiais que consiste em um conjunto integrado, formado por um trilho, uma estrutura móvel que conduz uma pá para movimentar a água deslocando-a da parte mais profunda para a parte mais rasa de um fundo moldado de uma piscina, lago ou rio, formando uma onda aquática artificial que possibilita a prática do surfe no interior do país.

[007] A inovação proposta em PI 0003244-1 ensina um elemento que conjuga a função de produzir uma onda artificial ininterrupta, para a prática de esporte aquático como o surfe, constituído por um canal de concreto cheio de água, com profundidade de quatro metros, em cujo fundo se encontra o obstáculo, de altura variável, quase totalmente submerso do nível da água, dotado de motores propulsores, para fazer o fluxo de água circular pelo canal, grades de proteção na frente, em cima e atrás dos motores e uma plataforma.

[008] O documento PI 0207314-5 explica um sistema de geração de onda compreendendo um gerador de onda que se desloca ao longo da superfície de um corpo de água, e preferivelmente no meio deste, onde o gerador de onda pode criar ambas as ondas primárias e secundárias que se deslocam através da dita costa. As ondas primárias são preteridas para permitir manobras de surfe a serem realizadas em um ambiente de água relativamente profunda. Na modalidade preferida, o corpo de água possui linhas de costa ondulantes opostas mediante as quais as ondas secundárias podem quebrar, onde pela modificação da curvatura e inclinação da linha de costa, e provendo áreas de cova e penínsulas ondulantes, vários efeitos e formações de ondas múltiplas podem ser criados. [009] A patente US10501951 revela um aparelho de geração de onda na superfície de um corpo de água onde um objeto de geração de onda é acionado para oscilar em contato com a massa de água por pelo menos algum tempo, a onda se estendendo para longe do objeto gerador de onda.

[010] O pedido BR 112013028436-6 mostra um método e um aparelho para uma piscina de ondas que possui uma extremidade profunda e uma extremidade rasa, na qual é disponível uma pluralidade de geradores de ondas para a produção de segmentos de onda na piscina de ondas, de preferência estendidos substancialmente ao longo da parte profunda de uma forma substancialmente escalonada em relação ao sentido do deslocamento dos segmentos de onda, onde um par de paredes divisórias é de preferência disponível na frente de cada gerador de onda, de maneira que as paredes divisórias se estendem substancialmente para a frente na direção de deslocamento e substancialmente paralelas uma à outra ou com um ângulo de diminuição não maior que cerca de 20° a 30° em relação uma à outra, sendo os geradores de ondas de preferência operados em sequência de um lado da piscina para o outro, de modo que uma pluralidade de segmentos de onda é gerada em intervalos de tempo pré selecionados, e de tal modo que a pluralidade segmento de onda pode deslocar-se para frente e então, devido ao escalonamento dos geradores de ondas, unem-se para formar uma onda periódica resultante substancialmente uniforme, que se locomove para frente e então quebra ao longo da extremidade rasa a qual de preferência abrange uma linha de quebra.

[Oil] Em US9103133 vemos um aparelho gerador de ondas que inclui uma piscina de ondas com um fundo, em que a parte inferior é inclinada para cima ao longo de um comprimento da piscina de ondas e define uma borda profunda e uma borda de praia, sendo que o gerador de ondas é colocado adjacente à borda profunda, uma calha de amortecimento de ondas aberta é colocada adjacente à beira da praia e é adaptada para reter água, onde o aparelho é construído de forma que, quando o gerador de ondas não é acionado, a piscina retém a água definindo um nível de água estático e uma parte da borda da praia fica acima do nível de água estático e, quando o gerador de ondas é acionado, ele cria uma onda que se propaga através da piscina de ondas da borda profunda até a borda da praia, e a energia da onda é amortecida quando a onda encontra a água retida na calha.

[012] O que se apresenta no documento US4522535 revela um gerador de ondas de surfe que pode produzir e lançar ondas singulares repetidamente na superfície de uma piscina, onde as ondas são produzidas por uma caixa adjacente cheio de água que é acoplado à piscina na base da piscina e da caixa, e uma carga de ar de alta pressão é ventilada para a parte superior, forçando a água da câmara para a piscina em um único movimento forte, sendo que um defletor direciona a água para dentro da piscina para produzir uma onda de arrebentação que se propaga através da superfície da piscina para longe do caixão gerador de ondas. [013] O documento US4467483 revela um gerador de ondas pneumáticas para uma piscina de surfe, compreendendo uma caixa dividida em uma pluralidade de câmaras de geração de ondas e um espaço de ventilação com uma fonte de ar comprimido capaz de efetuar alternadamente aspiração e expiração acima das superfícies da água nas câmaras de geração de ondas por meio de um conduce sistema fornecido com válvulas de entrada e saída de ar, sendo que, em cada uma das câmaras de geração de ondas, a válvula de entrada de ar e a válvula de saída de ar são acopladas uma à outra e providas de um acionamento comum.

[014] Como se percebe, nenhuma das referências citadas menciona um arranjo construtivo para geração de ondas em uma instalação compacta que associe um sistema pneumático de impulsionamento de água com um perfil de fundo especialmente projetado para aproveitar melhor o potencial energético da onda gerada e propagá-la ao longo da instalação.

Descrição das figuras

[015] A Figura 1 apresenta uma visão esquemática do arranjo construtivo desta inovação, onde se veem as áreas de direção (1), de formação (2), de desmonte (3), negativa (4) e de acúmulo (5) em sequência, considerando o fluxo de água.

[016] A Figura 2 apresenta uma visão em corte lateral de uma configuração do arranjo construtivo desta inovação, onde se percebe a sucessão das áreas de direção (1), de formação (2), de desmonte (3), negativa (4) e de acúmulo (5), além do nível de água (6) e a rampa de formação (7).

[017] A Figura 3 mostra uma vista superior de uma configuração preferencial do arranjo da presente inovação, onde se percebe a delimitação entre as áreas de direção (1), de formação (2), de desmonte (3), negativa (4) e de acúmulo (5), além da parede de sustentação (13) e das câmaras de impulsão (14) alinhas a montante.

[018] A Figura 4 mostra uma vista em corte lateral do sistema de geração de ondas do arranjo da presente inovação, onde se percebem a câmara de ar (8), o pulmão de ar (9), o pulmão de água (10), o defletor (11), a rampa de formação (7), o ângulo de inclinação ( ), o nível de água (6) e a plataforma de desmonte (12).

[019] A Figura 5 mostra uma vista superior esquemática do arranjo da presente inovação, onde se percebe a delimitação entre as áreas de direção (1), de formação (2), de desmonte (3), negativa (4) e de acúmulo (5), além da parede de sustentação (13) e o ângulo de direção (a) entre a parede de sustentação (13) e a linha da área de direção (1). Descrição da inovação

[020] A inovação aqui proposta consiste em um arranjo construtivo em uma instalação que visa à geração de ondas para a prática desportiva, notadamente o surfe, proporcionando condições de implantação da instalação em áreas urbanas, dadas suas características de construção em um modelo compacto.

[021] O arranjo construtivo para geração de ondas da presente invenção possui um desempenho específico para prática de surfe e pode produzir e lançar uma variedade de ondas repetidamente em condições adequadas aos padrões estabelecidos pela International Surf Association (ISA). Compreende uma instalação que associa: a) um sistema de geração de ondas, tal como ilustrado na Figura 4, que compreende bombas e ventiladores que movimentam a massa de água e de ar necessários para a geração das ondas, reunidos em câmaras de impulsão (14), onde uma câmara de ar (8) abriga um mecanismo que gera um volume de ar que é armazenado no pulmão de ar (9), o qual é utilizado para impulsionar a massa de água armazenada no pulmão de água (10); e b) um reservatório de água, preferencialmente de forma essencialmente trapezoidal ou retangular, como ilustrado na Figuras 3 e 5, com um perfil de fundo especialmente projetado para aproveitar a onda gerada, compreendendo as áreas de direção (1), de formação (2), de desmonte (3), negativa (4) e de acúmulo (5), como visto nas Figuras 1, 2, 3 e 5.

[022] Uma onda "surfável", ou seja, adequada para a prática do esporte, acontece quando sua amplitude e sua largura criam uma área suficiente para realizar deslocamentos de um ponto "A" a um ponto "B", com tempo e inclinação adequados para aplicação de técnicas básicas e avançadas de surfe.

[023] Associando um volume de água em formato de ondulação, encontrando um fundo definido (perfil de profundidade), é possível, então, criar uma rampa de surfe numa extensão dentro de um espaço determinado. A habilidade de traçar o caminho ideal da onda ao longo de um trajeto, mantendo uma qualidade considerável para prática do esporte em qualquer nível e baixo consumo de energia é o que se chama de perfil de profundidade de alta eficiência.

[024] Apesar do corte sugerido do perfil de profundidade poder se alterar conforme o desenho do reservatório, o fator tempo de onda surfada está totalmente ligado à distância percorrida pela onda ao longo da área de desmonte (3), sendo associado um ângulo de direção (a) com a parede de sustentação (13).

[025] Assim, entende-se que uma onda pode ser "pouco surfável" ou de qualidade limitada, se não possuir um perfil de profundidade adequado. Piscinas sem perfil de profundidade planejado dependem de muito esforço energético das máquinas geradoras de onda para formar ondas de empinamento que possuem pouca capacidade de sustentação ao longo da área de desmonte (3).

[026] As diferentes áreas de um perfil de profundidade têm funções específicas para o funcionamento correto de uma piscina de ondas e suas medidas corretas criam múltiplas áreas de surfe e permitem que as correntes circulem sem afetar a qualidade das ondas subsequentes, tal como ilustrado nas Figuras 1, 2, 3 e 5: a) Área de Direção (1), que abriga o defletor (11) seguido imediatamente por um trecho de fundo plano para formação e direcionamento da onda, representando a direção predominante de propagação da onda no ponto inicial de saída a partir das câmaras de impulsão (14), sendo posicionada em ângulo (a) previamente determinado em relação ao eixo longitudinal do reservatório (paralelo à parede de sustentação (13)) para maior desempenho, como ilustrado na Figura 3; b) Área de Formação (2), apresenta a rampa de formação (7), com uma inclinação (P), para impulsão e sustento da onda ao longo da piscina, onde a ondulação gerada pelas câmaras de impulsão (14) imediatamente encontra a rampa (7) inclinada, diminuindo a profundidade de forma rápida num espaço curto, aumentando a amplitude da onda; c) Área de Desmonte (4), que abriga uma plataforma (12) de profundidade constante e menor em relação ao fundo do reservatório, onde a onda estoura por encontrar um perfil de profundidade equivalente à metade da altura de onda desejada; d) Área Negativa (4), possui perfil de maior profundidade para frenagem e redi- recionamento da onda, permitindo que a onda já precipitada encontre um perfil de profundidade maior a fim de iniciar o processo de frenagem das ondulações e evitar ondulações secundárias ao redor do reservatório; e) Área de Acúmulo (5), possui um espaço de segurança que recebe o excesso de água e direciona-a para áreas de retorno, conectando-se com a área de formação (2), onde a onda já precipitada encontra um perfil de rampa maior a fim de finalizar a frenagem das ondulações e evitar ondulações secundárias ao redor da piscina.

[027] A soma dos volumes de água das áreas negativa (4) e de acúmulo (5), deve ser 1/3 do volume das áreas de direção (1) e de formação (2) da onda somadas, para que o volume de água deslocado pela onda seja anulado pelo sistema de frenagem.

[028] O perfil de profundidade também é dependente de alguns outros fatores para sua configuração, ilustrados na Figura 5. O primeiro deles é o ângulo de direção (a), situado entre a linha da área de direção (1) e a parede de sustentação (13), e que não deve ser menor que 15° nem maior que 35°.

[029] O tamanho do reservatório para geração de ondas é primariamente uma função da altura da onda, da duração do passeio e do número de quebras. Quanto maior a onda então maior precisa ser o reservatório e quanto maior for o passeio, maior será o número de câmaras de impulsão (14) ao longo da área de direção (1).

[030] Para possibilitar a formação adequada da onda, propõe-se um perfil de fundo não-linear, tal que o nível do reservatório fique mais fundo do que o perfil linear na parte onde a inclinação da onda é baixa, e mais raso que o perfil linear na parte onde a inclinação da onda é alta, a ponto de a onda quebrar. Assim, é possível manter a onda na inclinação ótima e constante para o surfe, quebrando de maneira projetada ao longo do perfil de profundidade. Então, variações de inclinação ( ), com relação à rampa (7) ótima, podem ser obtidas variando-se a velocidade de impulso do mecanismo de propagação.

[031] O sistema de geração de ondas, ilustrado na Figura 4, situa-se na porção anterior da instalação e ocupa toda sua face transversal, posicionando-se de modo inclinado, em ângulo a, em relação ao eixo longitudinal do reservatório, como mostrado na Figura 3. É composto por uma sucessão de câmaras de impulsão (14) paralelas, vistas na Figura 3, as quais encerram um conjunto de bombas e sopradores. O número de unidades de câmaras de impulsão (14) dependerá das dimensões da instalação a ser implantada. Em cada unidade, os equipamentos promovem a pressurização de ar na câmara de ar (8) que se comunica com o pulmão de ar (9) localizado de modo adjacente ao pulmão de água (10). Quando há uma pressão adequada, um conjunto de válvulas mantém a pressurização da câmara de ar (8), tornando-a pronta para atuação.

[032] Cada câmara de impulsão (14), representada esquematicamente na Figura 3, funciona de modo independente, porém, em associação com as demais, de forma sequencial. Ou seja, a câmara de impulsão (14) localizada mais ao fundo da linha da área de direção (1), em relação à extremidade oposta do reservatório de água, é a primeira a gerar a movimentação da massa de água para formar uma onda, sendo sucedida pela câmara de impulsão (14) imediatamente adjacente, e assim progressivamente, formando um impulso contínuo à onda formada ao longo da linha da área de direção (1), conformando o sistema de geração de onda.

[033] Essa movimentação do volume de água em cada câmara de impulsão (14) se dá pela liberação do ar pressurizado na câmara (8), impulsionando o volume de ar armazenado no pulmão de ar (9), pressionando a superfície de água (6) e movimentando o pulmão de água (10) contra o defletor (11), forçando o escoamento pelo fundo plano.

[034] Este canal de escoamento, limitado pelo defletor (11) e pelo fundo do reservatório, direciona o fluxo de água em direção à rampa de formação (7) ascendente, inclinada em relação ao fundo do reservatório e levando à plataforma (12) plana da área de desmonte (4), formando a onda inicial, que se deslocará ao longo do reservatório. Este encadeamento de eventos ocorre em cada câmara de impulsão (14), de modo sucessivo.

[035] O primeiro disparo, na primeira câmara de impulsão (14), é importante para criar um volume de lançamento da onda, permitindo o ganho de velocidade. Com os disparos sequenciais, cada câmara de impulsão (14) é capaz de expelir um volume único de água que é direcionada para a rampa (7) dentro do reservatório. As demais câmaras (14) expelem ondas em sincronização com as ondas geradas anteriormente para produzir e sustentar uma onda de arrebentação que se propaga ao longo do reservatório. O sistema também pode produzir um repertório completo de movimentos de ondas que, combinados a uma programação específica, são capazes de combinar uma série desejada de formas para atender diferentes objetivos de aprendizagem e treinamento.

[036] A partir da saída do defletor (11), o volume de água encontra, imediatamente, a área de formação (2), onde a rampa de formação (7) apresenta uma elevação abrupta do fundo, em ângulo , tal como ilustrado nas Figuras 2 e 4, que promove a formação da ondulação do leito d'água (6), desejado para a prática desportiva.

[037] Em seguida, a onda formada entra na área de desmonte (3), onde assume a forma desejada para a prática desportiva, com perfis de inclinação e velocidade de deslocamento desejados. Ao final do desmonte (3), a onda encontra a área negativa (4), onde perde força, e acaba terminando na área de acúmulo (5).

[038] Para que esse funcionamento se dê a contento, gerando as ondas satisfatórias, algumas condições são necessárias, de modo que a conformação do arranjo permita o comportamento desejado das ondas geradas.

[039] No arranjo da presente inovação, é necessário que a distância entre a saída do defletor (11) e o início da rampa (7), ou seja, o comprimento da área direção (1) seja, no mínimo, igual à largura da câmara (7) de ondas de cada projeto. Por exemplo, se a câmara (7) tem 5m de largura, o comprimento da área de direção (1) terá, no mínimo, 5m de distância até o início da rampa (7).

[040] Adicionalmente, o ângulo (3) de inclinação da rampa não pode ultrapassar os 32° e a profundidade da plataforma de desmonte (12), em relação ao nível da água (6), deve ser pelo menos metade da amplitude da onda gerada. Por exemplo, uma onda gerada com amplitude de l,5m deverá encontrar uma plataforma (12) com 75cm de profundidade máxima.

[041] Cabe a ressalva de que o arranjo aqui descrito permite um perfil substancialmente baixo do sistema de geração de ondas, evitando a obstrução visual à paisagem circundante. Além disso, a estrutura física necessária é simplificada, reduzindo os custos associados à construção e à manutenção do reservatório e do gerador de ondas. Ainda, a instalação pode ser construída em terrenos reduzidos, permitindo uma maior eficácia para projetos de centro de treinamento em centros urbanos.

[042] Esta inovação não se limita às representações aqui comentadas ou ilustradas, devendo ser compreendida em seu amplo escopo. Muitas modificações e outras representações do invento virão à mente daquele versado na técnica à qual essa inovação pertence, tendo o benefício do ensinamento apresentado nas descrições anteriores e desenhos anexos. Além disso, é para ser entendido que o invento não está limitado à forma específica revelada, e que modificações e outras formas são entendidas como inclusas dentro do escopo das reivindicações anexas. Embora termos específicos sejam empregados aqui, eles são usados somente de forma genérica e descritiva e não como propósito de limitação.