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May 24, 2023

Cómo funcionan las piscinas de olas

La civilización moderna está llena de recreaciones artificiales de la naturaleza. La gente adorna casas con árboles de Navidad artificiales, usa cabello artificial, juega en césped artificial y construye jaulas para zoológicos.

La civilización moderna está llena de recreaciones artificiales de la naturaleza. La gente adorna casas con árboles de Navidad artificiales, usa cabello artificial, juega en césped artificial y construye jaulas de zoológico con rocas artificiales. ¡Los científicos incluso han desarrollado corazones artificiales!

Una de las recreaciones de la naturaleza más extrañas de la humanidad es la orilla artificial del océano, también conocida como piscina de olas. Estas populares atracciones de parques acuáticos son revisiones desinfectadas y reglamentadas de las olas salvajes y orgánicas creadas por la naturaleza. En las piscinas de olas el agua está clorada, la playa es de cemento y las olas llegan como un reloj, una vez cada pocos minutos.

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En este artículo, echaremos un vistazo detrás de escena de Thunder Bay, la atracción principal en Wet 'n Wild Emerald Pointe en Greensboro, Carolina del Norte. Como veremos, se necesitan muchos equipos sofisticados y potentes para mantener las olas ondeando durante todo el día. Pero la idea básica es muy simple.

En el océano, la mayoría de las olas son creadas por el viento. El aire que corre empuja algunas moléculas de agua juntas, produciendo una oleada de agua (una perturbación en la superficie del océano) en un punto particular. Estas moléculas empujan a las moléculas que están a su lado, las cuales empujan a las moléculas que están a su lado y así sucesivamente. De este modo, la perturbación se transmite a lo largo de la superficie del océano, mientras que las moléculas de agua individuales permanecen aproximadamente en la misma zona.

Hay varias formas de replicar este tipo de acción de las olas. Todo lo que necesitas es un recipiente con agua y algún medio para crear una perturbación periódica. Podrías usar una fuerte ráfaga de aire a lo largo de la superficie, una rueda de paletas giratoria (como las que se usan en los barcos de vapor) o un émbolo oscilante. Básicamente, empujas el agua en un punto y esta energía viaja hacia afuera, a través del agua circundante. Esto es lo mismo que sucede cuando tiras una piedra a un estanque.

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Emerald Pointe cuenta con una piscina de olas de este tipo en Splash Island, una zona de baño para niños más pequeños. En esta piscina, suaves ondas se extienden desde el extremo más profundo, justo debajo de la estructura de un volcán, y llegan a la pequeña playa.

Echemos un vistazo a la maquinaria que hace que esto suceda.

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La maquinaria que crea el efecto dominó dentro de la piscina de olas en Emerald Pointe es muy simple. En una sala de bombas debajo de la piscina, un ventilador de alta velocidad sopla aire a través de un tubo metálico ancho, que conduce a un puerto de escape en la base del volcán. En el centro de este tubo se encuentra una válvula de mariposa, un disco ancho con un eje metálico giratorio. Cuando la varilla se gira en una dirección, el disco descansa horizontalmente en la tubería, bloqueando el flujo de aire. Cuando la varilla se gira hacia el otro lado, el disco se mueve a una posición vertical para que pueda pasar el aire.

Un pistón hidráulico hace girar la varilla hacia adelante y hacia atrás a intervalos regulares, permitiendo que fluyan breves ráfagas de aire presurizado hasta el puerto de escape. Estas ráfagas de aire soplan sobre el agua en la base del volcán, generando ondas que fluyen.

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Hacer olas pequeñas es bastante sencillo con este tipo de sistema, pero es mucho más difícil formar olas grandes y surfeables. Necesitarías una ráfaga de aire absurdamente intensa o un émbolo grande y terriblemente fuerte. Estos dispositivos probablemente serían ineficientes, engorrosos y peligrosos, por lo que no servirían como atracciones particularmente buenas para parques acuáticos. En cambio, los parques acuáticos utilizan sistemas de olas que bombean agua. En las siguientes secciones veremos cómo funciona este tipo de piscina de olas.

En la última sección, vimos una piscina de olas extremadamente simple. En este diseño, ráfagas cortas de aire presurizado aplican fuerza a un charco de agua relativamente estable. Esto crea pequeñas olas que se extienden hacia afuera a lo largo de la superficie del agua.

Un sistema de piscina de olas más grande funciona de manera diferente. En lugar de empujar el agua con aire o con un remo, la máquina de olas vierte un gran volumen de agua en el fondo de la piscina. El aumento del agua llega hasta la playa; El nivel del agua de la piscina vuelve a equilibrarse. Como el agua es bastante pesada, empuja con mucha fuerza para encontrar su propio nivel. Si viertes más agua, aumentas el tamaño y la fuerza de la ola.

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Hay muchos equipos potentes involucrados en este proceso, pero la idea es bastante simple. La piscina de olas tiene cinco partes básicas:

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Robert Bochenski, gerente de mantenimiento de Emerald Pointe, compara la piscina de olas del tipo "Thunder Bay" con un inodoro gigante. El sistema de bombeo extrae agua del canal de retorno al depósito de recogida de la misma manera que un inodoro extrae agua de la tubería de agua a su tanque. Cuando el nivel del agua en el depósito es lo suficientemente alto, el sistema abre las válvulas de liberación en el fondo del depósito. Esto es como tirar de la cadena de un inodoro: vierte toda el agua recolectada en la piscina, creando la ola.

En este sistema el agua circula constantemente. Se mueve desde el extremo profundo de la piscina, sale al canal, rodea el sistema de bombeo y regresa al extremo profundo de la piscina. El canal de retorno está vallado para que los nadadores nunca queden expuestos al mecanismo de bombeo.

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Hay varias formas de configurar el sistema de generación de olas en esta configuración. En la siguiente sección, veremos la maquinaria específica utilizada en Thunder Bay de Emerald Pointe.

En un día ajetreado, miles y miles de personas se dan un chapuzón en la piscina de olas de Thunder Bay, e incluso los más limpios dejan una cierta cantidad de suciedad y aceite. Para mantener el agua sanitaria, Emerald Pointe mantiene un sistema de filtrado funcionando las 24 horas del día.

La piscina de olas de Thunder Bay utiliza seis filtros enormes, ubicados justo detrás del generador de olas. Una potente bomba aspira agua del canal, la envía a través del sistema de filtrado y expulsa agua limpia. El agua sucia recogida se bombea a la red de alcantarillado de la ciudad a casi un kilómetro de distancia.

Thunder Bay tiene 84 pies (26 m) de ancho en el extremo profundo y más de 400 pies (122 m) de largo. En total, la piscina contiene alrededor de 2 millones de galones (7,6 millones de litros) de agua y la ola en sí tiene 90.000 galones (341.000 litros). Para hacer una ola de este tamaño y lograr que recorra toda la piscina, necesitas un equipo bastante pesado.

El generador de olas utiliza una bomba de 100 caballos de fuerza, una bomba de 200 caballos de fuerza y ​​una bomba de 300 caballos de fuerza. Cada bomba tiene un motor en la parte superior, que hace girar un largo eje de transmisión. El eje de transmisión se extiende hacia abajo a través de una tubería hasta una hélice ubicada a 4 m (13 pies) bajo el agua. Cuando el eje de transmisión gira, hace girar la hélice, que impulsa el agua hacia arriba a través de la tubería (de la misma manera que un ventilador que gira impulsa el aire hacia adelante).

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En el nivel de la base de la bomba, la tubería se curva, corre horizontalmente por 6 pies (1,8 m), luego se curva hacia arriba y se eleva otros 10 pies (3 m) antes de abrirse finalmente al depósito de agua. ¡En total, las bombas mueven el agua 29 pies (9 m)! A su velocidad estándar, las bombas impulsan alrededor de 40.000 galones (150.000 L) de agua por minuto.

El depósito de agua está dividido en ocho cámaras conectadas, cada una con su propia válvula de liberación. La válvula de liberación tiene tres elementos principales:

Dado que los puntales metálicos giran libremente sobre la viga de acero estacionaria, puede girar la placa de válvula hacia adelante y hacia atrás. La placa es bastante pesada, por lo que naturalmente oscilará sobre el asiento de la válvula. Esto tapa el depósito para que el agua no pueda escapar. (Una junta de goma alrededor del asiento de la válvula evita que la válvula tenga fugas excesivas).

Cuando se dirige aceite presurizado al cilindro hidráulico, mueve el pistón con gran fuerza. Esto empuja los puntales metálicos. La placa de la válvula se extiende hacia afuera, desenchufando el depósito de agua. El agua cae directamente debajo del depósito, en un pasillo curvo que conduce a la piscina. A medida que se precipita hacia la piscina, el agua forma una especie de arrecife en el suelo de hormigón. Esto enfoca el agua que fluye para que se mueva en una ola de buen tamaño y surfeable.

Las bombas de agua hacen la mayor parte del trabajo para formar una ola, pero el sistema hidráulico es el elemento crucial que realmente la pone en marcha. En la siguiente sección, veremos el mecanismo simple pero ingenioso que controla este sistema.

Una piscina de olas, como cualquier piscina, pierde agua constantemente. Una parte se evapora en el aire, otra se filtra y una buena parte se lleva en los trajes de baño de los nadadores (y en sus cuerpos).

Para mantener alto el nivel del agua en Thunder Bay, Emerald Pointe tiene que bombear agua nueva constantemente. El parque está conectado a la línea de agua de la ciudad, pero la mayor parte del agua proviene de varios pozos subterráneos. Los pozos bombean agua al canal de la piscina de olas, así como a otras piscinas de alimentación del parque. La instalación de los pozos de agua requirió una inversión inicial considerable, pero a la larga significó facturas mensuales de agua mucho más bajas.

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En la última sección vimos que las válvulas del generador de olas se abren mediante pistones hidráulicos. Como ocurre con la mayoría de las máquinas hidráulicas, estos pistones funcionan mediante una bomba hidráulica básica. La bomba mantiene un flujo constante de aceite presurizado que fluye hacia el sistema. En realidad, Emerald Pointe utiliza aceite vegetal, en lugar de aceite normal para máquinas, ya que existe cierto riesgo de que el aceite se filtre a la piscina de olas.

En el generador de olas, el flujo de aceite está controlado por una válvula de control direccional. La válvula está conectada a varias mangueras, lo que lleva a:

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Si abrieras uno de los cilindros del pistón, verías algo como esto:

Puede ver que el vástago del pistón que se extiende fuera del cilindro en realidad es movido por una cabeza de pistón dentro del cilindro. Hay líquido a ambos lados de esta cabeza de pistón, alimentado por dos mangueras diferentes. Si la fuerza es mayor en el lado azul, el pistón se moverá hacia la izquierda, y si es mayor en el lado naranja, el pistón se moverá hacia la derecha. Para cambiar la dirección de la fuerza, dejas de bombear aceite hacia un lado y comienzas a bombearlo hacia el otro. Este tipo de cilindro de pistón se denomina comúnmente ariete hidráulico.

La válvula de control direccional dirige el flujo a estos arietes. Tiene un pequeño carrete que se mueve hacia adelante y hacia atrás, bloqueando algunos puertos de entrada y salida y abriendo otros.

Cuando el carrete está hacia la izquierda, el aceite a alta presión va al lado izquierdo del cilindro, empujando el pistón hacia afuera. Cuando el carrete está hacia la derecha, empuja el pistón hacia adentro. A medida que el aceite a alta presión empuja en un lado, el aceite a baja presión en el otro lado es forzado a regresar al tanque de aceite.

El carrete se mueve hacia adelante y hacia atrás mediante un simple solenoide (un interruptor electromagnético controlado por una corriente eléctrica). El solenoide está controlado por un temporizador eléctrico. Cada dos minutos, el temporizador activa el solenoide, por lo que empuja los pistones hacia afuera durante unos segundos y luego los vuelve a introducir. Esto abre todas las válvulas de liberación, creando una onda.

Una de las cosas más sorprendentes de este sistema de control, y del generador de olas en general, es su durabilidad. Durante todo el verano, el equipo de Emerald Pointe pone en marcha las olas al amanecer y no apaga el sistema hasta que el parque cierra por la noche. ¡Esa es una semana de trabajo dura!

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