Pronto para a onda perfeita

Com foco intenso, Sebastian Steudtner olha para frente enquanto fica de pé em sua prancha de surf. Um vento forte está soprando em seu rosto. Ele usa a perna direita para corrigir a postura e o braço esquerdo se move para a frente, quase como se para segurar uma onda que se aproxima. "Obrigado, temos tudo de que precisamos agora", diz uma voz de repente. O vento diminui, Steudtner se endireita e uma luz ilumina a cena. O campeão mundial de surf de ondas grandes não estava surfando nas ondas do Atlântico, mas sim em sua prancha no túnel de vento da Porsche em Weissach. Aqui, uma equipe liderada por Dra. Jin Gong, Marcus Schmelz e Marcel Straub da Porsche Engineering, está trabalhando em um projeto ambicioso: eles pretendem otimizar o equipamento de Steudtner, bem como sua postura na prancha. O objetivo é melhorar ainda mais seu desempenho.

A Porsche Engineering e Steudtner trabalham juntos para atingir esse objetivo desde o final do ano passado, como parte de uma parceria de longo prazo. Os mais recentes métodos de simulação e validações em túnel de vento, por exemplo, serão usados para melhorar o desempenho da prancha na água e a aerodinâmica dela e do surfista. “Estamos reunindo nossa experiência em fluxo e otimização estrutural com a experiência prática de um surfista de renome mundial para criar uma prancha otimizada para surfar em ondas particularmente altas”, diz o Gerente de Projeto Schmelz.

Um dos principais objetivos é tornar-se mais rápido na água. O recordista mundial Steudtner atinge atualmente velocidades de 70 a 80 km/h em sua prancha. No entanto, isso ainda não é suficiente para conseguir surfar ondas significativamente mais altas - porque quanto mais alta a onda, mais rápido o surfista precisa ser para evitar que ela caia sobre ele. “Minhas pranchas anteriores definitivamente atingiram os limites técnicos”, diz Steudtner.

A equipe de engenharia da Porsche está focada em duas áreas que ajudarão a acelerar o campeão mundial: hidrodinâmica e aerodinâmica. Melhorar a aerodinâmica envolve descobrir como modificar a posição do surfista na prancha para obter uma redução notável no arrasto. A hidrodinâmica envolve a redução de pressão e arrasto de atrito – por meio da posição das aletas debaixo d'água, por exemplo – e o uso de revestimentos especiais para a prancha. “Tudo o que está no ar, a gente estuda no túnel de vento. Analisamos tudo na água usando uma simulação CFD”, explica a engenheira Gong. Para os testes em túnel de vento, foi construído um quadro especial para poder simular a posição da prancha numa onda.

Recursos especiais, como correntes laterais, podem ser recriados com o auxílio de uma plataforma giratória. “Fizemos testes com a carroceria em diferentes posições em duas séries de testes e examinamos otimizações feitas no equipamento, como o uso de um spoiler de cabeçote. O potencial e a reprodutibilidade foram confirmados”, detalha Gong.

17 por cento de melhoria

Mudanças na postura de Steudtner permitiram um arrasto significativamente menor. Uma posição na qual seu braço direito se inclina contra a lateral da parte inferior da coxa e a parte superior do corpo, sendo mantidos o mais próximo possível, provou ser ideal. Com essas adaptações, os engenheiros conseguiram uma redução na resistência ao vento de quase 17%. Em um display no quadro da prancha, o campeão mundial pôde ver como a resistência do vento variava a cada mudança de posição. “Foi fascinante ver quanto potencial inexplorado ainda existe, especialmente fazendo melhorias aerodinâmicas”, diz Steudtner.

No geral, os engenheiros estimam que o potencial de redução em termos de arrasto aerodinâmico totalize até 25%. “É um valor muito alto. Na construção de veículos, normalmente falamos de três a quatro por cento”, diz o líder de Projeto de Aerodinâmica Completa de Veículos e Gerenciamento Térmico da Porsche Engineering, Marcel Straub. Além dos 17% ganhos com a otimização da postura do surfista, outros 4% podem ser alcançados usando medidas como um capacete otimizado. E a prancha também oferece muito potencial para melhorias. “Nesse caso, conseguimos melhorar o arrasto em mais quatro por cento adicionando uma tampa ao nariz, e isso em fluxo direto e com vento cruzado”, explica Straub. Isso é comparável, diz ele, ao efeito dos perfis das rodas na parte inferior do veículo. “Em ambos os casos, é uma questão de otimizar a esteira e melhorar o fluxo para os ‘componentes’ a jusante”, continua Straub. E a ideia de um 'spoiler de cabeça' no quadro também é baseada em insights do desenvolvimento do veículo. “Ao gerar uma borda de corte definida na cabeça, podemos fazer melhorias na área da esteira. Isso pode ser comparado às bordas destacáveis na parte traseira do veículo, como as abas da coluna C no Taycan Cross Turismo”, diz Straub.

“Criamos um modelo cinemático como base de cálculo para o teste do túnel de vento, sendo este um modelo físico para descrever o sistema aerodinâmico e hidrodinâmico no surf de ondas grandes”, esclarece Gong. O pano de fundo é que, quando o surfista entra na onda, apenas parte da energia potencial disponível pode ser convertida em velocidade devido às perdas causadas pela resistência do ar e da água. “Nosso modelo cinemático nos permite analisar a influência de diferentes componentes. Ele fornece a base para deduzir que otimizar a resistência do ar e da água desempenha um papel crucial no surf de uma onda gigante”, diz Gong.

Otimizando a prancha com CFD

Ao mesmo tempo que os testes de túnel de vento, a prancha foi otimizada usando simulações de dinâmica de fluidos computacional (CFD). “Eles nos permitem replicar e visualizar fluxos e padrões de fluxo”, elucida Gong. “Isso nos ajuda a descobrir pontos críticos e definir contramedidas.” O próximo passo seria verificá-los em um teste real na água.

Para todas as otimizações, a equipe conta com muitos anos de experiência da Porsche Engineering no desenvolvimento de veículos. “Quando se trata de melhorar a aerodinâmica em particular, podemos aplicar métodos de desenvolvimento automotivo – no caso da prancha, apenas para um ‘veículo’ completamente novo”, comenta Straub. Embora a modelagem seja diferente, as questões permanecem as mesmas: onde e como a resistência pode ser reduzida?

Steudtner está confiante de que agora pode surfar em ondas muito mais altas com a ajuda dos engenheiros da Porsche: “Até agora, tem sido um processo contínuo com melhorias constantes com base em minha percepção do esporte. Poder usar dados científicos também agora é algo que acho muito interessante. Estou curioso para ver como a teoria funciona na prática. Como resultado dos testes em túnel de vento e simulações CFD, foram construídas quatro pranchas modificadas que incorporam todas as descobertas e que o campeão mundial de surf de ondas grandes está agora a testar na água. O que decide é o quão montável é a prancha. Sebastian nos dá feedback regular”, relata Straub.

O campeão passa a maior parte do tempo na água atualmente. Ele passa todos os invernos em Nazaré, em Portugal, cerca de uma hora ao norte de Lisboa, desde 2012. O penhasco lá, com seu imenso desfiladeiro subaquático, há muito substituiu o Havaí como o local de surf com as ondas mais altas do mundo. É aqui que as maiores ondas atingem mais de 20 metros de altura. O atual recorde mundial de Steudtner é de 26,21 metros. Com o equipamento certo, ele pretende subir ainda mais no futuro. Quão alto será esse é outro fator que o suporte da Porsche Engineering ajudará a determinar com mais precisão no futuro: os engenheiros da Porsche estão desenvolvendo um novo sistema para substituir a medição imprecisa das alturas das ondas usando imagens de vídeo e imagens estáticas - garantindo que a ascensão de Steudtner a novas dimensões possa ser documentada com precisão.