Source: https://kupdf.net/download/apuntes-de-oleaje_59840477dc0d60961f300d17_pdf
Timestamp: 2019-11-15 20:17:16+00:00

Document:
Apuntes de oleaje - Free Download PDF
August 4, 2017 | Author: jmedvil | Category: Tide, Waves, Wind Speed, Oscillation, Physics & Mathematics
Scripts I made for my students at the European University of Madrid...
INGENIERÍA MARÍTIMA Y COSTERA. Unidad 01 - Oscilaciones del mar
Apuntes 1 CONTROL DE CALIDAD Referencia
Fecha 15/02/09
Distribución de copias ALUMNOS ING. MARITIMA UEM
Digital sf1
Digital cf2
2 ÍNDICE Tabla de contenido 1 2 3 4 5
CONTROL DE CALIDAD ............................................................................1 ÍNDICE .................................................................................................2 INTRODUCCIÓN .....................................................................................6 TIPOS DE ONDAS EN EL MAR .............................................................7 ALGUNOS TIPOS DE ONDAS RELEVANTES ........................................7 5.1
OLEAJE DE VIENTO .................................................................................... 7
MAREAS ................................................................................................... 9
ONDAS LARGAS ....................................................................................... 10
SEICHES........................................................................................... 11
STORM SURGES ................................................................................ 11
OLEAJE DE VIENTO ............................................................................... 13 6.1
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE UNA ONDA ........................................... 13
GENERACIÓN DEL OLEAJE DE VIENTO ....................................................... 14
TEORÍAS DE OLEAJE ................................................................................ 20
TEORÍA LINEAL DE ONDAS ........................................................................ 21
CELERIDAD, LONGITUD Y PERIODO ..................................................... 24
DISPERSIÓN DEL OLEAJE ................................................................... 24
CLASIFICACIÓN DE LAS ZONAS EN QUE SE PROPAGA EN OLEAJE........... 26
ECUACIONES GENERALES Y SOLUCIONES TEÓRICAS ............................ 27
TSUNAMI ................................................................................................. 12
VALIDEZ DE LAS DISTINTAS TEORÍAS DE OLEAJE. ÁBACOS DE LE MEHAUTE. 27
ROTURA DEL OLEAJE ............................................................................ 29 7.1
DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO .................................................................. 29
TIPOS DE ROTURA.................................................................................... 31
SPILLING .......................................................................................... 33
PLUNGING ........................................................................................ 33
SURGING .......................................................................................... 33
COLLAPSING .................................................................................... 33
TENSIONES DE RADIACIÓN ....................................................................... 33
DESCRIPCIÓN DEL OLEAJE ..................................................................... 34 DESCRIPCIÓN ESTADÍSTICA ...................................................................... 34
ALTURAS DE OLA CARACTERÍSTICAS .................................................. 34
REPRESENTATIVIDAD DE LOS PARÁMETROS ESTADÍSTICOS .................. 36
PERIODOS CARACTERÍSTICOS DEL OLEAJE ......................................... 38
DESCRIPCIÓN ESPECTRAL ........................................................................ 38
INTRODUCCIÓN ................................................................................. 38
UN ESPECTRO BÁSICO....................................................................... 42
EL ESPECTRO DE UN ESTADO DEL MAR ............................................... 43
LOS PARÁMETROS ESPECTRALES ....................................................... 48
ESPECTROS MÁS COMÚNMENTE EMPLEADOS ...................................... 49
¿DESCRIPCIÓN ESTADÍSTICA O DESCRIPCIÓN ESPECTRAL? ........................ 52
OLEAJE EN LA COSTA ESPAÑOLA ............................................................. 52 FUENTES DE DATOS DE OLEAJE ................................................................ 52
DATOS VISUALES .............................................................................. 52
DATOS INSTRUMENTALES .................................................................. 55
DATOS DE MODELO MATEMÁTICO ....................................................... 62
LA ROM 0.3 ........................................................................................... 76
EL PROGRAMA ROM ......................................................................... 76
LA RECOMENDACIÓN ROM 0.3.......................................................... 77
ESTRUCTURA ................................................................................... 77
TIPOS DE DATOS ............................................................................... 78
INFORMACIÓN ................................................................................... 78
ARMÓNICOS DE UNA DÁRSENA .............................................................. 86
APLICACIÓN PRÁCTICA ......................................................................... 88
figura 1 .- Abaco de Kinsmann ............................................................................. 7 figura 2 .- Mar de viento (SEA) .............................................................................. 8 figura 3 .- Mar de fondo (SWELL) ......................................................................... 9 figura 4 .- Bahía de Fundy. Pleamar (izquierda) y bajamar (derecha) ........... 10 figura 5 .- Storm surge ........................................................................................ 12 figura 6 .- Diferencia entre oleaje de viento (arriba) y tsunami (debajo) ....... 12 figura 7 .- Perfil vertical de dos olas sucesivas. ............................................... 13 figura 8 .- Generación del oleaje ........................................................................ 14 figura 9 .- Diagrama esquemático, ilustrando la dependencia del oleaje de la velocidad del viento (U), de la duración de la tormenta (D) y de la longitud del fetch (F). Modificado de (Komar, 1.983) .............................................................. 15 figura 10
Rothery, & Wright, 1.989)...................................................................................... 16 figura 11
.- Esquematización del problema. Tomada de (Janssen, 2.004) .. 17
figura 12 .- Izquierda: Espectro JONSWAP para un oleaje en desarrollo, de varias longitudes de fetch, representadas por la variable X. Derecha: Una comparación de los espectros JONSWAP y PM para una velocidad de viento U = 20 m/s y longitudes de fetch de 200 km e infinito, respectivamente. Tomado de (Massel, 1.996) ................................................................................... 17 figura 13
.- Relación entre borrasca y fetch .................................................... 18
.- Fetch supuesto ................................................................................ 19
.- Fetch real ......................................................................................... 19
.- Ejemplo de validez de las diferentes teorías de oleaje ............... 20
.- Comparación de ondas en diferentes teorías.............................. 21
.- Representación de una onda de Airy. .......................................... 23
.- Grupos de olas ................................................................................ 24
Méhauté, 1.976)...................................................................................................... 29 figura 21
.- Ola rompiendo ................................................................................. 30
.- Rotura de pequeñas olas junto a la línea de orilla ....................... 31
.- Tipos de rotura. Tomado de (Brown, Colling, Park, Phillips,
Rothery, & Wright, 1.989)...................................................................................... 32 figura 24
.- Parámetros representativos del oleaje. Tomado de (CEM, 2.001) 34
.- Espectro Jonswap .......................................................................... 37
.- Parámetros estadísticos para un mismo espectro de energía .. 37
parámetro estadístico ........................................................................................... 38 figura 28
.- Oleaje propagándose hacia la orilla ............................................. 39
.- Series temporales ........................................................................... 41
.- Serie temporal y su espectro energético ..................................... 42
.- Función coseno ............................................................................... 43
.- Espectro energético de la serie temporal de la figura 31 .......... 44
.- Onda senoidal suavizada con ventana triangular, T = 10s ......... 44
.- Espectro de energía de una onda senoidal T = 10 s.................... 45
.- Detalle del suavizado de la serie temporal de la figura 33 ......... 45
.- Detalle del pico del espectro de la figura 34................................ 46
.- Superposición de estados del mar ............................................... 46
.- Espectros energéticos ................................................................... 47
.- Espectro de sea vs. Espectro de swell ......................................... 47
.- Comparación de los espectros JONSWAP y PM. Tomado de
.- Serie temporal de periodo de pico ................................................................... 59 .- Histograma frecuencial de Hs ........................................................................... 60 figura 41
.- Red WANA ....................................................................................... 64
.- Puntos WANA (círculos azules) en el mar de Alborán ................ 66
.- Ubicación del punto WANA 2005009 ............................................ 66
.- Red WASA ........................................................................................ 69
.- Puntos SIMAR-44 en la zona Mediterránea .................................. 72
.- Puntos SIMAR-44 en la zona Atlántica .......................................... 72
.- Áreas en que la ROM divide el litoral español.............................. 79
.- Ubicación de las fuentes de datos instrumentales ..................... 80
Phillips, Rothery, & Wright, 1.989) ....................................................................... 83 figura 53
.- Seiche. Oscilación en una dársena (Lizano R.) ........................... 84
.- Registro del mareógrafo de Palma de Mallorca .......................... 85
.- Perfiles de ondas largas. Tomado de (CEM, 2.001) .................... 86
.- Puerto de Llanes (Asturias) ........................................................... 89
.- Otra vista del puerto de Llanes ..................................................... 89
Nogales, 1.948) ...................................................................................................... 90 figura 59
.- Representación de los resultados de la tabla 4 .......................... 91
.- Ubicación de puntos de control .................................................... 91
.- Formas asintóticas de las funciones hiperbólicas ......................... 27
.- Zonas de propagación de oleaje ...................................................... 27
(CEM, 2.001) ........................................................................................................... 28 .- Relaciones empíricas entre datos de oleaje visuales e instrumentales ....... 55 .- Tabla de Hs - Tp .................................................................................................... 62 tabla 4
.- Periodos de grupos de olas, modos de vibración y profundidades
peligrosas ............................................................................................................... 92
3 INTRODUCCIÓN En estos apuntes se pretende recoger las cuestiones más importantes que se expliquen en clase. La idea es intentar que se disponga de los apuntes de la clase correspondiente al menos un día antes de que ésta tenga lugar. El objetivo es darte la oportunidad de que leas sobre lo que se va a contar, con objeto de facilitar el planteamiento de dudas, e incluso la posibilidad de tomar apuntes sobre el documento, ya lo hagas con un portátil sobre el pdf, que irá sin proteger, como si lo imprimes y tomas notas sobre el documento en papel. A este respecto, fíjate en la revisión del documento (“REV”, en su título; la revisión tendrá el mismo número que la semana correspondiente). Cada nueva revisión contendrá también todo lo anterior. Así, al final del curso podrás disponer de un documento completo de apuntes. Al margen, y como consulta, espero que puedas disponer del libro “Oscilaciones del mar”, que se encuentra en este momento en proceso de edición por el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. No ha sido posible disponer de él al comienzo del curso. Se trata de un libro de consulta, que espero te pueda ser útil una vez terminado el curso (proyecto de fin de carrera, trabajo profesional, etc.). Apuntes de Oleaje e Ingeniería de Costas
Por último te ruego que ton toda confianza me hagas ver cualquier posible deficiencia, o propuesta de mejora, de estos apuntes: me ayudarás, te ayudarás a ti [email protected] y ayudarás también a tus compañeros del curso que viene.
4 TIPOS DE ONDAS EN EL MAR El ábaco de Kinsmann muestra de forma sintética el conjunto de oscilaciones que se pueden dar en el mar (figura 1). Las zonas sombreadas muestran los tipos de
ondas que se verán en este curso. figura 1 .- Abaco de Kinsmann
5 ALGUNOS TIPOS DE ONDAS RELEVANTES 5.1 Oleaje de viento Es la oscilación típica que vemos en nuestras costas. No mueve masas de agua, excepto durante los procesos de rotura. Lo que se propaga es la perturbación, no la
masa de agua. Como símil para entender mejor esto, se tiene el caso de una bandera, cuyas ondulaciones generadas por el viento se mueven desde el asta hacia su borde libre, pero la tela queda fija, no se desplaza. En este nivel, se distinguen dos tipos fundamentales de oleaje de viento: i.
El SEA, o mar de viento (figura 2), que es el que se produce en la zona de generación (también denominada FETCH). Es un oleaje muy desordenado, con frentes pequeños y en muchas direcciones, aunque predomina la del viento.
El SWELL, o mar de fondo (figura 3), que se da fuera de la zona de generación, con olas de diferentes periodos, pero más ordenadas y viajando en una misma dirección principal, aunque se suele abrir lateralmente unos 15º
Run-up del oleaje Set-up del oleaje Inundaciones por causas fluviales La figura 5 esquematiza este efecto.
6 OLEAJE DE VIENTO 6.1 Características generales de una onda La figura 7 muestra el perfil vertical de dos olas sucesivas, idealizadas. En ella se pueden observar los principales parámetros que las definen.
Estos parámetros son: Altura de ola
Distancia vertical entre un seno y una cresta sucesivos
Tiempo que tardan en pasar dos crestas sucesivas por el mismo punto Número de crestas que pasan cada segundo por un punto fijo (f = 1/T)
Otros parámetros importantes son los siguientes: Frecuencia angular Número de onda
1. El agua es homogénea e incompresible; (lo que implica que la densidad, ρ, es constante. 2. La tensión superficial puede ser despreciada. 3. El efecto de Coriolis debido a la rotación de la tierra puede ser asimismo despreciado. 4. La presión en la superficie libre del mar es uniforme y constante. 5. El agua del mar carece de viscosidad. 6. No existe interacción del oleaje con ningún otro movimiento marino. El flujo es irrotacional. 7. El fondo del mar constituye un límite horizontal, fijo e impermeable, lo que implica que la velocidad vertical en él es nula. 8. La amplitud de onda es pequeña y su forma es invariable en el tiempo y espacio. 9. Las ondas son planas (de dos dimensiones). De las hipótesis anteriores, la 1ª, 2ª y 3ª pueden ser asumidas en la mayor parte de problemas de Ingeniería Marítima. Las tres últimas han de asumirse necesariamente en la mayor parte de los problemas de Ingeniería Costera y Portuaria. Una conclusión de la 1ª hipótesis estriba en que las líneas de corriente en un fluido incompresible son paralelas. En efecto, la ecuación de conservación de masa dice que: [1]
Si el fluido es incompresible, la densidad es constante, esto es
ecuación anterior se puede escribir: [2]
6.4.1 Celeridad, longitud y periodo La velocidad con que se propaga la ola se denomina celeridad, c. Hay autores que la denominan también velocidad de fase. Dado que la distancia de una longitud de onda se recorre, por definición, en un tiempo igual al periodo de la ola, es fácil comprender que la celeridad se puede obtener como [4]
Combinando las dos ecuaciones anteriores, se puede escribir la celeridad como: [6]
En función del número de onda, k, y la frecuencia angular,
dispersión, puede escribirse la longitud de onda como: [7]
Como puede observarse, la ecuación que proporciona la longitud de onda ha de resolverse necesariamente por iteraciones. Esta ecuación indica que la longitud de onda decrece con la profundidad, debido al comportamiento de la función tanh(kd), que se incrementa linealmente con valores pequeños de kd, pero tiende asintóticamente a la unidad en profundidades indefinidas. En profundidades indefinidas, puede considerarse que la tangente hiperbólica tiende a la unidad, y por tanto, la longitud de onda es: [8]
La tabla 1 recoge las formas asintóticas de las funciones hiperbólicas. Función cosh (kd)
6.4.3 Clasificación de las zonas en que se propaga en oleaje Las zonas a través de las cuales se propaga el oleaje se clasifican según su profundidad relativa, d/L. así, se pueden distinguir las tres zonas que se indican en la tabla 2: Zona
½a∞
πa∞
reducidas tabla 2 .- Zonas de propagación de oleaje
6.5 Validez de las distintas teorías de oleaje . Ábacos de Le Mehaute Existe un parámetro adimensional único que es utilizado para clasificar los diferentes tipos de movimientos. Este parámetro es conocido como el número de Ursell, Ur, y se define como: [10]
longitud respectivamente, según los autores. Por ello, y aunque conceptualmente el significado de este parámetro es siempre el mismo, sus valores numéricos varían de forma importante por lo cual es preciso tener clara la definición empleada antes de realizar cualquier interpretación. El número de Ursell es un parámetro importante pues sirve para definir el régimen al que corresponden las ondas y, por tanto, ayuda a seleccionar la teoría más adecuada en cada caso. Es una medida de la no linealidad del oleaje. Un oleaje lineal presentará un parámetro de Ursell tal que
7 ROTURA DEL OLEAJE 7.1 Descripción del fenómeno La rotura del oleaje es quizá el fenómeno más espectacular que se produce en la cercanía de la costa. Es en la zona de rompientes donde se produce la mayoría de los procesos litorales, y la mayor parte de los que se deben al oleaje, se producen debido a su rotura.
collapsing y surging. Se producen en orden creciente de pendiente del fondo, longitud de onda y periodo, y decreciente de altura de ola y peralte.
8 DESCRIPCIÓN DEL OLEAJE 8.1 Descripción estadística La descripción estadística del oleaje se basa en un análisis pormenorizado, ola por ola, del registro de estado del mar. En la figura 24 se observa un registro de oleaje en el cual, con una serie de criterios, se separan las olas, obteniendo para cada una su altura, H, periodo, T, longitud, L, etc.
8.1.2 Representatividad de los parámetros estadísticos Supongamos un estado del mar definido por un espectro Jonswap determinado. Es sabido que cada espectro define un estado energético concreto, pero no reproduce exactamente la serie temporal que lo generó. En cualquier caso, en la mayor parte de las aplicaciones de Ingeniería Marítima, es la energía del oleaje la que preocupa, por lo que esta descripción es muy razonable. Obviamente, los parámetros estadísticos deberían ser muy similares para cualquier espectro que conserve el área bajo él, o lo que es lo mismo, su energía. A continuación se realizará una comprobación con un espectro Jonswap y varias semillas. Las características del espectro son las siguientes: Hm0
= 10 s = 3.3
Esas series temporales constituyen funciones complicadas de la elevación del nivel del mar respecto del tiempo,
= f(t), y son discretas, puesto que el sensor del oleaje
Mike21 BW
Las zonas azules representan el roller de una ola rota
8.2.2 Un espectro básico Supóngase una serie temporal formada por un seno (por ejemplo, una onda de Airy). Sea la onda de ecuación [15]
que tiene longitud de onda L y periodo T. Si se representa esta función, con ayuda de MATLAB, se obtiene la gráfica discreta de la figura 31. Se ha supuesto que el periodo es T = 14 s, la altura de ola H = 4 m, y la longitud de onda es
. Se ha representado un intervalo de tiempo
expresarse por una combinación más o menos larga, de senos y cosenos. Por tanto, se puede descomponer la serie temporal correspondiente a un temporal, cualquiera que este sea, en una suma de senos y cosenos simples, en ondas de Airy. Hallando y superponiendo los espectros (líneas verticales) de cada oleaje simple, podríamos hallar el espectro energético del temporal (figura 37), que tendrá un aspecto similar a los representados en la figura 38. Obviamente, ese sistema es inabordable, y por ello se usan herramientas como la FFT (transformada rápida de Fourier). El propósito de este capítulo no es calcular el espectro, sino comprenderlo y ver qué se puede extraer de él.
Espectro 20 18
Supóngase que se amplía el número de puntos a 100 periodos, y se aplica una ventana triangular al comienzo y al final de la serie temporal (figura 33). Su espectro se muestra en la figura 34. Su pico estará en fp = 1/10 = 0.10 hz (figura 36). Serie temporal 2 1.5 1
figura 34 .- Espectro de energía de una onda senoidal T = 10 s Serie temporal
0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 20
80 tiempo [s]
8.2.4 Los parámetros espectrales En este apartado se proporcionarán algunas herramientas que, a partir de su espectro energético, ayuden a conocer perfectamente un temporal determinado. Los principales parámetros que se utilizan en análisis espectral son: Frecuencia de pico Los momentos espectrales El coeficiente de apuntamiento El coeficiente de simetría A continuación se verá su utilidad. 8.2.4.1 Momentos espectrales Los momentos espectrales se designan como mi, donde i es su orden, y se definen como: [16]
De los cuatro primeros momentos se pueden aproximar numerosos datos estadísticos (ver 8.1) del registro de oleaje: [17] [18] [19] [20]
Es fácil entender que m0 representa la energía total del registro de oleaje, pues constituye el área que encierra el espectro. Así, mediante el análisis espectral de diferentes series de oleaje de un mismo temporal mientras se propaga hacia la costa, puede calcularse la reducción de energía en el mismo. 8.2.4.2 Anchura espectral y ancho de banda espectral Se representan respectivamente mediante las letras griegas
y y se definen como:
Ambos oscilan entre 0 y 1. Para un espectro muy estrecho, ambos se encontrarán cerca de 0. Para un Pierson-Moskowitz (ver 8.2.5.2), para el JONSWAP (ver 8.2.5.1), son
Project”. Se aplica a áreas que presentan un fetch limitado, y su expresión es la siguiente:
En ellas, los parámetros tienen el siguiente significado: : Parámetro de escala F
: Frecuencia de pico : Coeficiente de apuntamiento
9 OLEAJE EN LA COSTA ESPAÑOLA 9.1 Fuentes de datos de oleaje 9.1.1 Datos visuales Los datos visuales se obtienen generalmente por marineros entrenados a bordo de barcos en ruta. Durante mucho tiempo han sido la única fuente de datos
Los datos están muy heterogéneamente espaciados, pues se ciñen a las rutas marítimas (ver en la 0 los puntos en los que se dispone de datos visuales en la costa española). Por todo ello, es preciso conocer qué relación guardan con los datos instrumentales. En el estado del arte actual existen diferentes formulaciones empíricas que relación el dato visual de altura de ola significante, Hv, y su periodo, Tv, con una altura de ola significante, Hs, periodo de pico, Tp, y periodo medio, Tz, obtenidas a partir de registros visuales obtenidos en diferentes lugares. La 0 recoge algunas de ellas. Formulación
Hogben & Lumb (1.967) Jardine (1.979) Soares (1.986) PCM (1.991) GIOC (1.993) .- Relaciones empíricas entre datos de oleaje visuales e instrumentales 10 9 8 7
Jardine (1.979) 4
PCM (1,991) GIOC (1.993)
1 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 Hv [m]
.- Comparación de las formulaciones empíricas de la 0 Apuntes de Oleaje e Ingeniería de Costas
El modelo numérico utilizado para generar los campos de vientos es el HIRLAM. Se trata de un modelo atmosférico mesoescalar5 e hidrostático cuya resolución es de 0.5 grados en el Atlántico y 0.2 grados en el Mediterráneo. Dicho modelo incluye asimilación de datos instrumentales. Los datos de viento facilitados son promedios horarios a 10 metros de altura sobre el nivel del mar. Debido a la resolución con la que se ha integrado el modelo de Atmósfera, los datos de viento no reproducen ni efectos orográficos de escala inferior a 15 Km, ni procesos con escala temporal inferior a 6 horas. No obstante, el modelo reproduce correctamente los vientos regionales inducidos por la topografía como el Cierzo, Tramontana, Mistral, etc. Por otro lado, de modo general, será más fiable la reproducción de situaciones con vientos procedentes del mar. 9.1.3.1.1
Los puntos de la red WANA a lo largo de la costa española se muestran en la figura 41.
Es importante tomar en consideración unas ciertas precauciones de uso, derivadas del
Waves and Storms in the North Atlantic. El objetivo de dicho proyecto fue realizar un retroanálisis de oleaje a partir de campos de viento que cubrían un periodo de 40 años. Ello se realizó en dos fases modelando áreas distintas, con diferentes datos de viento. Cada uno de estos pasos dio lugar a un conjunto de datos WASA distintos: Conjunto WASA de malla Gruesa. o En la primera fase se modelo el oleaje sobre todo el Atlántico Norte con una resolución espacial de 1.5º Lat * 1.5º Lon y una resolución temporal de un campo cada 6 horas. Dicha aplicación utiliza datos de
Center). Conjunto WASA de malla Fina o En la segunda fase se modeló el oleaje sobre el Atlántico Nororiental, con una resolución espacial de 0.5º Lat * 0.75º Lon y una resolución temporal de un campo cada 3 horas. Dicha aplicación utiliza datos de viento facilitados por la Oficina Meteorológica Noruega (DNMI). 9.1.3.2.1
En el Golfo de Cádiz, el estrecho de Gibraltar está cerrado, por lo que se reproducen con más fiabilidad las situaciones de Poniente y que las situaciones de Levante. En el Archipiélago Canario los modelos de viento y oleaje no contemplan la existencia física de las islas, por lo que no se modela el efecto de pantalla que éstas producen. Al comparar los datos de altura significante de ola del conjunto WASA de malla fina con los datos de boyas situadas en el Cantábrico, se obtienen índices medios de correlación de 0.85, siendo la altura de las boyas aproximadamente 0.8 veces la generada por el modelo. Por otro lado, la comparación de los datos WASA de malla gruesa con boyas situadas en el Golfo de Cádiz y en Las Palmas produce índices de correlación de 0.7, siendo la altura en las boyas aproximadamente 0.6 veces la generada por el modelo. 9.1.3.2.3
o Dispersión Angular o Altura, Periodo, Dirección y Dispersión angular de Mar de Viento o Altura, Periodo, Dirección y Dispersión angular de Mar de Fondo Viento o Velocidad media o Dirección medida de Procedencia del Viento 9.1.3.3 Red SIDMAR Se trata de la última red incorporada al banco de datos de Puertos del estado. El conjunto SIMAR-44 se constituye a partir de modelado numérico de alta resolución de atmósfera, nivel del mar y oleaje que cubre todo el entorno litoral español. La simulación de atmósfera y nivel del mar en todo el dominio de trabajo, así como la simulación de oleaje en la cuenca mediterránea han sido realizadas por Puertos del Estado en el marco del Proyecto Europeo HIPOCAS. La simulación de oleaje en el dominio Atlántico ha sido realizada por Puertos del Estado de modo independiente. 9.1.3.3.1
Los datos de viento de este conjunto se han obtenido mediante el modelo atmosférico regional REMO, forzado por datos del reanálisis global NCEP. Dicho reanálisis, asimila datos instrumentales y de satélite. El modelo REMO se ha integrado utilizado una malla de 30' de longitud x 30' de latitud (aproximadamente 50 Km x 50 Km) con un paso de tiempo de 5 minutos. Los datos de viento facilitados son promedios horarios a 10 m de altura sobre el nivel del mar. La malla utilizada para integrar el modelo REMO no permite modelar el efecto de accidentes orográficos de extensión inferior a 50Km. Tampoco quedan modelados la influencia en el viento de procesos de convección de escala local. No obstante, el modelo reproduce correctamente los vientos regionales inducidos por la topografía como el Cierzo, Tramontana, Mistral, etc. De modo general es más fiable la reproducción de situaciones con vientos procedentes de mar. 9.1.3.3.3
La marea meteorológica ha sido simulada mediante el modelo de circulación HAMSOM. La integración se ha realizado en modo barotrópico sobre una malla de 15' de latitud x 10' de longitud con datos de atmósfera procedentes del modelo REMO. Los datos de residuo meteorológico sólo describen la variación de nivel debida a la acción atmosférica. Para su uso práctico es necesario sumar la contribución de marea astronómica. Cuando no se conozca la onda de marea astronómica y se necesite tener una valoración aproximada de la magnitud de situaciones de riesgo se deberá sumar a la serie de residuos una estimación de la pleamar viva para la zona de estudio. 9.1.3.3.4
Los datos se han generado con una cadencia horaria. Se ha realizado descomposición de mar de viento y mar de fondo. Con el fin de describir situaciones Apuntes de Oleaje e Ingeniería de Costas
con mares de fondo cruzados, se ha considerado la posibilidad de dos contribuciones de mar de fondo. Para el área mediterránea se ha utilizado una malla de espaciamiento variable con una resolución de 15’ de latitud x 15’ de longitud para el borde Este de la malla y de 7.5' de latitud x 7.5' de longitud (aproximadamente 12.5 Km x 12.5 Km) para el resto del área modelada. Para el área atlántica se ha utilizado una malla de espaciamiento variable que cubre todo el Atlántico Norte con una resolución de 30' de latitud x 30' de longitud para las zonas más alejadas de la Península Ibérica y de Canarias. Para el entorno del Golfo de Cádiz y del Archipiélago Canario se han anidado a la malla principal, mallas secundarias con una resolución de 5' de longitud x 5' de latitud De modo análogo, para el Mar Cantábrico y Galicia se han utilizado mallas anidadas con una resolución de 2.5' de longitud x 2.5' de latitud El modelo WAM utilizado incluye efectos de refracción y asomeramiento. Dada la resolución de la malla, se pueden considerar despreciables los efectos del fondo. Por tanto, para uso práctico los datos de oleaje deben de interpretarse siempre como datos en aguas abiertas a profundidades indefinidas. 9.1.3.3.5
Calibrado de Datos
Para el área del mediterráneo, además de los datos originales, se dispone de un conjunto de datos calibrados. En dicho conjunto los valores de Altura Significante y de Periodo Medio se han calibrado a partir de datos procedentes de Boyas. Los parámetros de corrección, se estiman de modo que sea mínima la distancia entre la distribución de probabilidad de los datos instrumentales y la distribución de probabilidad de los datos modelados. Para cada nodo, la Altura Significante y el Periodo de Pico se corrigen según una expresión del tipo: [30]
En la ecuación [30] Hsc es la Altura Significante corregida y Hso la Altura Significante generada por el modelo. Los parámetros “a” y “b” son factores de calibración específicos para cada nodo de malla. 9.1.3.3.6
9.2 La ROM 0.3 9.2.1 El programa ROM 6 El Programa ROM se inició en 1987 por orden del Director General de Puertos y Costas del Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo, mediante la constitución de una
descripción general de su contenido, definiciones, unidades utilizadas. notaciones y simbología y documentación de referencia Parte 2. Clima Marítimo en el Litoral Español. Establece, a los efectos de caracterización del clima marítimo, una zonificación del litoral español en 10 áreas
10 RESACAS EN DÁRSENAS Los fenómenos de resonancia son provocados por la incidencia de ondas de baja frecuencia (de largo periodo, del orden de minutos), con longitudes de onda comparables a las dimensiones de la dársena; en estos casos es posible que la energía incidente a través de la bocana no salga en su totalidad y se produzca una acumulación de energía en el interior con la consiguiente amplificación de las oscilaciones inducidas por las ondas. El fenómeno de resonancia se produce cuando las frecuencias de excitación de las ondas coinciden con las frecuencias de oscilación propias de la dársena. Un ejemplo cotidiano se muestra en la figura 52. Para dimensiones típicas de las dársenas (del orden de centenares de metros) los periodos naturales de oscilación son del orden de minutos.
donde h es la profundidad de la dársena, que aquí, por simplicidad, se supondrá constante. Si el periodo de la onda estacionaria es T, y su longitud de onda es , se puede calcular ésta como: [32] En función de los modos de vibración de la onda estacionaria (figura 55), la resonancia se producirá para
del modo de vibración y L la longitud de la dársena. Así, sustituyendo el valor de
en función de L, se obtiene la ecuación [33]: [33]
que proporciona la relación peligrosa de dimensiones de la dársena (longitud L y profundidad h) en función del periodo de propagación T. Cuando T se aproxima al periodo de los grupos de olas del oleaje incidente se corre el riesgo de entrar en resonancia. De la ecuación [33] se deduce que la mejor forma de lucha contra la resonancia es modificar la forma de la dársena, ya sea en planta, mediante cambios en su línea de muelles, o en profundidad, mediante dragado. En la ecuación [33] T viene dado por el estado del mar. Lamentablemente, no existen datos de onda larga en la costa española como para poder obtener una medida real de los riesgos de aparición de resonancia en una dársena determinada. Únicamente se cuenta con las medidas de Iribarren en las fachadas mediterránea y cantábrica (figura 58). No obstante, estas medidas datan de 1.948, y puede suponerse con fundamento que los ciclos climáticos hayan hecho variar este dato.
tabla 4 .- Periodos de grupos de olas, modos de vibración y profundidades peligrosas 6.00
3 Nº nodos
Report "Apuntes de oleaje"
Share & Embed "Apuntes de oleaje"

References: resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución 
 resolución