2da Sesión: Ingeniería Costera 1. Batimetría:

El primer paso del ingeniero es usualmente el levantamiento del terreno en el cual se ubicaran las obras portuarias, obteniendo finalmente un plano en la que figuren las diferentes Curvas de Nivel del fondo submarino.

Los levantamientos Batimétricos se llevan a cabo mediante sondajes. En la actualidad, la Fotogrametría y los modernos equipos de sondeo por eco, llamados ecosondas permiten que los levantamientos Batimétricos se lleven a cabo con mayor precisión y rapidez.

Estos trabajos de sondajes son corregidos mediante el uso de una tabla denominado Tabla de Mareas.

2. Vientos:

Los vientos son debido al movimiento de las masas de aire en las capas mas bajas de la Atmósfera, en la que tratan en todo momento de buscar sus posiciones de equilibrio.

Clasificación:

a) Vientos Locales; son aquellos que soplan en una localidad determinada y que en el caso de las obras portuarias, influirán por ejemplo en la orientación y ubicación de los muelles.

b) Vientos Oceánicos; son aquellos que soplan sobre las grandes extensiones oceánicas y son generadoras del oleaje que se observa en las Costas.

Tanto los vientos Locales como los Oceánicos son magnitudes vectoriales y como tales poseen : Dirección, Sentido y Velocidad

La Dirección y Sentido del viento se obtiene con el instrumento denominado: Veleta.

Mientras que la Velocidad del viento se obtiene con el instrumento denominado: Anemómetro, el que marca dicha velocidad mediante dispositivos de presión o de relojería.

Existen diversas escalas para clasificar el viento de acuerdo a su velocidad, una de las mas difundidas es la escala de Beufort, que se da en la tabla a continuación:

Nº Beufort (n)

DescripcionVelocidad

(mph)0 Calma 0-1 1 Aire ligero 1-3.2 Brisa Leve 4-7.3 Brisa Ligera 8-12.4 Brisa Moderada 13-18.5 Brisa Fresca 19-24.6 Brisa Fuerte 25-31.7 Viento Moderado 32-38.8 Viento Fresco 39-46.9 Viento Fuerte 47-54.

10 Ventarron 55-63.11 Temporal 64-75.12 Huracán 75 a mas

Escala de Beufort

Las velocidades, direcciones y sentidos de los vientos se condensan en Tablas para su procesamiento estadístico, luego se construyen las Rosas de Viento que son gráficos que muestran toda la información relativa a los vientos para su uso.

Las Rosas de Viento correspondientes a los Vientos Locales, se elaboran generalmente por los servicios meteorológicos nacionales, pero las Rosas de Viento correspondiente a los Vientos Oceánicos, son elaborados por los servicios meteorológicos de algunos países en base a información meteorológica colectada por satélites.

La Tierra esta cubierta por una capa gaseosa (aire) que tiene una densidad que disminuye con la altura, de acuerdo a la Temperatura, Presión, Altitud y Humedad.

Los movimientos de las masas de aire que provocan los vientos son debido a su diferente calentamiento por acción del Sol. Estos movimientos se realizan en la Capa mas baja de la Atmósfera (Troposfera).

El esquema de la circulación de los vientos, si no existiesen los Continentes es como se muestra en la figura siguiente:

Circulación general Atmosférica

Para una cabal comprensión de los Vientos Oceánicos un conocimiento relativo de la Circulación general Atmosférica.

Se observa que existe un centro de Alta Presión alrededor del paralelo 30º y un centro de Baja Presión en el paralelo 60º.

Debido a la presencia de los Continentes la Circulación Atmosférica no se cumple exactamente.

Las zonas de Alta Presión que corresponden a los paralelos 30ºN y 30ºS se encuentran localizados sobre los Océanos; 2 en el Hemisferio Norte (sobre el Atlántico y el Pacifico) y 3 en el Hemisferio Sur (sobre el Atlántico, Pacifico e Indico).

Polo Norte Alta Presion

60º N Baja Presion

30º N Alta Presion

Baja Presion

30º S Alta Presion

60º S Baja Presion

Polo Sur Alta Presion

Sin considerar la rotacion Considerando efecto de rotacion

Circulacion Atmosferica (Teorica)

de la tierrade la tierra

Zonas de alta presión

Las zonas de Baja Presión situado en los paralelos 60ºN y 60ºS son la existencia de de los Ciclones, los cuales son los generadores de vientos de gran violencia durante periodos cortos (del orden de una semana).

Estos centros de Alta presión reciben el nombre de Anticiclones y es de especial interés el Anticiclón del Pacifico Sur, situado frente a las costas del Norte de Chile, por ser el causante de los vientos que generan el Oleaje que se observa en el Litoral Peruano.

El viento generado por un Anticiclón en el Hemisferio Sur, sigue el sentido contrario al giro de las manecillas de un reloj, y la dirección de los vientos por el producidos se denominan Vientos Alisios.

Definiciones:

a) Onda (Ola).- Ondulación de la superficie libre de un líquido.

b) Altura de la Onda (H).- Distancia vertical medida entres la creta y el valle de la onda.

c) Longitud de la Onda (L).- Distancia horizontal entre dos crestas o valles consecutivos.

d) Periodo (T).- Tiempo que transcurre para que pasen dos crestas o valles consecutivos.

e) Nivel medio de la Onda.- Es el nivel que establece que el área de la cresta arriba de el sea igual al área del valle bajo ese mismo nivel

f) Nivel estático o de Reposo.- Nivel de la superficie del agua antes de que pase una onda. A la distancia entre este nivel y el nivel medio de la onda, se designa como ▲y

3. Oleaje:

Terminos de una ola

Clasificación de las olas

Clasificación de las olas.- Según Kinsman

Clasificación de las olas.- Según Kinsman

Clasificación de las olas.- Conforme a la alturas de la olas

Clasificación de las olas.- Conforme al desplazamiento de la cresta

• Progresiva. La cresta se desplaza horizontalmente.

• Estacionaria.- La cresta tiene desplazamiento vertical aparente y nulo horizontalmente, la onda estacionaria se produce cuando se sobreponen dos ondas progresivas

Onda estacionaria

Clasificación de las olas.- Conforme a la Profundidad relativa

Tipo de onda valores

Teórico Práctico o ingenieril

En aguas profundas

d/L > o = 1 d/L > o = 0.5

En aguas intermedias

1 > d/L > 0.005 0.5 > d/L > 0.05

En aguas someras

d/L < o = 0.005 d/L < o = 0.05

La teoría que describe las Ondas Senoidales en una Primera Aproximación, la desarrollo inicialmente Airy en 1845 por lo que se denomina Teoría de Airy (también se le conoce como: Teoría Lineal del Oleaje o Teoría de las Ondas de Amplitud

pequeña).

Esta teoría supone que el potencial de velocidades cumple con la Ecuación de Laplace y tiene aplicación en Agua Profundas, Intermedias e inclusive en Aguas poco Profundas, para calcular la Longitud y la Celeridad de la Onda.

4. Ondas Senoidales: Primera Aproximación

Onda Progresiva.- formulas generales-

• a) T .- Periodo de la ola

• b) L.- Longitud de la ola

• c) C.- Celeridad de loa ola

• d) η.- Perfil de la superficie libre

OLAS PROGRESIVAS.- Formulas

Perfil de la superficie libre

Celeridad

Desplazamiento de las partículasMovimiento de la Partícula.- Según la Teoría Lineal, las partículas se

mueven teóricamente en Círculos o Elipses, siguiendo el sentido indicado en la figura. Sin embargo este ultimo no se cumple ya que se ha

observado que las trayectorias son abiertas y hay un desplazamiento de las partículas en el sentido de avance de la onda, su cuantificación esta

explicada en la teoría de Lagrange.

Desplazamiento de una Partícula

a)

Distribución de Presiones.- La presión Manométrica en cualquier punto dentro del liquido se muestra en la tabla y esta compuesta de dos términos una denominada presión Hidrostática y el otro presión Dinámica. Este ultimo es máximo en la

superfocie superficie y disminuye con la profundidad.

Energía de la Onda.- La Energía Total de una onda es igual a la suma de la Energía Potencial y Cinética, y se puede obtener para un ancho unitario y toda la longitud de la Onda. La energía Potencial de una Onda se debe a las diferentes de la partícula cercana a la superficie con respecto al nivel medio del mar y no depende para nada del movimiento del liquido. La energía Cinética se debe a la velocidad que tienen las diferentes partículas del liquido. Ambas energías son iguales y el valor total se muestra en la tabla siguiente.

Celeridad de Grupo.- Se llama Celeridad de Grupo a la velocidad en la cual se desplaza un grupo de ondas superpuestas de igual amplitud con periodos ligeramente diferentes.

Altura de la Ola en Rompiente.- En el diseño de estructuras, como Rompeolas, Escolleras, muros, etc, es necesario conocer si estarán sujetas a la acción de olas rompiendo o lejos de esta situación, de ahí el interés de lo que se describe a continuación.

La distancia vertical entre la altura de la Cresta de la ola en la rompiente y el Valle inmediato delante de ella se conoce como: Altura en Rompiente (Hr)

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN