4ta sesión orlando b

7/21/2019 4ta Sesin Orlando B

1/26

1. Caractersticas del Oleaje: (Ejemplo de Aplicacin)

Obtener las caractersticas del oleaje y del movimiento de la

masa de agua, si se cuenta con los siguientes datos: altura de

la onda 3.0m, periodo 10seg y profundidad del agua sobre la

que se desplaza la onda, igual a 30.0m.

oluci!n:"ara calcular las caractersticas del oleaje se #a utilizado la

tabla $.%

a& "eriodo de la onda

' ( 'o ( 10segb& )ongitud de la onda

b.1 "ara aguas profundas

)o(1.*+'o&%( 1.*+-10&%(1*+.m


2/26

b.% "ara la profundidad de 30.0m

)()o 'an#%-"$-d)& ..................i&

d)o( 301*+ ( 0.1/%utilizando la tabla $$$.1 se obtiene 'an#%-"$-d)&(0./1

2eemplazando en la ec. i&: )( 1*+-0./1&( 13.1

c& 4eleridad de la onda

4()' ( 13.1 10 ( 13.1 mseg.

d& "erfil de la superficie libre

n(5%&-cos6789t&

donde:

7 distancia #orizontal, se tomara valores mltiplos de )

t tiempo, se tomaran valores mltiplos de '

6( %-"$) 9(%-"$'


3/26

0 0.25T 0.50T 0.75T T 1.25T

0.000L 1.50 0.00 -1.50 0.00 1.50 0.000.125L 1.06 1.06 -1.06 -1.06 1.06 1.06

0.250L 0.00 1.50 0.00 -1.50 0.00 1.50

0.375L -1.06 1.06 1.06 -1.06 -1.06 1.06

0.500L -1.50 0.00 1.50 0.00 -1.50 0.00

0.675L -1.06 -1.06 1.06 1.06 -1.06 -1.06

0.750L 0.00 -1.50 0.00 1.50 0.00 -1.50

0.875L 1.06 -1.06 -1.06 1.06 1.06 -1.06

1.000L 1.50 0.00 -1.50 0.00 1.50 0.00

1.125L 1.06 1.06 -1.06 -1.06 1.06 1.06

1.250L 0.00 1.50 0.00 -1.50 0.00 1.50

1.375L -1.06 1.06 1.06 -1.06 -1.06 1.06

1.500L -1.50 0.00 1.50 0.00 -1.50 0.00

t (seg)x (m)

;n la tabla siguiente se indica el perfil de la superficie libre

del oleaje para una distancia


4/26

u v u v u v u v

0.00 30.00 2.108 1.856 1.08 0.00 0.76 0.67 0.00 0.95 -0.76 0.67

-5.00 25.00 1.732 1.415 0.88 0.00 0.63 0.51 0.00 0.72 -0.63 0.51-10.00 20.00 1.452 1.053 0.74 0.00 0.52 0.38 0.00 0.54 -0.52 0.38

-15.00 15.00 1.245 1.741 0.64 0.00 0.45 0.27 0.00 0.38 -0.45 0.27

-20.00 10.00 1.106 0.472 0.56 0.00 0.40 0.17 0.00 0.24 -0.40 0.17

-25.00 5.00 1.026 0.231 0.52 0.00 0.37 0.08 0.00 0.06 -0.37 0.08

-30.00 0.00 1.000 0.000 0.51 0.00 0.36 0.00 0.00 0.00 -0.36 0.00

condicion 3 condicion 4

x=0, t=0 x=L/8, t=0 x=L/4, t=0 x=3L/8, t=0y (m) (dy) os!"(dy sen!"(dy)

condicion 1 condicion 2

f& ;nerga de la onda potencial;p& y cin?tica ;c&

)a energa total por oleaje ser@:

;t( ;p A ;c

;t( B5%) donde B es la densidad

;t( 10%33&%13.1& ( 1*,31.00 6g8mm.


5/26

1. Descripcin:

Cl tratar con procesos costeros se #ace referencia a la

estabilidad de las playas o bien a la de las costas o litoral. i

en una zona en particular la cantidad de sedimento que entra

es igual a la que sale, dic#a zona se encuentra en equilibrio. i

llega mas sedimento del que sale se produce sedimentaci!n yla playa avanza #acia el mar o disminuye la profundidad, si

por el contrario sale mas del que entra tendr@ lugar a un

proceso de erosi!n, y la playa retroceder@ #acia tierra o

aumentara la profundidad.;ntre los principales factores que afectan o dominan los

procesos costeros est@n:

ta esi!n: "rocesos costeros


6/26

- Geolgicos

)a forma de la costa depende de la estructura, litografa y resisten8

cia de las rocas. ;n playas, dic#o efecto influye en el material

fuente de que son alimentadas, y determina el peso especifico y

composici!n mineral!gica de los sedimentos.

- Climticos

;l clima influye en la intemperizaci!n de los acantilados ysalientes rocosos, lo cual es resultado de procesos fsicos, qumicos

y biol!gicos.

- iticos

)os organismos pueden producir efectos de erosi!n o destrucci!n,tal es el caso de la disoluci!n de acantilados de roca caliza, o bien

efectos de protecci!n como los arrecifes. Dna vez que se forma un

deposito, al crecer en el vegetaci!n, puede facilitar la sedimenta8

ci!n de partculas arrastradas por las corrientes o el viento.


7/26

- Oceanogr!icos

;ntre los principales se encuentran: )os Oleajes, )as Eareas, y )as

4orrientes. Otros factores, entre ellos: ;l viento, )as corrientes

fluviales o producidos por mareas o el oleaje, pueden tener

igualmente efectos destructivos o constructivos.

". #as $la%as:

)a costa puede ser definida como la frontera entre el mar y latierra. 4uando esta frontera esta formada por material suelto

no consolidado recibe el nombre de "laya dic#o material es

generalmente arena, grava o boleo&.

#itoral

4on este termino se designa una porci!n mayor de la frontera entre

el mar y la tierra. Cbarca, las playas definidas anteriormente y se

e7tiende a la regi!n cubierta permanentemente por aguas donde el

transporte de sedimentos debido al oleaje es menos activos 5asta

una zona apro7. de %0m de profundidad&.


8/26

;l grado de equilibrio de una playa puede modificarse cuando

en ella se construyen obras de ingeniera, esa alteraci!n puede

ser e7tremadamente peligrosa para otras obras vecinas, paralas mismas playas o inclusive para la obra en si que ocasiona

el desequilibrio. ;s por ello que es necesario comprender los

procesos que intervienen en las playas, a fin de proyectar

obras que tiendan a que dic#a alteraci!n sea mnima.

4uando una playa esta en equilibrio y tiene transporte litoral

neto anual en una direcci!n y en ella se construyen rompeolas

o escolleras, es indispensable pasar mec@nicamente la arena

acumulada por la escollera de transporte arriba #acia la playa,#acia la playa que queda #acia transporte abajo. )a forma de

#acerlo es mediante dragado colocando una instalaci!n fija, o

utilizando cargadores mec@nicos y camiones. >er fig. $.3


9/26


10/26

;n la fig. $. se indican las regiones o zonas en que puede

dividirse el litoral a lo largo de una secci!n transversal enten8

diendose como tal la que es perpendicular a la lnea de costa olnea de playa.


11/26

egn sea el perfil de la secci!n transversal de la playa, se

puede #ablar de:

". $er!il de &ormenta o in'ierno.- e forma con oleajes de

gran altura. e caracteriza por la presencia de una barralongitudinal y paralela a la lnea de costa que se forma en la

zona de rompiente fig. $.*&. ;ste perfil se configura en muy

poco tiempo, ya que el oleaje que lo produce tiene una gran

energa.

1. $er!il de Calma o 'erano.8 e caracteriza por tener unapendiente mas o menos continua o con cambios graduales fig

$.*&. e forma despu?s de periodos prolongados con oleajes

de poca altura. Febido al transporte de masa, los sedimentos

son transportados del mar #acia la playa donde se acumulanformando y ampliando el anc#o de la playa y como

consecuencia de ello la lnea de playa se corre #acia el mar.


12/26


13/26

Dna vez que los sedimentos llegan al litoral, se depositan en las

zonas bajas o frente a las formaciones rocosas. Fependiendo delas caractersticas de esos materiales, de la energa y direcci!n

del oleaje, y de las corrientes producidas por el oleaje y las

mareas, se puede presentar las siguientes formaciones:

. ormaciones litorales:

1. "layas%. Glec#as

3. Harreras

. '!mbolos

*. 4uspate o "layas triangulares+. Harras

. Hancos

>er fig $. y fig $.


14/26


15/26

;l conocimiento de las corrientes y del transporte litoral es

importante en la soluci!n de problemas tales como:

*. C+anti!icacin de Corrientes % &ransporte #itoral:

a&. ;n el diseIo de espigones, escolleras y rompeolas permite

evaluar su vida til como estructura retenedora y sedimentos,

antes de que el material empiece a pasar frente a ellas encantidades similares o cercanas al transporte litoral playa arriba.

b&. "ara seleccionar el tipo y tamaIo de equipos de dragado que

se necesiten para pasar arena de una playa a otra separadas por la

entrada de un puerto. ;n general, de cualquier obra que #ayainterrumpido en transporte litoral.

c&. "ara el diseIo y ubicaci!n de obras de protecci!n costera.


16/26

Corrientes litorales.

"ara conocer la velocidad litoral media, >m, entre la rompiente y

lnea de costa se recomienda la ecuaci!n propuesta por Jomar e

$nman

donde:

5r:altura de la ola en rompiente m&

Kr: @ngulo de incidencia entre el frente de onda y la lnea de

rompiente

dr: profundidad de rompiente m&

>m: velocidad media de la corriente litoral ms&

>m( 1.3*g1% 5r dr1%& senKr& cosKr&

;n esta ecuaci!n la pendiente de la playa ya a sido tomada en

forma implcita en el calculo de 5r.


17/26

"ara calcular la >elocidad media de la corriente litoral en la zona

de rompiente, >r se recomienda la e7presi!n de )onguet8

5iggings.>r( /&g5r&1% sen%Kr&

donde:

: pendiente de la playa

)a velocidad m@7ima de la corriente litoral se alcanza entre la

rompiente y la lnea de costa y se indica como >1. Fe acuerdo

con )onguet85iggings, dic#a velocidad es apro7imadamente % o

3 veces mayor que la velocidad en rompiente, por lo que tambi?npuede utilizarse la siguiente e7presi!n:

>1( %0.3&g5r&1% sen%Kr&


18/26

&ransporte $la%ero.

Hajo la influencia del oleaje y de la corriente por el producido, el

material suelto que forma la playa puede ser transportado del mar

a tierra, de tierra al mar o a lo largo de la lnea de playa.

)as corrientes que intervienen en cada forma de arrastre son

totalmente diferentes:

8 ;l movimiento de mar a tierra se debe a las velocidadesorbitales de las partculas producidas por el oleaje

8 ;l movimiento de tierra a mar, el transporte se produce debido a

las corrientes de retorno.

8 L el transporte a lo largo de la playa se produce por la corrientelitoral y adem@s por la acci!n directa del oleaje que facilita el

transporte al poner las partculas en suspensi!n.


19/26

)as partculas son transportadas de dos formas: sobre el fondo, o

en suspensi!n dentro de la masa del liquido.

;l transporte a lo largo de la playa se realiza en cuatro zonas:

a& Cntes de la rompiente

b& ;n la rompiente

c& ;ntre la rompiente y la lnea de playad& obre la playa

'odo el transporte en la rompiente se efecta en suspensi!n

mientras que en las zonas a& y c& se pueden efectuar sobre el

fondo o en suspensi!n dependiendo de la energa del oleaje. ;l

transporte sobre la playa es el que se efecta sobre la pendiente

de la playa entre el Mivel de Hajamar Eedia $nferior n.m.b.i.& y

la elevaci!n a la que llega el alcance de las olas.


20/26

C continuaci!n se indica la forma de valuar el transporte litoral y

adem@s la profundidad a la que se inicia el movimiento de

partculas cuando pasa un oleaje dado, o lo que es lo mismo,

valuar las caractersticas de un oleaje que inicia el movimiento de

partculas de di@metro conocido y situadas a una cierta

profundidad.

1. ,nicio de o'imiento

Cntes de la rompiente interesa conocer la profundidad a la que se

inicia el movimiento de las partculas, aunque el transporte neto

sea cero.

5o)o ( 0.11 F*0)o&1Nsen#%"$di)&5o5i&

)a cual conduce a:

F*0( 1105i&N)o&3sen#%"$di)i&


21/26

di profundidad a la cual se inicia el mov. de partculas bajo la

acci!n del oleaje m&.

)i )ongitud de onda correspondiente a la profundidad di m&

)o )ongitud de onda en aguas profundas )o(1.*+'% m&

5i Cltura de la ola a la profundidad di m&

5o Cltura de la ola en aguas profundas m&

F*0 Fi@metro de las partculas, en que el *0P es menor o igual

que el m&

". &ransporte #itoral

;s el transporte de sedimentos a lo largo del litoral, se puede

valuar con la siguiente e7presi!n:


22/26

;l volumen de material s!lido arrastrado es igual a:

Qs ( 0.01 ;7da

;7da(+00 ;7

;7 ( NB5r&%4g1+ sen %Kr&

donde:

Qs transporte litoral m3da&;7 componente de la potencia de la ola a lo largo de la costa ton8mm&

5r Cltura de la ola significante en rompiente m&

Kr Cngulo de incidencia del oleaje referido a la lnea de rompiente

4g 4eleridad de grupo. "or tratarse de aguas bajas en la zona de rompientese puede considerar que 4g es igual a la celeridad de una onda individual,

es decir 4g(4

B "eso especifico del agua de mar tonm3&


23/26

i se trabaja con las caractersticas del oleaje en aguas profundas

se cumple que:

;7 ( NBg+"$& '5o Jr&%

sen%Kr&

donde:

5o Cltura de la ola significante en aguas profundas m&

' "eriodo de la ola s&

Jr 4oeficiente de refracci!n

Jr( N cos 9o&cos 9r& 1%

9o es el @ngulo entre los frentes de onda en aguas profundas y una lnea

paralelaa la playa.


24/26

. &ransporte de /edimentos: (Ejemplo de Aplicacin)

Obtener el volumen de arena transportado por el oleaje que

llega contra una playa cuya pendiente es (0.0%, y al romperlas crestas forman un @ngulo de *R con respecto a la lnea de

costa. )as caractersticas del oleaje son 5o(3.%3m, 5r(.*1m

y '(10s, la profundidad en rompiente es de apro7imadamente

*.0m. )a playa esta formada con arena de 0.00%m de di@metroy peso especifico de %+*0 6gm3.

oluci!n:

a) 0elocidad de la corriente litoral

a.1& velocidad media de la corriente entre la rompiente y la lnea de costa.

>m( 1.3*g1% 5r dr1%& senKr& cosKr&


25/26

>m( 1.3*/.1&1% .*1 *.01%& sen*& cos*&

>m( 0. ms

a.%& velocidad media de la corriente en la zona de rompiente

>r( /&g5r&1% sen%Kr&

>r( /0.0%&/.1-.*1&1% sen%-*&

>r( 0.%1 ms

a.3& velocidad m@7ima de la corriente entre la rompiente y la

lnea de costa.

>1( %0.3&g5r&1% sen%Kr&

>1( %0.30.0%&/.1-.*1&1% sen%-*&

>1( 0. ms


26/26

) &ransporte litoral

b.1& volumen de material arrastrado.

Qs ( 0.01 ;7da

;7da(+00 ;7

;7 ( NB5r&%4g1+ sen %Kr&

)o( 1.*+'% ( 1.*+10&% ( 1*+.0m.

4o( )o' ( 1*+10 ( 1*.+ ms.

4g(g-d&1% (/.-*&1%4g( .00 ms

;7 ( N1.030.*1&% .01+ sen %-*& ( 1.*/1+1 ton8ms8m

;7da(+00 1.*/1+1& ( 13.*1+- 103& ton8mda8m

Qs da(0.01 13.*1+&-103( %**.3 m3da

4ta sesión orlando b

Documents