estudio de agitaciÓn interior insular de tenerife proyecto bÁsico: puerto en el tÉrmino municipal...

CABILDO INSULAR DE TENERIFE

PROYECTO BÁSICO:

PUERTO EN EL TÉRMINO MUNICIPAL DEL PUERTO DE LA CRUZ.

(VERSIÓN 02: NOVIEMBRE 2017)

Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR

GIUR

ESTUDIO DE INGENIERÍA CIVIL Y URBANISMO

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Anejo nº 14

ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR

CONTENIDOS

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 3

2. DATOS DE PARTIDA ..................................................................................................... 3

2.1. ÁREA DE ESTUDIO ................................................................................................. 3

2.2. CARACTERÍSTICAS DEL OLEAJE EN AGUAS PROFUNDAS ............................... 4

3. AGITACIÓN INTERIOR .................................................................................................. 5

3.1. MODELO NUMÉRICO .............................................................................................. 5

3.2. CASOS DE ESTUDIO ............................................................................................... 6

3.3. RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES ................................................................ 6

3.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................... 7

APÉNDICES:

APÉNDICE Nº 1: GRÁFICOS DE SIMULACIONES DE AGITACIÓN INTERIOR

PROYECTO BÁSICO:


(VERSIÓN 02: NOVIEMBRE 2017) CABILDO INSULAR DE TENERIFE

Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR.

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Áreas de estudio en detalle para las direcciones NW-N-NNE.

Figura 2. Coordenadas de las diferentes mallas.

Figura 3. Distribución altura de ola significante y dirección de oleaje.

Figura 4. Distribución conjunta Hs -Tp.

Figura 5. Hipótesis de oleaje en régimen extremal.

Figura 6. Hipótesis de oleaje en régimen medio.

Figura 7. Zonas definidas para el análisis de agitación interior.

Figura 8. Alturas de ola medias en cada zona (m) – NW – Régimen medio.

Figura 9. Alturas de ola medias en cada zona (m) – N – Régimen medio.

Figura 10. Alturas de ola medias en cada zona (m) – NNE – Régimen medio.

Figura 11. Alturas de ola medias en cada zona (m) – Régimen extremal.


PROYECTO BÁSICO:




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1. INTRODUCCIÓN

El objetivo del estudio que se presenta en este anejo es determinar las condiciones de

agitación interior en el puerto de Puerto de la Cruz. La agitación interior condiciona la

operatividad en las dársenas del puerto y, por lo tanto, deben garantizarse unas

condiciones de agitación admisibles.

Se han tomado como referencia las condiciones estipuladas en el pliego de condiciones

técnicas y en las reuniones técnicas celebradas entre el Cabildo Insular de Tenerife y los

redactores del proyecto. De esta forma, se debe asegurar que la disposición de las obras

de abrigo una vez realizada la ejecución del puerto de Puerto de la Cruz sea tal que la

agitación interior no supere los 0,5 metros de altura de ola en la dársena deportiva

durante los temporales extremales.

Una vez más se ha recurrido a modelos numéricos para realizar simulaciones de oleaje

con el fin de comprobar que no se supera el umbral de altura de ola.

Siguiendo las directrices adoptadas en las reuniones técnicas, en este estudio se utilizan

oleajes de régimen extremal para realizar las simulaciones además de los regímenes

medios.

2. DATOS DE PARTIDA

Los datos de partida del estudio de agitación interior son el área de estudio, la batimetría

y las características del oleaje para régimen medio en aguas profundas obtenidas en el

estudio de clima marítimo.

ÁREA DE ESTUDIO

Debido a la forma en que trabaja el software empleado en las simulaciones, se han

utilizado dos áreas de estudio diferentes para cada una de las direcciones de oleaje en

aguas profundas consideradas. La primera área de estudio es la misma utilizada en el

estudio de propagación del oleaje mientras que la segunda es un área de detalle más

pequeña.

En las siguientes figuras se muestran las áreas de estudio elegidas para cada en la zona

de detalle.

Figura 1. Áreas de estudio en detalle para las direcciones NW-N-NNE.

Se adjunta a su vez una tabla con las características de cada área. La información

presentada en la tabla corresponde a las coordenadas del punto inferior izquierdo del

área en la proyección WGS 1984 Complex UTM Zone 28N, las dimensiones de anchura y

altura, y el área total.

PROYECTO BÁSICO:




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DIRECCIÓN PROYECCIÓN (m) DIMENSIONES (m) ÁREA (km2)

NW

346.810 2.000

3,00 3.144.718 1.500

N

347.017 2.000

3,00 3.144.297 1.500

NNE

346.853 1.500

3,00 3.144.286 2.000

Figura 2. Coordenadas de las diferentes mallas.

CARACTERÍSTICAS DEL OLEAJE EN AGUAS PROFUNDAS

El rango de condiciones de oleaje que se presenta en aguas profundas para régimen

medio es muy amplio, se tienen múltiples combinaciones de período y altura de ola. Así

pues, se debe estudiar un gran número de condiciones de oleaje frecuentes, que se dan

en un año medio.

La definición de las características del oleaje en aguas profundas se realiza aquí

mediante las distribuciones conjuntas de altura significativa-dirección y altura

significativa-período de pico extraídas del estudio de clima marítimo. De esta forma se

puede conocer la frecuencia de presentación de cualquier oleaje dado por su dirección,

altura de ola significativa y período en aguas profundas.

En la figura que se muestra a continuación, se presenta la distribución conjunta de altura

significativa y dirección de oleaje. Se puede apreciar que los oleajes de mayor altura de

ola provienen de NW mientras que las direcciones más frecuentes son NNW, N y NNE.

Por otra parte, en la figura 4 se tiene la distribución conjunta de altura significativa y

período. El período pico de oleaje más frecuente es superior 10 segundos.

Figura 3. Distribución altura de ola significante y dirección de oleaje.

Figura 4. Distribución conjunta Hs -Tp.


PROYECTO BÁSICO:




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3. AGITACIÓN INTERIOR

El estudio de agitación interior se lleva a cabo mediante la comprobación de que la altura

de ola en la dársena deportiva del puerto no supera los 0,5 metros. Para ello es

necesario simular las condiciones de agitación interior generadas por los diferentes

oleajes que se tienen en aguas profundas mediante modelos numéricos.

A diferencia del caso de propagación de oleaje, en un estudio de agitación cobra mucha

importancia el fenómeno de la difracción del oleaje. La difracción es de los fenómenos

que más influyen en el oleaje en las inmediaciones del puerto y en las dársenas, debido a

la presencia de las obras de abrigo.

También se han tenido en cuenta en las simulaciones las porosidades de los diferentes

contornos (diques, muelles, bloques, escolleras, contornos rocosos naturales, etc.) en

cuanto al efecto que producen sobre la reflexión del oleaje al incidir sobre ellos. Lo

anterior es así tanto para el exterior del puerto, donde se tienen diques rompeolas, como

para el interior, donde se tienen muelles verticales y tramos con escollera que atenúan la

agitación interior.

MODELO NUMÉRICO

Con el objetivo de realizar las simulaciones de oleaje para el estudio de agitación interior

en el puerto se han utilizado dos modelos numéricos diferentes que se complementan.

En primer lugar se ha propagado el oleaje desde aguas profundas hasta el contorno del

área de detalle de cada dirección mediante el modelo MIKE 21 Spectral Wave Module

(SW).

MIKE 21 SW es un modelo de viento-olas que describe la propagación, crecimiento y

decadencia de olas de períodos cortos y crestas cortas en áreas próximas a la costa.

El modelo considera los siguientes fenómenos presentes en la propagación:

Refracción.

Asomeramiento.

Generación local de viento.

Disipación de energía por fricción del fondo.

Disipación de energía por rotura del oleaje.

Interacción ola-corriente.

Este modelo es ideal para realizar la propagación del oleaje en un área de estudio grande

pero no considera los efectos de la difracción por lo que no puede utilizarse para

simulaciones del oleaje en el interior del puerto.

Una vez obtenidas las condiciones de oleaje en el contorno del área de detalle se lleva a

cabo una segunda simulación para hacer llegar el oleaje al interior del puerto. El modelo

utilizado para ello es el MIKE 21 Boussinesq Waves Module (BW).

MIKE 21 BW es capaz de reproducir los efectos combinados de todos los fenómenos

importantes de interés en ingeniería costera y portuaria. Estos incluyen:

Refracción.

Asomeramiento.

Difracción.

Rotura del oleaje.

Movimiento de la orilla.

Reflexión y transmisión parcial.

Interacción no lineal ola-ola.

Dispersión de la frecuencia.

Dispersión direccional.

PROYECTO BÁSICO:




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GIUR


El modelo MIKE 21 BW es ideal para el estudio de propagación y agitación del oleaje en

un área de estudio reducida y donde la difracción tiene un papel protagonista. El

resultado de las simulaciones realizadas mediante este modelo son las alturas de ola en

las dársenas del puerto asociadas a las condiciones de oleaje en aguas profundas. Los

resultados permiten entonces verificar que no se superan los 0,5 metros de altura de ola

en la dársena deportiva.

CASOS DE ESTUDIO

A continuación se presentan las características de los temporales cuyas agitaciones han

sido objeto de estudio. Para ello, se han analizado tanto regímenes medios como

extremales.

Se propagarán las direcciones NW, N y NNE. Estas tres son las direcciones principales.

La primera por ser la más desfavorable en términos energéticos, la segunda por tener la

mayor frecuencia de presentación y la tercera por estar encarada a la bocana del puerto.

Las condiciones propagadas para los regímenes extremales son las siguientes:

Dirección Hs (m) Tp (s)

NW 10,75 20

NW 8,62 19

NNE 8,15 17

Figura 5. Hipótesis de oleaje en régimen extremal.

En el caso de regímenes medios se han propagado los siguientes estados de mar:

Dirección Hs (m) Tp (s)

NW 1,5 10

NW 2 10

NW 2,5 10

N 1,5 10

N 2 10

N 2,5 10

NNE 1,5 10

NNE 2 10

NNE 2,5 10

Figura 6. Hipótesis de oleaje en régimen medio.

RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES

Las condiciones de oleaje resultantes de la propagación se utilizan a continuación como

datos de partida de la simulación de agitación interior realizada mediante el modelo BW.

De forma que se puedan evaluar las condiciones de operatividad en las dársenas del

puerto se han dividido éstas en 5 zonas de análisis en función de los diferentes usos. En

la siguiente figura se puede ver la zonificación adoptada en este estudio.


PROYECTO BÁSICO:




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Figura 7. Zonas definidas para el análisis de agitación interior.

La zona 1 corresponde al área destinada al amarre de embarcaciones pesqueras. En la

zona 2 se encuentra el muelle donde atracan las embarcaciones comerciales. En la zona

3, 4 y 5 se ubicarán pantalanes con amarres para embarcaciones deportivas.

Se presentan a continuación los resultados de las alturas de ola medias según el sector

direccional en aguas profundas de los oleajes.

Sector Tp (s) Hs (m) Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5

NW 10

1,5 0,05 0,12 0,04 0,03 0,03

2 0,07 0,17 0,06 0,05 0,04

2,5 0,09 0,21 0,07 0,06 0,05

Figura 8. Alturas de ola medias en cada zona (m) – NW – Régimen medio.


N 10

1,5 0,05 0,11 0,04 0,03 0,03

2 0,06 0,14 0,05 0,04 0,04

2,5 0,08 0,18 0,06 0,05 0,05

Figura 9. Alturas de ola medias en cada zona (m) – N – Régimen medio.


NNE 10

1,5 0,03 0,09 0,02 0,02 0,02

2 0,04 0,12 0,03 0,03 0,03

2,5 0,04 0,15 0,04 0,04 0,03

Figura 10. Alturas de ola medias en cada zona (m) – NNE – Régimen medio.

Sector Hs (m) Tp (s) Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5

NW 10,75 20 0,53 1,06 0,45 0,40 0,32

N 8,62 19 0,62 1,22 0,44 0,42 0,33

NNE 8,15 17 0,44 1,10 0,32 0,39 0,27

Figura 11. Alturas de ola medias en cada zona (m) – Régimen extremal.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

De los resultados obtenidos tras el estudio realizado se desprende que, para las

condiciones de mar tenidas en cuenta, la distribución planteada produce un correcto

abrigo, puesto que en la dársena deportiva (zonas 3, 4 y 5) para los casos ensayados,

tanto en régimen medio como en régimen extremal y para las direcciones planteadas, la

altura de ola no supera los 0,5 metros.

PROYECTO BÁSICO:




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Las zonas 1 y 2, que corresponden a la dársena pesquera y al muelle de embarcaciones

comerciales, respectivamente, son las que obtienen mayor agitación, siendo la zona 2

donde se producen las mayores alturas de ola de alrededor de un metro de altura,

considerándose admisible la permanencia de los buques en el muelle, tratándose de una

situación extremal. Este aspecto se deberá comprobar en futuros estudios de detalle

donde se realice un análisis exhaustivo de los tiempos de inoperatividad de cada

muelle/zona.

Con los resultados obtenidos, se puede concluir que se garantiza la operatividad del

puerto en las situaciones más desfavorables propuestas y de acuerdo con las exigencias

planteadas tanto en el pliego de prescripciones técnicas como en las reuniones técnicas

celebradas.


PROYECTO BÁSICO:




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APÉNDICE 1. GRÁFICOS DE SIMULACIONES DE AGITACIÓN INTERIOR


PROYECTO BÁSICO:



Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR. APÉNDICE Nº 1. GRÁFICOS DE SIMULACIONES DE AGITACIÓN INTERIOR

GIUR


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Mallas definidas para las simulaciones de agitación interior – Dirección NW, N, NNE

Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 1

PROYECTO BÁSICO:




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Coeficientes de reflexión y zonas de amortiguación del oleaje



PROYECTO BÁSICO:




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3

Zonas definidas para el análisis de agitación interior


PROYECTO BÁSICO:




4

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Batimetría de la zona de estudio



PROYECTO BÁSICO:




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5

Coeficientes de agitación interior – Dirección NW - Tp=10s

Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz

Figura 5

Frentes de oleaje – Dirección NW – Tp=10s


Figura 6

PROYECTO BÁSICO:




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Coeficientes de agitación interior – Dirección N – Tp=10s


Figura 7

Frentes de oleaje – Dirección N – Tp=10s


Figura 8


PROYECTO BÁSICO:




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7

Coeficientes de agitación interior – Dirección NNE – Tp=10s


Figura 9

Frentes de oleaje – Dirección NNE – Tp=10s


Figura 10

PROYECTO BÁSICO:




8

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Coeficientes de agitación interior – Dirección NW – Tp=20s


Figura 11

Frentes de oleaje – Dirección NW – Tp=20s


Figura 12


PROYECTO BÁSICO:




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9

Coeficientes de agitación interior – Dirección N – Tp=19s


Figura 13

Frentes de oleaje – Dirección N – Tp=19s


Figura 14

PROYECTO BÁSICO:




10

GIUR


Coeficientes de agitación interior – Dirección NNE – Tp=17s


Figura 15

Frentes de oleaje – Dirección NNE – Tp=17s


Figura 16


PROYECTO BÁSICO:




GIUR


11

estudio de agitaciÓn interior insular de tenerife proyecto bÁsico: puerto en el tÉrmino municipal...

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