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Mtodos y tcnicas de toma de datos en ingeniera de costas
Asignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
En general, las fases de la gestin tcnica son dos:
1- La ordenacin definicin del futuro de las intervenciones
2- La administracin o mantenimiento continuo de los parmetros funcionales.
Para la correcta ejecucin de fases es necesario un conocimiento (en trminos estadsticos) de las variables ambientales de entorno
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En general la ordenacin exige el conocimiento de variables ambientales que servirn de entrada para modelos de prediccin, dado que se trata de decidir usos futuros
P. Ej. Para disear unas obras de proteccin costera necesitamosdefinir una niveles de cota de inundacin (oleaje y onda larga).
Conocida la distribucin estadstica de estas en el exterior de las obras, los modelos numrico permite conocer los efectos en las obras y las playas a corto y largo plazo
Nota: En el mbito cientfico las medidas tambin sirven para desarrollar y calibrar los modelos.
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La administracin exige monitorizar peridicamente las variables que regulan la funcionalidad del puerto
P. Ej. La necesidad de asegurar unos anchos mnimos exige realizar levantamientos batimtricos peridicos para verificar dichos anchos y/o decidir realimentar las playas.
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Tipos de variables ambientales a conocer:
Cuasi-deterministas Aleatorias
Conocimiento de variables aleatorias:
Valores medios Valores extremos
Muestreo de variables aleatorias:
Escalas espaciales Escalas temporales
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Parmetros funcionales de inters en ingeniera de costas
Geologa Variacin del fondo = batimetra + rgimen de niveles de mar
Aterramientos = Corrientes + oleaje + sedimento Oscilaciones en la costa = Oleaje + Onda larga Esfuerzos sobre las estructuras = viento + onda largaAgitacin y resonancia en puertos = Oleaje + Onda larga
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Variables de inters en ingeniera de costas
Batimetra y naturaleza de fondos Niveles de mar (mareas) Oleaje Onda larga Corrientes Viento Transporte de sedimentos
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Batimetra y naturaleza de fondos
Fuentes de informacin:
Preexistente: cartografa de costas (en general de origen militar).
Nueva: campaa batimtrica a definir:
Extensin
Resolucin y nivel de error
Equipo (teodolito y mira, GPS, ecosonda, ecosonda multihaz, laser aereo, video, etc). Estado del arte: ecosonda multihaz + DGPS + correccin de escora y cabeceo
Periodicidad (estado inicial o mantenimiento)
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Batimetra y naturaleza de fondosAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Niveles de mar (mareas)
Dos componentes: marea astronmica (determinista) + marea meteorolgica (aleatoria)
Marea astronmica: en general conocida en todo tramo de costa a travs de sus armnicos.
Marea meteorolgica: asociada a variaciones de presin y viento.
Puede conocerse directamente (campaa de campo) o a travs de los fenmenos que la originan (rgimen de vientos y presin) haciendo uso de modelos matemticos
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Niveles de mar (mareas)
0 100 200 3000.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
S
N
M
(
m
)
0 100 200 3000.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
S
M
A
(
m
)
0 100 200 300
Tiempo (horas)
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
S
M
M
(
m
)
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Marea meteorolgica
En general interesan los regmenes medios y extremales:Ej. Diseo de cotas de coronacin de paseos martimos
Fuentes de datos: institutos meteorolgicos, armada, autoridades aeronuticas
De no haber: campaa de campo
Para rgimen medio, mnimo un ao de medidas (tomar periodos estacionales)
Para rgimen extremal, mnimo diez aos de medidas (periodos supraanuales)
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Rgimen de nivelesAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Rgimen de nivelesAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Niveles de mar: sensores
Para registrar la posicin instantnea de la superficie del mar:
Sensores de varilla (resistivos, capacitivos o de contactos)
Sensores de presin + conductividad + temperatura
Sensores ultrasnicos
Sensores de radiofrecuencia
Sensores de flotador
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Niveles de mar: sensoresAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Oleaje
Para diseo, en general, es necesario conocer los regmenes direcciones medios y extremales.
Datos preexistentes:
Regmenes de zonas martimas (atlas de oleaje)Datos visuales de barcos en ruta
Nuevos datos:
Campaa de campo (rgimen medio)Instalacin fija (rgimen extremal y administracin de la funcionalidad)
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OleajeAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Oleaje direccional
Tipos de sensores:
Boyas de superficieBoyas sumergidas de presin + velocidadSistema de medidas puntualesSensores remotos (radar, estereo-fotografa, video)
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Oleaje escalar
Tipos de sensores:
Boyas de superficieBoyas sumergidas (o fondeadas) de presin Sensores remotos (radar, estereo-fotografa, video)
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Oleaje escalarAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Oleaje escalarAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Cortesa Rob Holman - OSU
Oleaje: campaas
Oleaje exterior:
En general basta 1 punto de medidas
Importa la direccin
Ha de elegirse a la vista de resultados de modelos matemticos
Duracin: 1 ao, 10 aos, continuo
Gestin del sensor: 20 min/hora + alarma, 1 Hz
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Oleaje: campaas
Oleaje interior:
Varios puntos de medida junto a estructurals
No importa la direccin
Ha de tenerse en cuenta el efecto de reflexin de las estructuras y de las playas
Duracin: 1 ao, 10 aos, continuo
Gestin del sensor: 20 min/hora + alarma, 1 Hz
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Onda larga
Originada de forma natural por grupos de ondas
En general no importa su direccin
Debe medirse en antinodos (esquinas)
Periodos 50-300 s
Amplitudes O(0.1)
Sensores: de presin (mov. Cuasi hidrosttico)
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Onda larga
1:00 1:02 1:04 1:06 1:08 1:10 1:12 1:14 1:16 1:18 1:20 1:22 1:24 1:26 1:28 1:30Tiempo
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0C
o
l
u
m
n
a
d
e
a
g
u
a
(
m
)
Burst del 19/2/97 01:00 horasPeriodo de pico: 194 sAmplitud mxima 2.66 m
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Corrientes
til para el estudio de transporte de contaminantes, sedimentos o renovacin de agua. En casos complementan los datos de ondas largas para estudiar esfuerzos sobre estructuras.
Su variacin espacial y temporal es grande. Recomendable el estudio mediante modelo numrico calibrado
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Corrientes: sensores
Pueden dividirse en Eulerianos y Lagrangianos.
Eulerianos, fijos o correntimetros: miden en un punto a lo largo del tiempo.
Lagrangianos, derivadores o trazadores: evolucionan a lo largo de lneas de corriente
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Corrientes: sensores
Correntmetros:
ElectromagnticosAcsticos monopuntoPerfiladores acsticos (ADVP)Molinetes o hlicesPIV (video)
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Corrientes: sensoresAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Corrientes: sensores
Derivadores:
SuperficialesBiplanosColorantes
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Corrientes: sensoresAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
-9.4 -9.2 -9 -8.8 -8.6 -8.4 -8.2 -8 -7.8 -7.6 -7.4 -7.2Longitud ()
43
43.2
43.4
43.6
43.8
44
44.2
44.4
44.6
L
a
t
i
t
u
d
(
)
ModeloBoyas ARGOS
Boya ARGOS Das 23 y 24-12-2002
Viento
Rgimen medio til para rgimen de marea meteorolgica y corrientes
Rgimen extremal til para esfuerzos sobre estructuras altas
En general se dispone de datos, debe decidirse su validez.
Una estacin meteorolgica es muy recomendable en todo caso. Debe situarse fuera de afecciones locales.
Regimen medio: 1 ao
Rgimen extremal: 10 aos
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Transporte de sedimentos
Imprescindible para establecer flujos de sedimento hacia el puerto, poltica de mantenimiento y afeccin al entorno.
Muy variable espacial y temporalmente.
Dos zonas de inters:
Zona de rompientesZonas ms profundas
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Transporte de sedimentos
Medidas Lagrangianas: trazadores (arenas teidas)
Medias Eulerianas:
Trampas de arenaSensores ultrasnicosSensores pticosCmaras de video
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Transporte de sedimentosAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Transporte de sedimentosAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Trampa de sedimentos
Sensor pticoOBS
Transporte de sedimentosAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
Otras medidas
9Acciones sobre estructuras9Seguimiento de diques en talud9Asentamiento de muelles9Calidad de las aguas9Etc
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Otras medidasAsignatura de Ingeniera Oceanogrfica INTRODUCCIN A LA INGENIERA DE COSTAS TEMA 2. Mtodos y tcnicas de toma de datos
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