CURSO ADAPATACIÓN AL GRADO INGENIERÍA MARITIMA Y COSTERA I

TEMA 3: EL OLEAJE

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Las aguas del mar están animadas de movimientos de distinta

naturaleza. Los agentes que pueden provocar movimientos o desplazamientos son muy numerosos al ser el medio acuoso muy fácilmente deformable por su escasa cohesión intermolecular. El viento, los astros, las variaciones de temperatura o salinidad, son una incompleta y heterogénea muestra de los agentes que pueden provocar el movimiento del mar. Los movimientos del mar se pueden clasificar en dos:

a) Ondas: cuya principal característica es su periodicidad y su desarrollo en la superficie del agua.

b) Corrientes: Consisten en traslaciones o desplazamientos de masas líquidas.

En ambos casos, los fenómenos requieren un estudio especial según se

produzcan en profundidades indefinidas (mar profundo), o en profundidades finitas, en las cuales el fondo del océano influye en las características de formación, propagación y extinción.

Es aspecto real del oleaje en el mar es diverso: - Mientras las olas se encuentran dentro del área donde sopla el viento que las genera, su disposición y movimiento es caótico. Se pueden observar olas de diferentes tamaños que se mueven en direcciones diferentes pasando las más rápidas sobre las crestas de las más lentas con total ausencia de ritmo y orden. - Posteriormente, fuera de la acción de influencia del viento, se produce una ordenación progresiva con la aparición de crestas largas, bien definidas, con un ritmo más notable, pudiendo propagarse de este modo distancias de miles de kilómetros. - A su llegada a las proximidades de la costa y al alcanzar profundidades finitas su energía se disipa, bien internamente, bien por interacción con el aire, o bien por turbulencia al romperse por efecto del fondo (rotura de la ola).

DEFINICIÓN DE LA FORMACIÓN DEL OLEAJE DEL LIBRO “OBRAS MARÍTIMAS, OLEAJE Y DIQUES” DE RAMÓN IRIBARREN 1957

La causa del oleaje es el viento. En dos fluidos superpuestos de distinta densidad que se muevan uno sobre otro se demuestra que en la superficie horizontal de separación se produce un movimiento ondulatorio progresivo. Veamos de forma más sencilla y más próxima a la realidad lo que en el mar sucede. El viento medio en contacto con el mar es prácticamente horizontal,

ONDAS

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debido a las condiciones límites que el propio mar le impone; pero no es regular, sino que, además de dicha velocidad media, tiene pequeñas rachas irregulares en dirección e intensidad. Las rachas que inciden oblicuamente sobre el mar, ejercen una presión suplementaria que origina una depresión en la superficie con sus correspondientes protuberancias asociadas, cuyo conjunto seguido de las oscilaciones u ondulaciones posteriores, avanza empujado por el viento, constituyendo los embriones de la ola en forma de pequeño rizado, que tenderán a propagarse avanzando sometidos a la acción del viento medio horizontal que actúa intensamente sobre la desabrigada y expuesta zona de crestas, en las que la componente horizontal de la velocidad de las moléculas tiene el mismo sentido que el viento.

Se producirá en definitiva un saldo positivo de trabajo motor que va pasando y acumulándose en el movimiento ondulatorio del líquido, que así irá incrementándose.

Debido al admirable orden de los movimientos moleculares, que apenas producen deslizamiento ni consumo de energía, el oleaje en formación actúa como un eficaz captador y acumulador de energía, que totalizando a lo largo de centenares o millares de kilómetros, se abate bruscamente al incidir sobre las costas en las que hemos de proyectar las obras marítimas.

TIPOS DE ONDAS:

* Según el movimiento de las partículas del líquido:

A) Oscilatorias: si el movimiento de la partícula líquida describe órbitas cerradas.

B) Cuasi-oscilatorias: si las órbitas descritas no son cerradas produciéndose un ligero movimiento neto en algún sentido.

C) De traslación: Si el movimiento neto de la partícula consiste en una traslación (una ola en rotura es un claro ejemplo).

* Según su período (tiempo de paso de dos crestas o dos senos consecutivos de las ondas):

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Las ondas de gravedad, con periodos comprendidos entre 4 y 20

segundos ofrecen mayor importancia para el ingeniero portuario o costero. Aunque esto no quiere decir que no se haya de conocer otros tipos como

por ejemplo las mareas meteorológicas, con periodicidad de horas, que tienen una gran trascendencia en relación con puertos y costas. DEFINICIONES Y NOTACIONES: Ondas en la zona de SEA: están dentro de la zona de generación del oleaje, bajo la influencia del viento, y su tipología presenta períodos cortos, direcciones múltiples, peraltes grandes con un aspecto general caótico.

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Ondas en la zona de SWELL: han salido del área de influencia del viento y presentan, por lo general, períodos mayores, crestas largas y una dirección de avance definida.

- Cresta: convexidad hacia la superficie que se alza sobre el nivel de

reposo del mar. - Seno: concavidad por debajo del nivel medio del mar.

- Longitud de onda (L): distancia entre dos crestas o dos senos

consecutivos. - Altura de ola (H): diferencia de altura entre cresta y seno consecutivos - Período (T): tiempo transcurrido entre el paso de dos crestas o dos

senos consecutivos. - Celeridad (C): es la velocidad de propagación de la ola = L/T - Profundidad (d): distancia vertical entre el lecho del océano y la

superficie del mar en reposo. - Peralte = H/L

- Nivel Medio en Reposo (N.M.R.): nivel del mar antes de iniciarse el

movimiento - Nivel Medio en Movimiento (N.M.M): línea horizontal equidistante entre

senos y crestas - Sobreelevación (S): Diferencia de altura entre N.M.R. y N.M.M.

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MOVIMIENTO DE LAS PARTÍCULAS:

Una ola genera actividad hasta una profundidad de L⋅21

Profundidades indefinidas: 21

⟩Ld

El movimiento de la partícula describe una órbita circular de radio inversamente proporcional a la distancia a la superficie.

Profundidades finitas: 21⟨

Ld

Las órbitas se transforman en elipses que en la proximidad del fondo se pueden asimilar a rectas. El desplazamiento vertical de las partículas de agua varía desde un mínimo de cero hasta un máximo igual a la mitad de la altura de la ola en superficie:

0 ≤ movimiento vertical ≤H/2

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ONDAS ESTACIONARIAS: Son oscilaciones de la masa líquida en las cuales el perfil instantáneo no avanza si no que se deforma sin variar de posición. Una onda estacionaria se forma a partir de dos ondas progresivas que avanzan en direcciones opuestas. La interposición de un obstáculo que refleje total o parcialmente una onda da lugar en la realidad a la oposición de ondas estacionarias.

Clapotis: es el fenómeno que se produce cuando ambas ondas son similares y de sentido contrario. La apariencia de la superficie del agua es de aparición-desaparición de crestas.