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7/21/2019 4ta Sesin Orlando B
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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 $.%
a& "eriodo de la onda
' ( 'o ( 10segb& )ongitud de la onda
b.1 "ara aguas profundas
)o(1.*+'o&%( 1.*+-10&%(1*+.m
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b.% "ara la profundidad de 30.0m
)()o 'an#%-"$-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(%-"$'
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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
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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.
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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
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- 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.
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- 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&.
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;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
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;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.
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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.
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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 $.
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;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.
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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.
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"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&
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&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.
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)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 $nferior n.m.b.i.& y
la elevaci!n a la que llega el alcance de las olas.
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C continuaci!n se indica la forma de valuar el transporte litoral y
adem@s la profundidad a la que se inicia el movimiento de
partculas cuando pasa un oleaje dado, o lo que es lo mismo,
valuar las caractersticas de un oleaje que inicia el movimiento de
partculas de di@metro conocido y situadas a una cierta
profundidad.
1. ,nicio de o'imiento
Cntes de la rompiente interesa conocer la profundidad a la que se
inicia el movimiento de las partculas, aunque el transporte neto
sea cero.
5o)o ( 0.11 F*0)o&1Nsen#%"$di)&5o5i&
)a cual conduce a:
F*0( 1105i&N)o&3sen#%"$di)i&
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di profundidad a la cual se inicia el mov. de partculas bajo la
acci!n del oleaje m&.
)i )ongitud de onda correspondiente a la profundidad di m&
)o )ongitud de onda en aguas profundas )o(1.*+'% m&
5i Cltura de la ola a la profundidad di m&
5o Cltura de la ola en aguas profundas m&
F*0 Fi@metro de las partculas, en que el *0P es menor o igual
que el m&
". &ransporte #itoral
;s el transporte de sedimentos a lo largo del litoral, se puede
valuar con la siguiente e7presi!n:
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;l volumen de material s!lido arrastrado es igual a:
Qs ( 0.01 ;7da
;7da(+00 ;7
;7 ( NB5r&%4g1+ sen %Kr&
donde:
Qs transporte litoral m3da&;7 componente de la potencia de la ola a lo largo de la costa ton8mm&
5r Cltura de la ola significante en rompiente m&
Kr Cngulo de incidencia del oleaje referido a la lnea de rompiente
4g 4eleridad de grupo. "or tratarse de aguas bajas en la zona de rompientese puede considerar que 4g es igual a la celeridad de una onda individual,
es decir 4g(4
B "eso especifico del agua de mar tonm3&
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i se trabaja con las caractersticas del oleaje en aguas profundas
se cumple que:
;7 ( NBg+"$& '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.
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. &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&
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>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
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) &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