04 ondas largo periodo

GJC

ELEMENTOS DE OCEANOGRAFIA

INGENIERIA DE OBRAS MARTIMAS

ONDAS LARGO PERIODO

Ondas de Largo Perodo

ONDAS LARGO PERIODO

ONDAS DE LARGO PERIODO

24 hr 12 hr 5 min 30 s 1 s 0.1 s Perodo

E

n

e

r

g

a

de

O

nda

Fuerza de

restauracin

ASTROS

CORIOLIS

FUERZA DEL VIENTO

T. SUPERFICIAL

TERREMOTOS

GRAVEDAD

CAPILARIDAD GRAVEDAD PERIODO LARGO

MAREAS ULTRA

GRAVEDAD

INFRA

GRAVEDAD

Fuerza

Generadora

Tipo TSUNAMIS

VAGAS DE MAR (resacas) 50 - 300 seg

MAREAS DE TORMENTA 1.000 - 2.000 seg

MAREAS ASTRONOMICAS 45.000 - 90.000 seg

TSUNAMIS 900 - 3.600 seg

ONDAS LARGO PERIODO

RESACAS
http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=resaca&source=images&cd=&cad=rja&docid=oBPWeknqydb3VM&tbnid=yp80oonFYkMUuM:&ved=&url=http%3A%2F%2Fmeponentuschips.wordpress.com%2F2011%2F07%2F13%2Fmotivos-de-la-resaca-y-consejos-para-prevenirla-o-suavizarla%2F&ei=cHFsUcmDBfO50QH7p4GgDw&bvm=bv.45175338,d.dmQ&psig=AFQjCNGcjMO6aAel8wHzmY__rQIRxK8Gkw&ust=1366147824639744

ONDAS LARGO PERIODO

Movimientos o sobre-elevaciones en la superficie del mar, tanto en la costa como en sectores cerrados, como ser puertos, estuarios, etc.

Estas ondas son estacionarias, y en sectores cerrados son generadas por la accin del viento o de la presin atmosfrica

RESACAS

24 hr 12 hr 5 min 30 s 1 s 0.1 s Perod

o

ONDAS LARGO PERIODO

En sectores abiertos (drsenas, puertos, etc.) son

generadas por fuerzas cuyo perodo est relacionado

con la oscilacin libre de la drsena o por entrar en

resonancia con ellas.

Presentan peligro debido a que por ser onda

estacionaria y por su largo perodo dificultan los

trabajos en los puertos y pueden entrar en

resonancia con la oscilacin propia de las

embarcaciones atracadas.

ONDAS LARGO PERIODO

T = 2 Le / n (g d) 1/2

Para drsenas cerradas

Para drsenas abiertas

T = 4 L / (1+2n) (g d) 1/2

L : Largo drsena

Le : Largo eje drsena

n : Nmero de nodos

ONDAS LARGO PERIODO

GJC

Para evitar los efectos de estas ondas se

efectan profundizaciones en las drsenas y se

construyen amortiguadores de ondas.

ONDAS LARGO PERIODO

GJC

Sobreelevaciones en la superficie del mar, en

los sectores costeros o de aguas poco

profundas por efecto de la accin del viento y

de las succiones provocadas por reas de baja

presin (temporales)

Las elevaciones del mar se deben al hecho que

los vientos de tormenta empujan el agua contra

la costa, provocndose por otro lado una

disminucin del nivel en el sector posterior al

lado desde el cual el viento sopla

MAREAS DE TORMENTA

ONDAS LARGO PERIODO

GJC

Desde el punto de vista de la ingeniera importa

principalmente la sobre-elevacin por cuanto

afectar el nivel del mar en el momento de actuar la

ola sobre las estructuras

Factores que intervienen en la determinacin de

esta marea:

Presin atmosfrica por efecto de succin

profundidad del fondo sobre el cual se

desarrolla la marea

elevacin por efecto del rompimiento de la ola

que se genera.

ONDAS LARGO PERIODO

Ondas producidas por perturbaciones singulares en la corteza terrestre, (bajo el fondo marino o en las cercanas de la costa) generalmente a raiz de terremotos, y eventualmente por erupciones volcnicas, deslizamientos de tierras y meteoritos que impactan sobre el agua.

La mayora de los tsunamis se produce por efecto de los terremotos, por cuanto el 80% de la energa liberada por la tierra se produce bajo el fondo marino

TSUNAMIS


ONDAS LARGO PERIODO

GJC

Son ondas que viajan a gran velocidad

(en aguas profundas pueden alcanzar

hasta 800 km/hr) y tienen poca altura

(incluso decmetros) en su punto de

generacin o en aguas profundas,

pero que se incrementa violentamente

al llegar a aguas someras, pues al

disminuir la velocidad la energa

cintica se transforma en energa

potencial (pueden llegar a 30 m.).

ONDAS LARGO PERIODO

G

J

Sus caractersticas fsicas se determinan por el concepto

de onda solitaria y su desarrollo, salvo la generacin, se

considera o estima igual que una ola,con perodos que

oscilan entre 15 y 60 minutos, la que rompe en aguas

bajas.

Son considerados como peligrosos los tsunamis que se

producen cuando:

M 6,30 + 0.01 H

M : Intensidad Terremoto en escala Richter

H : Distancia Focal o hipocentro (km)

ONDAS LARGO PERIODO

Se puede determinar con cierto

grado de aproximacin los

tiempos que se demorar la

onda en afectar determinada

zona costera, basados en el

concepto de C = (g d)

Mediante los conceptos de run-up y todo el desarrollo del

rompimiento de olas se puede determinar en la costa los

daos o los sectores que pueden ser afectados por un

tsunami en el sector de la costa.

ONDAS LARGO PERIODO

GJC
http://www.vinadelmarchile.cl/upload/pagina_20120423211632_centro_vina.jpg

ONDASDE LARGO PERIODO - Mareas

Oscilacin vertical y peridica del mar producida por la

atraccin de los astros sobre las molculas de agua.

La oscilacin, con perodos y alturas variables, se produce

cuando los astros, al girar en sus rbitas, se van

desplazando (en relacin a la tierra) y las molculas de

agua siguen su desplazamiento afectadas por la atraccin

gravitacional que stos ejercen sobre ellas .

MAREAS ASTRONMICAS


ONDASDE LARGO PERIODO - Mareas

Por su largo perodo, (12,42 hrs.) es una onda larga,

de baja frecuencia, que se propaga,

fundamentalmente, en aguas poco profundas.

La esbeltez de la onda (H/L) es pequea por lo tanto

no se produce rompimiento de la onda.

La onda de marea es afectada por los fenmenos de

resonancia, interferencia con obstculos (masas de

tierra) , profundidad fondo marino respecto de la

superficie del agua y fuerza de coriolis.

ONDAS LARGO PERIODO - Mareas

Por tanto las ondas de mareas se producen

fundamentalmente debido a :

Fuerza de atraccin gravitacional (Sol - Tierra -

Luna)

Fuerza centrfuga por efecto de rotacin del conjunto

Tierra - Luna

Los astros que mayor influencia ejercen en la

determinacin de las mareas son el Sol y la Luna


Estos fenmenos fsicos

estn fundamentados

principalmente en la ley

gravitacional de Newton y

con las contribuciones de

Legrange, Laplace y otros

fsicos.

Constantes generales

G = Cte.gravitacional = 6.67 * 10 -11

Nm2/Kg2

R = radio terrestre: 6,37*106 m

r= Radio lunar : 1,738*106 m

M luna : 7.35 * 1022 Kgs

M Tierra : 5.98 * 1024 Kgs

M sol : 1,9684*1027 Kgs

Distancia Sol-Tierra : 149.6 * 109 m

R r

D : 384,4 * 106 m.

TIERRA M1 LUNA

M2

M 1 * M 2 F = G D

2

R


Del anlisis fsico de estas variables se puede

determinar que la relacin de atraccin

Luna -Tierra es 2 - 2.5 Sol-Tierra.

Por tanto la contribucin del Sol a las mareas es 0.4 a

0.5 veces la de la Luna

En consecuencia es de mayor importancia analizar

el conjunto tierra-luna


La atraccin de la luna sobre las superficies de agua, genera el

denominado bulbo de mareas

Fz

Fp

Fn

El movimiento de la luna en torno a la tierra genera una frecuencia

y resonancia que permite la formacin de las mareas


Las mareas tienen las siguientes caractersticas:

Altura o amplitud, corresponde a la sobreelevacin

del nivel del mar

Perodos que estn relacionados con las posiciones

relativas de la luna y sus movimientos astrales

La luna al girar alrededor de la

tierra genera dos posiciones que

afectan las condiciones de las

mareas :

Perigeo : ms cerca de la tierra

Apogeo : ms lejos de la tierra

L.N

L. LL S

O

L TIERRA

ONDAS LARGO PERIODO

Fases de la Luna

Sisigia : (Luna Llena y Luna Nueva)

Alineacin entre Luna-Tierra-Sol,

dependiendo de posicin de Luna

se produce: Conjuncin u oposicin

La incorporacin del sol en este conjunto genera algunas

situaciones que afectarn invariablemente el sistema de

mareas

S

O

L TIERRA

C. C

C. M

ONDAS LARGO PERIODO

Fases de la Luna

Cuadratura : (cuarto menguante y

cuarto creciente) Angulo recto

entre Luna-Tierra-Sol







mareas

ONDAS LARGO PERIODO

Fases de la Luna



mareas

S

O

L TIERRA

C. C

C. M

L.N

L. LL





Cuadratura : (cuarto menguante y

cuarto creciente) Angulo recto

entre Luna-Tierra-Sol

ONDAS LARGO PERIODO

De esta conjuncin de movimientos se pueden definir distintos tipos de mareas, dependiendo de la ubicacin de luna:

Mareas vivas : Se producen cuando la luna est en sisigia y corresponden a las mareas de mayor amplitud.

Mareas muertas : Se producen cuando la luna est en cuadratura y son mareas de poca amplitud.

Da lunar tiene 24.84 hrs. = 24 hrs. 50 min.

ONDAS LARGO PERIODO

GJC

Equinoccio de otoo

Equinoccio de primavera

Solsticio de

verano

Solsticio de

invierno

Fases de la Tierra

Las mareas ms altas se producen cuando el sol est en equinoccio y la luna en sisigia y reciben el nombre de mareas de sisigia equinocciales

ONDAS LARGO PERIODO

GJC

Fases de la Tierra

A pesar de los diferentes movimientos, se puede definir

caractersticas estables en el movimiento de las mareas,

debido a la regularidad de los movimientos astrales, lo que

permite predecir las mareas astronmicas .

La luna cumple un ciclo completo cada 18.6 aos, conocido como

ciclo de Metn

Las mareas no tienen las mismas caractersticas en todos los

lugares y son ms importantes en las zonas de aguas bajas o

sectores cerrados por efecto de la poca profundidad de la

plataforma submarina


PREDICCIN DE MAREAS

Debido a la regularidad de los movimientos astrales se

pueden definir variables astronmicas que permiten modelar

la oscilacin de las mareas como una serie de trminos

armnicos, por medio de una serie de Fourier, que debe

considerar diversas componentes entre las cuales la luna y

sol son las principales .

Para tener un anlisis aceptable se deben efectuar

mediciones de mareas a lo menos durante un mes, y el

perodo que mejores predicciones permite es el de 18.6 aos.


GJC

PREDICCIN DE MAREAS

Estos factores entregan un elemento determinstico en la

prediccin de las mareas, sin embargo existen componentes

estocsticas que no pertenecen a las condiciones

astronmicas, como ser :

Factores meteorolgicos : Presin esttica,

Viento sostenido,

Tormentas locales, etc.

Factores Climticos : Fluctuaciones de largo perodo (> 1

mes) (El Nio)


GJC

Efecto de Coriolis : en el cual se generan puntos en los cuales la marea es cero, que reciben el nombre de puntos anfidrmicos, desde los cuales se generan

las lneas cotidales o de cofase, que son lugares donde la marea alta se produce a

una misma hora, referida al da lunar


GJC

Otro factores que determinan o intervienen en las mareas, adems del equilibrio de fuerzas de atraccin son:

- friccin interna, viscosidad,

- densidad ( Ej . distribucin espacial de salinidad)

- mareas geolgicas ( por frote de capas de tectnicas)

- condiciones geogrficas ( desembocaduras de ros, estuarios, etc .)

Las mareas, se hacen ms evidentes y ms activas en aquellos lugares en que hay bajas profundidades, (cercanas a la costa), estuarios y focos cerrados de agua y generalmente se desplazan de norte a sur


GJC

MAREAS SEMIDIURNAS

MAREAS DIURNAS

MAREAS MIXTAS

En la generalidad de los casos se producen dos

mareas altas y dos bajas en un da lunar,

(semidiurnas)

Para establecer el tipo de rgimen de mareas

que predomina en un sector se debe recurrir a

los registros de mareas locales y definir el

criterio de Courtier :

SISTEMAS DE MAREAS

= (K1 + O1 ) / (M2 + S2 )

las variables corresponden a componentes

armnicas astronmicas

Si = 0.25 se trata de mareas Semi diurnas

Debido a que el perodo lunar es de 12,42 hrs.

las mareas se desfasan (adelantan) 50 min/da


GJC

En nuestro pas se producen dos ciclos de marea por da, denominados Altas y Bajas con intervalos aproximados de 12hr . 25 min.

Los parmetros importantes en este ciclo son = Las Bajas Mareas, Las Altas Mareas y el Nivel Medio del Mar .

CARACTERIZACIN DE MAREAS

altura

tiempo (hrs)0 hr. 0' 12 hr. 25' 24 hr. 50'

N.M.M.

crecientevaciante

amplitud de

marea

desigualdad diaria

plea mar

baja mar


Para la determinacin de los parmetros de las mareas se deben efectuar mediciones en terreno que permitan establecer los datums., o niveles de referencia .

MEDICION DE MAREAS

Existen dos tipos de mediciones:

Directa : Limnmetro

Indirecta : Maregrafos

Flotador

Presin

Acstico

Las observaciones se grafican en los

mareogramas


GJC

Limnmetros o

GJC


GJC

compensador

flotador

inscriptor

contrapeso

Maregrafo de Presin

GJC


DATUMS

Datum ms conocido es el Nivel Medio del Mar (NMM), utilizado por

el SGM y es el nivel de referencia para las mediciones topogrficas y

geodsicas, y es constante para todo el pas.

Se determina despus de observaciones largas (aprox. 18.6 aos)

mediante la concatenacin de los datos astronmicos, variaciones

locales de mareas, en la que se incluyen los elementos estocsticos, en

una serie de Fourier

Este periodo de observaciones es el ptimo por cuanto se completa un

ciclo de Metn y se pueden tener mejores estadsticas de los fenmenos

estocsticos que interfieren en las mareas.

GJC


En aquellos casos en que es necesario establecer el NMM en forma

aproximada y donde no existan mtodos que otorguen antecedentes de

largo plazo, existen sistemas que entregan una buena aproximacin al

valor exacto, como ser el de la desigualdad diaria.

En nuestro pas el organismo encargado de regular estos

sistemas a fin de otorgarles valor hidrogrfico es el

SERVICIO HIDROGRAFICO Y OCEANOGAFICO DE LA

ARMADA (SHOA) .

(Ver Publicacin SHOA N 3202)

GJC


Si bien el NMM es de gran utilidad, para los efectos de navegacin e ingeniera martima tiene relevancia otro datum que recibe el nombre de NIVEL DE REDUCCION DE SONDAS (NRS)

El NRS corresponde al nivel de las ms bajas mareas, y es nico para cada lugar .

NRS

NMM

PLEA MAR


GJC

Para tal efecto se publica la TABLA DE MAREAS en la cual se sealan

las prescripciones de mareas del ao para los puertos principales, lo cual

permite tener una buena aproximacin de las mareas que se producirn en

el tiempo

DETERMINACION DE LAS ALTURAS DE MAREAS

El SHOA mantiene un sistema de red mareogrfica que permite efectuar

las predicciones de mareas con bastante antelacin producto de

observaciones de largo plazo y anlisis de las constantes astronmicas.


GJC

En estas tablas las alturas de las mareas se determinan en funcin del

Nivel de Reduccin de Sondas, y se establecen en funcin de la calidad y

cantidad de observaciones

Puertos Patrones de Mareas Puertos Secundarios de Mareas

DETERMINACION DE LAS ALTURAS DE MAREAS

Estacin mareogrfica perma-

nente que permite tener

observaciones constantes de las

mareas.

Estacin mareogrfica no perma-

nente que permite tener

observaciones aleatorias que

posteriormente se relacionan con

las mediciones de los puertos

patrones de marea

Tabla de mareas


Perodo Duracin (hr.m). Amplitud (m)

Llenante 6 : 40 1.16

Vaciante 6 : 49 1.26

Llenante 5 : 36 0.71


NRS

Determinacin de marea en

cualquier hora


GJC

ejemplo

Calcular marea a las 17:30 hrs del da 30- 09-2013

Mareas del da 22 04.2013

00:30 0,70

06:55 1,25

13:34 0,53

19:40 1,11


GJC

Aplicacin terica

K = c/2 * (1-cos(180*(b/a))

a = duracin de la vaciante o llenante

b = diferencia de hora considerada con plea o baja ms cercana

c = amplitud de marea


GJC

Importancia de su determinacin

Navegacin

Obras Martimas

- Definicin del fondo marino

(batimetra)

- Definicin de cotas de

coronamiento de

estructuras

GJC

ELEMENTOS DE OCEANOGRAFIA

INGENIERIA DE OBRAS MARTIMAS

BATIM,ETRAS

BATIMETRAS

BATIMETRAS

GJC

LEVANTAMIENTOS BATIMTRICOS

Cercanos a la costa

GJC

LEVANTAMIENTOS BATIMTRICOS

Cercanos a la costa

NRS A. Marea

Cota

a

x

Base Topogrfica

- Se debe fijar una base topogrfica que cubra el sector a levantar

- Se debe fijar rumbos los cuales deben ser controlados y guiados taquimtricamente

- Los puntos de toma de la sonda son controlados por medio de interseccin topogrfica

- Se debe tener un control de mareas permanente y una coordinacin horaria entre las bases en tierra y el operador en la embarcacin,

BATIMETRAS

GJC

D

Escandallo Ecosonda

BATIMETRAS
http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=vRX6JfVMJrqVxM&tbnid=uTHp9u6bqqoV9M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.latiendadelnavegante.com%2Fproductos.asp%3Fc%3D0701490130&ei=OiSEUeaXGoi-9QTk0ICwAw&bvm=bv.45960087,d.dmQ&psig=AFQjCNGBZeIGTNdbHrj_QJMJztTYnVZApg&ust=1367700845960527

GJC

D

Escandallo Ecosonda

1 m2

Veriles Lneas que unen puntos de igual cota

Planos Batimtricos Similar que planos topogrficos con la diferencia que cotas de los veriles se

sealan con valor negativo por estar bajo

en NRS.

Levantamiento en sector sobre agua debe

relacionarse con NRS

Un punto de

sonda

representa

un

superficie

aproximada

de 1 m2

BATIMETRAS

GJC

ECOGRAMA DE SONDAJE BATIMTRICO

Seala la profundidad del fondo resapecto del punto de emisin del eco (transducer)

Prueba de control de plancha para calibrar el instrumento

se utiliza una especie de

escandallo.

BATIMETRAS

Lejanos a la costa

Se utilizan para estos levantamientos embarcaciones especialmente

dotadas para el efecto. La ubicacin y el rumbo se determinan por

medio de los sistemas propios de navegacin, los cuales son bastante

precisos.

Emisor

del eco

Receptor

del eco

BATIMETRAS


GJC

Con estos sistemas se definen las Cartas Nuticas, con valor internacional

Navegacin

Estudios de olas

04 ondas largo periodo

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