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INFORME

Pluspetrol Perú Corporation

Modelación Matemática delCampo de Corrientes en lasBahías de Pisco y Paracas,Perú.Abril 2003

Ref. PLU_03_510

ERM Perú S.A.Environmental Resources Management

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INFORME

Pluspetrol Perú Corporation

Modelación Matemática delCampo de Corrientes en lasBahías de Pisco y Paracas,Perú.

Abril 2003

Ref. PLU_03_510

En nombre y por cuenta de ERM Perú

Aprobado por: Alberto Sambartolome

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Este documento ha sido elaborado por ERM Perú con la debidacompetencia, diligencia y cuidado con arreglo a los términos delcontrato estipulado con el Cliente y nuestras condiciones generalesde suministro, utilizando los recursos concertados.

ERM Perú declina toda responsabilidad ante el cliente o terceros porcualquier cuestión que no esté relacionada con lo anteriormenteexpuesto.

Este documento tiene carácter reservado para el Cliente. ERM Perúno asume ninguna responsabilidad ante terceros que lleguen aconocer este informe o parte de él.

ENVIRONMENTAL RESOURCES MANAGEMENT 3

TABLA DE CONTENIDOS

1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 4

2. OBJETIVO ............................................................................................................... 7

3. APLICACIONES GENERALES............................................................................ 8

4. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO ............................... 9

4.1. EL LUGAR........................................................................................................... 94.2. CONDICIONES OCEANOGRÁFICAS GENERALES ................................................ 9

4.2.1. Temperatura del Agua de Mar .................................................................... 94.2.2. Salinidad.................................................................................................... 134.2.3. Oxígeno Disuelto (OD)............................................................................. 134.2.4. Sólidos en Suspensión, Turbidez y Transparencia .................................... 144.2.5. Mareas ....................................................................................................... 194.2.6. Corrientes .................................................................................................. 224.2.7. Vientos ...................................................................................................... 234.2.8. Olas ........................................................................................................... 24

5. INFORMACIÓN UTILIZADA PARA LA MODELACIÓN MATEMATICA..................................................................................................................................... 26

5.1. MAREAS ........................................................................................................... 265.2. CORRIENTES ..................................................................................................... 30

5.2.1. Mediciones directas – eulerianas ............................................................... 315.2.2. Corridas de flotadores – lagrangeanas ....................................................... 385.2.3. Modelos globales de corrientes................................................................... 455.2.4. Estado actual del conocimiento.................................................................. 47

5.3. VIENTOS ........................................................................................................... 485.4. BATIMETRÍA ..................................................................................................... 50

6. EL MODELO NUMÉRICO ................................................................................. 51

6.1. GENERALIDADES.............................................................................................. 516.2. ANTECEDENTES. MODELACIÓN DEL CAMPO DE CORRIENTES EN LA ZONA . 526.3. MODELACIÓN 2D VS. 3D ................................................................................ 526.4. SISTEMA DE COORDENADAS Y ORIENTACIÓN DE LA GRILLA ........................ 546.5. REFERENCIA TEMPORAL Y MANEJO DEL TIEMPO ........................................... 556.6. PERÍODO DE ESTABILIZACIÓN ......................................................................... 556.7. NÚMERO DE COURANT.................................................................................... 566.8. BATIMETRÍA ..................................................................................................... 566.9. FORZANTES ...................................................................................................... 56

6.9.1. Bordes ........................................................................................................ 566.9.2. Mareas ....................................................................................................... 576.9.3. Corrientes .................................................................................................. 586.9.4. Vientos ...................................................................................................... 586.9.5. Forzantes combinados................................................................................ 59

6.10. VISCOSIDAD TURBULENTA ............................................................................ 596.11. RESISTENCIA................................................................................................... 596.12. CALIBRACIÓN DEL MODELO.......................................................................... 60

7. ESCENARIOS DE MODELACIÓN Y RESULTADOS.................................... 67

7.1. ESCENARIOS DE MODELACIÓN........................................................................ 677.2. RESULTADOS .................................................................................................... 68

CONCLUSIONES..................................................................................................... 88


1. INTRODUCCIÓN

Durante los estudios de evaluación de impactos ambientales para la

construcción de la Terminal Marítima en Playa Lobería, han sido

identificados algunos potenciales problemas que, su tratamiento y

evaluación dependen, en parte, del conocimiento de la circulación

costera en el área.

Uno de estos problemas, lo constituye la puesta en suspensión de

sedimentos finos depositados en el fondo por acciones típicas de la

construcción, tales como el armado de trincheras para la instalación de

ductos, las corrientes inducidas por hélices de remolcadores y buques,

arrastres de anclas, movimientos de tuberías sobre el fondo y otros.

Otro de los problemas identificados lo constituye un potencial derrame

de algún producto establecido en los ductos, para su exportación.

En ambos casos, la evolución de las "manchas" de sedimentos o

producto, sus concentraciones, superficies ocupadas, velocidades de

traslación y destinos geográficos, constituyen aspectos de importancia

a lo largo de las evaluaciones y acciones ambientales relativas a

proyectos como la terminal marítima en cuestión.

El seguimiento y predicción de estos fenómenos dependen muy

significativamente de las corrientes (circulación) dentro de la zona de

influencia de la terminal y la bahía.

Las mediciones disponibles son de corta duración, puntuales y dentro

de la bahia, por lo que se desconoce la circulación general dentro de la

bahía y vecindades. En estas condiciones, es difícil la interpretación

física de las fuerzas que generan las corrientes en un ambiente con

notorios accidentes geograficos y batimetría variada.

En general, y en base a la información disponible, las corrientes en el

área son la resultante de :


• Corrientes puras de marea, caracterizadas por tener períodos

cíclicos, similares a los períodos de las componentes armónicas

dominantes para la marea del lugar.

• Corrientes inducidas por el viento. La fricción viscosa del viento

sobre la superficie del mar induce una fuerza de arrastre que

genera una corriente, no necesariamente alineada con la dirección

del viento.

• Corrientes permanentes debidas a patrones de circulación oceánica

general. Estas corrientes influyen la circulación dentro de la bahía,

debido a su cercanía a aguas profundas.

Dada la complejidad que presenta la Bahía de Paracas desde el punto

de vista ambiental y la necesidad de conocer mejor la circulación para

tratar aspectos vinculados a los sedimentos en suspensión y su

desplazamiento y eventuales derrames, el presente informe incluye

una revisión de la información disponible relevante a la circulación y el

cálculo del campo de corrientes para toda la región de influencia del

proyecto. Se han analizado las corrientes, considerando su

variabilidad en el espacio y el tiempo, para escenarios frecuentes en el

lugar provientes de la combinación de las fuerzas citadas

anteriormente. Esta tarea no es posible hacerla de modo artesanal, por

lo que se ha elegido un modelo matemático.

Para estudiar el campo de corrientes en la zona de Bahía Pisco se

implementó el modelo hidrodinámico (HD) bidimensional (2D) MIKE

21 del DHI (Danish Hydraulic Institute de Dinamarca) que consiste en

una herramienta matemática, esto es un modelo matemático, para el

calculo de velocidades y direcciones de la corriente y desplazamientos

del nivel del mar, debidos a fuerzas tales como mareas y vientos.

Este modelo es aceptado en aplicaciones de ingenieria y medio

ambiente (evaluaciones ambientales, prediccion y monitoreo) y muy

generalizado su uso en todo el mundo, incluyendo aplicaciones a obras

del tipo de la terminal marítima en la Bahia de Pisco.


El dominio considerado para la modelación numérica se extiende

aproximadamente desde 13° 22’ S hasta 14° 02’ S, en la dirección N-S y

desde 76° 40’ W hasta la costa, en la dirección W-E. Se adoptó una

resolución espacial de 500 m por 500 m con la cual quedaron

convenientemente representados los accidentes costeros y la batimetría

de la zona en estudio. La calibración y validación del modelo se

realizaron utilizando datos disponibles de marea y corrientes.

Con el objeto de estudiar las corrientes en el sitio de interés se

diseñaron algunos escenarios típicos considerando la importancia de

los forzantes de las corrientes. De esta manera se obtuvieron y

analizaron cartas de corrientes para la zona de estudio. Se incluyen

gráficos y tablas para facilitar la interpretación de los resultados

obtenidos en este trabajo.

Las corridas del modelo, esto es, series de tiempo para cada punto del

dominio de modelación, quedan almacenadas en soporte magnético

para posterior uso en otras aplicaciones.

El modelo queda en condiciones de ser revalidado en caso de

disponerse de más mediciones de corrientes, especialmente.


2. OBJETIVO

El objetivo principal del presente trabajo es determinar la circulación

dentro de la bahía de Pisco, área de interés de este proyecto, para cada

instante, y para situaciones representativas (condiciones de viento y

marea, principalmente), usando las herramientas de la simulación

matemática, calibrados mediante las mediciones disponibles a la fecha.


3. APLICACIONES GENERALES

Los modelos, una vez calibrados pueden ser aplicados a problemas del

proyecto, por ambientalistas, diseñadores, autoridades, contratistas,

etc. Podrán ser consultados (corridos) y actualizados en cualquier

momento.

Los resultados pueden ser aplicados a distintos aspectos ambientales

del proyecto tales como:

• Evaluaciones de impactos ambientales más sólidas y

convincentes

• Optimización de las medidas de mitigación

• Optimización del plan de monitoreo

• Predicción y seguimiento de las consecuencias ambientales

de la obra


4. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO

4.1. El Lugar

La zona de estudio corresponde a la Bahía de Paracas, ubicada en la

Provincia de Pisco, Departamento de Ica, Región Los Libertadores-

Wari. La bahía de Paracas y alrededores, se denomina "zona de Pisco",

por las características morfológicas del litoral y la batimetría.

La zona comprendida entre Caucato y la desembocadura del río Pisco,

y el fondo de la Bahía de Paracas se encuentran casi al nivel del mar,

elevándose entre el entrante de Sequión y Punta Pejerrey, donde se

inicia la zona de acantilados. El relieve del fondo submarino frente al

borde costero de Pisco, es de suave pendiente, haciéndose más

marcado frente a la desembocadura del río Pisco.

Plano 4.1.1. Bahias de Pisco, Paracas y Sistema de Islas.

4.2. Condiciones Oceanográficas Generales

4.2.1. Temperatura del Agua de Mar

Las variaciones de la temperatura superficial del mar están

relacionadas fundamentalmente con la absorción de la radiación sobre

la circulación atmosférica, las corrientes superficiales, los afloramientos

costeros, los hundimientos y movimientos advectivos. Las


temperaturas promedio mensuales muestran, a todo lo largo de la

costa peruana, un comportamiento cíclico anual, con valores

relativamente altos durante los meses de verano y bajos en invierno

(EIA, Línea de Base Ambiental, Oceanografía, ERM, 2002)

Los valores promedios de las transectas 14, 13 y 12 son representativos

de la fría corriente que baña la costa del Perú, aunque en la zona de

Pisco, que incluye la bahía de Paracas, debido a la protección de la

península del mismo nombre de los sistemas de circulación oceánica

que proceden del sur, y la formación de “Eddys”, ocasionan que las

temperaturas en el área mencionada, sean mayores a las zonas

adyacentes, tanto hacia el sur como hacia el norte. Su variabilidad

estacional es relativamente baja, y sólo se altera con la ocurrencia del

fenómeno de "El Niño", en que aparecen aguas cálidas.

La variación de la temperatura con respecto a la profundidad, mostró

una capa de mezcla localizada en los 2 primeros metros de

profundidad. En las estaciones de poca profundidad, se observó un

gradiente negativo desde la superficie, mostrando una débil

termoclina.

Esta situación nos muestra la existencia de 2 capas de agua de

diferentes densidad, comportándose como una barrera de distribución

que delimita 2 masas de agua de diferentes características físicas y

dinámicas, lo que permitió la selección de las profundidades de

medición de corrientes. En tal sentido, las corrientes superficiales se

tomaron por encima de los 2 metros de profundidad, mientras que las

de fondo o subsuperficiales, se registraron por debajo de los 2 metros

de profundidad y a 1 metro sobre el fondo (EIA, Línea de Base

Ambiental, Oceanografía, ERM, 2002)

En la Tabla 4.2.1.1. se muestran los resultados de las mediciones de

temperatura del agua de mar por transectos distribuidos a lo largo de

las Bahias de Pisco y Paracas y para diferentes profundidades. La

ubicación de los transectos se indica en la Figura 4.2.1.1.


Figura 4.2.1.1. Bahias de Pisco, Paracas y ubicación de las transectas.


Tabla 4.2.1.1. Temperatura del agua de mar en las Bahias de Pisco y ParacasPunto de muestreo Profundidad (m) Temperatura (°C) Valores promedio por

transectoT1(0) Superf 23.0T1(5) Superf 23.3T1(5) 4.7 22.3T1(10) Superf 21.4T1(10) 10.0 19.8

21.96

T2(0) Superf 24.1T2(5) Superf 24.6T2(5) 4.8 22.4T2(10) Superf 23.9T2(10) 9.8 20.0

23


23.3


24.18

T5(0) Superf 25.2T5(5) Superf 24.6T5(5) 5.6 23.5T5(10) Superf 23.8T5(10) 9.9 21.5T5(15) Superf 23.7T5(15) 15.5 18.6

23


25.04


24.64


26.04


26.24


24.18


26.7


19.4


19.8


17.64

El valor mínimo registrado fue de 15.5 ºC en el transecto 13 (cota de 10

m) a 9.2 m de profundidad.


El valor máximo registrado fue de 29.5 ºC en los transectos 8 y 9 (cota

de o m), en superficie. El promedio de temperaturas resgistrado a lo

largo de todos los transectos fue de 23.2 °C.

Respecto a la distribución de la temperatura promedio por transectos, se pudo

observar un incremento gradual desde el transecto 1 (21.96 °C) hasta un

máximo en el transecto 9 (26.24 °C), donde luego se observa una distribución

aleatoria, hasta llegar al mínimo registrado en el transecto 14 (17.64 °C).

4.2.2. Salinidad

Los valores de salinidad medidos, oscilaron entre un mínimo de 3.02%

en superficie en el transecto 5 (cota de 10 m), y un máximo de 3.24% a

10 m de profundidad en el transecto 1 (cota de 10 m), con un promedio

de 3.16% (EIA, Línea de Base Ambiental, Oceanografía, ERM, 2002). La

Tabla 4.2.2.1. resume los valores obtenidos en el campo.

Tabla 4.2.2.1. Salinidad del agua de mar en las Bahias de Pisco y ParacasPunto de muestreo Profundidad (m) Salinidad (%)

T1(10) Superf 3.23T1(10) 10.0 3.24T2(10) Superf 3.18T3(10) Superf 3.17T4(10) 9.4 3.23T5(10) Superf 3.02T5(10) 9.9 3.18T6(10) Superf 3.12T7(10) Superf 3.11T8(10) Superf 3.11T9(10) 6.7 3.21T10(10) Superf 3.13T11(10) Superf 3.15T12(10) Superf 3.19T13(10) Superf 3.22T14(10) Superf 3.21

4.2.3. Oxígeno Disuelto (OD)

El oxígeno disuelto a nivel superficial, presentó concentraciones entre

5,41 y 4,25 mg/l con un promedio de 4,73 mg/l. La estructura vertical

del oxígeno, de acuerdo a los valores encontrados en superficie y cerca

del fondo, muestran un comportamiento similar a la estructura

térmica, es decir con un gradiente negativo desde la superficie. Los

valores cerca del fondo fluctuaron entre 5,13 a 1,19 mg/l, con un


promedio de 2,49 mg/l. (EIA, Línea de Base Ambiental, Oceanografía,

ERM, 2002)

En cuanto a la distribución promedio de los niveles de OD a lo largo de

los transectos, hubo una máxima concentración en el transecto 11, con

un valor de 9.38 mg/l y una mínima de 4.7 mg/l en el transecto 14. El

valor medio de concentración fue de 7.2 mg/l. .La Tabla 4.2.3.1.

muestra los niveles medidos de OD.

4.2.4. Sólidos en Suspensión, Turbidez y Transparencia

Los sólidos en suspensión se distribuyeron con concentraciones en

superficie, entre 7,5 y 2 mg/l, con un promedio de 5,5 mg/l, y en el

fondo, con valores entre 11 y 4 mg/l, con un valor promedio de 6,9

mg/l. Las concentraciones encontradas muestran valores por debajo

de los límites permisibles.

Concentraciones mayores de 25 mg/l, pueden producir asfixia,

principalmente a las poblaciones bentónicas que viven adheridas al

fondo o tienen poca movilidad. (EIA, Línea de Base Ambiental,

Oceanografía, ERM, 2002)

En el documento se incluyen mediciones de turbidez entre la zona del

Río Pisco (Transecto 1), a lo largo de la Bahía de Paracas, hasta las

vecindades de Puerto San Martín (Transecto 14). Los valores de

turbidez obtenidos, ordenados por transectas, se presentan en la Tabla

4.2.4.1.

Desde el punto de vista de la Turbidez, la zona se puede dividir en

dos: al norte de Playa Lobería, con valores mayores a 6 NTU y al sur de

ese lugar con valores menores a 6 NTU.


Tabla 4.2.3.1. Niveles de Oxígeno Disuelto en el agua de mar en las Bahias de Pisco y

ParacasPunto de muestreo Profundidad (m) Oxigeno disuelto (mg/l) Valores promedio por

TransectoT1(0) Superf 7.7T1(5) Superf 7.5T1(5) 4.7 6.5T1(10) Superf 10.3T1(10) 10.0 5.9

7.58


6.16


7.98


8.94


7.08


7.36


7.66


8.64


8.34


6.68


9.38


4.84


5.7


4.7


Tabla 4.2.4.1. Turbidez del agua de mar en las Bahias de Pisco y ParacasPunto de muestreo Profundidad (m) Turbiedad (NTU) Valores promnedio por

TransectoT1(0) Superf 19.82T1(5) Superf 16.20T1(5) 4.7 12.77T1(10) Superf 2.55T1(10) 10.0 6.33

11.5


10.2


6.2


6.3


2.3


1.4


1.3


3.9


1.8


1.5


2


3


0.8


1

Los valores máximos registrados se encontraron inmediatamente al sur

del Río Pisco con valores medios mayores a 10 NTU.


Los valores mínimos registrados se encontraron en los transectos 13 y

14, con valores medios menores a 1 NTU.

En cuanto a la transparencia del agua, la misma varió entre 3,8 a 3,2

metros de profundidad, con un promedio de 3,30 metros. Las

estaciones en donde se presentaron las más bajas transparencias fueron

las ubicadas más lejos de costa. En general, estos valores muestran

condiciones normales (EIA, Línea de Base Ambiental, Oceanografía, ERM,

2002).

Se realizó un estudio (Off Shore Site Investigation Required for Sub Sea

Pipe LPG Pisco Terminal, Camisea Proyect, Pisco. Task 5000 – Turbidity;

Golder Associates Perú S.A., December 2002.) complementario de niveles

de turbidez y sólidos totales disueltos a lo largo de la traza de la obra.

Los resultados de las mediciones se pueden observar en las Figura

4.2.4.1 y Tabla 4.2.4.2


Figura 4.2.4.1. Resultados de las mediciones de turbidez a lo largo de la traza de laobra.

Playa Lobería, Pisco

El valor máximo registrado corresponde al Bore Hole 10 (BH 10) con 15

NTU, medido a una profundidad de 11 m. El mínimo corresponde al

BH 12 con 5 NTU, medido a una profundidad de 6 m. El valor

promedio total durante el relevamiento fue de 8.4 NTU.


Tabla 4.2.4.2. Resultados de las mediciones de turbidez, sólidos disueltos totales yDisco Secchi a lo largo de la traza de la obra.

4.2.5. Mareas

Para determinar las características mareales de la zona en estudio, se

ha utilizado la Tabla de Marea que edita la Dirección de Hidrografía y

Navegación de la Marina para el Puerto de Pisco, observándose que las

mareas son del tipo semi-diurno, es decir que se presentan dos

pleamares y dos bajamares en un día mareal (24 horas 50 minutos). La

amplitud media es de 0,58 metros, mientras que la amplitud en sicigias

(luna llena y/o nueva) es de 0,76 metros.


Durante la presencia del fenómeno de "El Niño", los valores del nivel

medio del mar se incrementan entre 30 a 40 centímetros.

Las mareas que llegan a las costas del Perú procedentes del norte, es

decir que si una pleamar pasa por un determinado punto, después de

un tiempo pasará por otro punto más al sur. Por lo que la hora de las

pleamares y las bajamares va a ser diferente a todo lo largo del litoral.


Figura 4.2.5.1. Posiciones de las estaciones de muestreo a lo largo de la traza de la obra, Playa Lobería, Pisco


Los instantes de ocurrencia y las alturas correspondientes a las pleamares y

bajamares para el Puerto de Pisco y El Callao puede obtenerse de la tabla

mencionada. A continuación se presentan los valores correspondientes a las

amplitudes de sicigia y medias para cada uno de los sitios mencionados.

Puerto de Pisco

latitud: 13° 43.0’S

longitud: 76° 14.0’W

amplitud en sicigia: 0.76 m,

amplitud media: 0.58 m,

Puerto El Callao

latitud: 12° 03.0’S

longitud: 77° 09.0’W

amplitud en sicigia: 0.73m,

amplitud media: 0.55 m,

Comparando los instantes de ocurrencia de pleamares correspondientes a

distintas localidades del litoral peruano puede concluirse que la marea se

propaga de Norte a Sur.

4.2.6. Corrientes

El sistema de corrientes oceánicas costa afuera del Perú tiene una dirección

predominante hacia el Norte y difiere de otro sistema adyacente a la

plataforma o costero, que presenta gran variabilidad espacio-temporal debido

principalmente a los accidentes geográficos y otros factores como ser las

mareas, la topografía del fondo y los vientos locales.

Debido a la presencia de puntas o promontorios rocosos que sobresalen del

litoral, es frecuente la formación de sistemas de circulación rotatorios,


producto del rozamiento forzado de la masa de agua en su desplazamiento.

Esta situación, similar a la que se produce en la bahía del Callao, origina un

cambio localizado de la dirección de la corriente.

Gran parte del flujo de agua en la franja comprendida entre 100 y 200 Km de

la costa peruana es predominantemente hacia el sur, contrariamente a los

vientos imperantes y a la circulación asociada al sistema de Perú-Chile.

Esta corriente hacia el sur, llamada también Contracorriente, parece

extenderse sobre la plataforma continental hasta donde comienza a

manifestarse una zona de surgencia (“upwelling”) costera asociada a la

presencia de los vientos alisios, confinada esta última a profundidades

inferiores a 50 m. Antecedentes recientes de esta contracorriente (Strub et al.,

Altimeter Observations of the Peru-Chile Countercurrent, Geophysical Research

Letters, 1995) indica que diferentes autores notaron un alto grado de

variabilidad tanto espacial como temporal de esta contracorriente y, por lo

tanto, todas las conclusiones relativas a la estructura espacial y variabilidad

estacional son hasta el momento tentativas.

Las corrientes costeras son dominadas por las mareas y los vientos.

4.2.7. Vientos

La zona de estudio está ubicada en una franja subecuatorial en la que

imperarían los vientos alisios con dirección SE. La regularidad en intensidad y

dirección de los alisios, que predomina sobre todo en regiones oceánicas, se ve

alterada por contrastes térmicos entre el continente y el océano y por factores

orográficos. Este es el caso de la región costera de Pisco. En la zona estudiada

la dirección del viento cambia durante el día: durante la mañana los vientos

soplan predominantemente del SW cambiando hacia la dirección N durante la

tarde. Por otra parte, ciertos días durante la tarde, se manifiestan vientos que

alcanzan intensidades de hasta 30 nudos, conocido regionalmente como

“Paracas”. Estos vientos ocurren fundamentalmente de julio a septiembre.


Los vientos históricos en Pisco, agrupados estadísticamente, se presentan en la

Tabla 4.2.7.1.

Tabla 4.2.7.1. Relacion velocidad del viento y direccion y sufrecuencia de ocurrencia, para elAeropuerto de Pisco.

4.2.8. Olas

En el área de estudio no se tienen mediciones de olas disponibles. En el

informe (“Sandwell - Chevron Texaco. NAWC LNG Receiving Terminal 142552,

Metocean Report, April 2002, Draft Report”) se incluye un estudio del clima de

olas en el sitio de la obra.

Para la concreción de este estudio fue necesario recurrir a datos de vientos

historicos costa afuera, provenientes de la ejecución de modelos

meteorológicos globales.

Una vez determinados estos vientos se procedio a modelar el clima de olas

(GROW2000) resultante de ese campo de vientos, obteniéndose un campo

estadístico de olas costa afuera.

El campo estadístico de olas dentro de la Bahia de Pisco, en el sitio de la obra,

se calculo por medio de la utilización de un modelo matemático de

transformación espectral de olas llamado SWAN.

El clima de olas resultante, en las Bahia de Pisco, se incluye en las siguientes

tablas


Tabla 4.2.8.1. Relación entre la altura significativa y periodo de las olas y su número deocurrencia, para el sitio de implantación de la obra.

Figura 4.2.8.2. Relacion altura significativa y direccion de las olas y su numero de ocurrencia,para el sitio de implantación de la obra.


5. INFORMACIÓN UTILIZADA PARA LA MODELACIÓN MATEMATICA

5.1. Mareas

En la Tabla 5.1.1 se presentan los valores correspondientes a las amplitudes de

las cuatro componentes de marea principales en Pisco y Callao obtenidas de

las “Admiralty Tide Tables”. Puede observarse que en la región estudiada la

componente de marea predominante es la semidiurna principal (M2)

siguiéndole en importancia la diurna (K1).

Tabla 5.1.1. Amplitudes (en metros) de las principales componentes armónicas de la marea enPisco y El Callao. Periodo de la componente en horas: T.

Puerto M2T=12.42060122

S2T=12.00000000

K1T=23.93446966

O1T=25.81934166

Pisco H=0.22 H=0.07 H=0.15 H=0.07Callao H=0.23 H=0.08 H=0.14 H=0.07

Con los valores de las constantes presentadas en la tabla anterior puede

calcularse el factor F (Dronkers, J.J. Tidal Computations, North Holland Publishing

Co, Ámsterdam, 1965) el cual caracteriza el régimen de la marea. Dicho

parámetro está definido de la siguiente manera:

F = (HK1 + HO1) / (HM2 + HS2)

y, con los valores de la Tabla 5.1.1 se obtiene que es mayor que 0.6 en ambos

casos, lo cual indica que la marea en este sector de la costa peruana es “mixta

preponderantemente semidiurna” (0.25 ≤ F ≤ 1.50).

Esto indica que durante un mes lunar, habrá períodos con características

semidiurnas (dos pleamares y dos bajamares diarias) y otros con

características diurnas (una pleamar y una bajamar diaria).

Esto se observa claramente en la curva de niveles del mar medidos (Report on

Phase II Off-Shore Site Investigation Required For Sub Sea Pipe Lpg Pisco Terminal -

http://www.oce.orst.edu/po/research/tide/global.html


Camisea Project Pisco – Perú Task 1000 - Ocean Currents, marzo de 2003) entre el 5

y el 15 de marzo de 2003. Por ejemplo, se observa que el 7 de marzo los niveles

del mar presentan características semidiurnas (dos pleamares y dos bajamares

por día) mientras que el 11 de marzo la marea presenta un claro

comportamiento diurno (una pleamar y una bajamar diaria), como indica la

Figura 5.1.1.

Figura 5.1.1. Mediciones de niveles del mar en Pisco. Alguna singularidad en la curva seasocia a un error en el procesamiento o déficit en el funcionamiento del sistema de obtención de

datos.

Todos los modelos hidrodinámicos requieren condiciones en los contornos o

bordes abiertos del dominio de cómputo. Para el caso de simulaciones con

forzantes mareológicos esto siempre requiere de un tratamiento particular ya

que rara vez se dispone de mediciones directas de niveles del mar en aguas

abiertas. En estos casos, por lo general, los resultados de modelos globales son

de utilidad para representar las variaciones espacio-temporales de los niveles

del agua en los bordes del dominio.

Actualmente, el modelo global de marea TPXO.6 o TOPEX es el que mejor

ajusta (en el sentido de mínimos cuadrados) la ecuación de marea de Laplace

con los datos satelitales resultantes de la misión TOPEX/Poseidon.

Mediciones del nivel del mar en Pisco.Período: 5/03-14/03-2003

Fecha y Hora

Niv

el d

el M

ar (c

m)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

03/3

/5 1

:01

03/3

/5 1

3:01

03/3

/6 1

:01

03/3

/6 1

3:01

03/3

/7 1

:01

03/3

/7 1

3:01

03/3

/8 1

:01

03/3

/8 1

3:01

03/3

/9 1

:01

03/3

/9 1

3:01

03/3

/10

1:01

03/3

/10

13:0

1

03/3

/11

1:01

03/3

/11

13:0

1

03/3

/12

1:01

03/3

/12

13:0

1

03/3

/13

1:01

03/3

/13

13:0

1

03/3

/14

1:01

03/3

/14

13:0

1


En este modelo global, la marea es representada mediante cuatro

componentes armónicas semidiurnas (M2, S2, N2 y K2), cuatro diurnas (K1, O1,

P1 y Q1) y dos de largo período (Mf y Mm) sobre una grilla global de 1440 x 721

nodos, con una resolución espacial de 0.25°, tanto en latitud como en longitud.

Los resultados del modelo, con intervalo de muestreo horario, se encuentran

disponibles en “Internet”. Una completa información sobre el modelo y un

instructivo acerca de cómo descargar datos puede obtenerse en:

http://www.oce.orst.edu/po/research/tide/global.html

En este sitio puede accederse, entre otros, a “software” específico para

predecir alturas y corrientes de marea para lapsos y lugares requeridos.

Figura 5.1.2. Mediciones de niveles del mar en El Callao y el cálculo del Modelo Global Topexpara el mismo lugar. El modelo sigue la predicción de tabla, basada en mediciones del lugar, en

amplitud y fase, correctamente.

Comparación entre el nivel del mar predicho por la Tabla de Marea en El Callaoy los resultados del Modelo Global de Mareas TOPEX

Fecha y Hora

Niv

el d

el M

ar (m

)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

02/6

/1 0

:00

02/6

/1 9

:00

02/6

/1 1

8:00

02/6

/2 3

:00

02/6

/2 1

2:00

02/6

/2 2

1:00

02/6

/3 6

:00

02/6

/3 1

5:00

02/6

/4 0

:00

02/6

/4 9

:00

02/6

/4 1

8:00

02/6

/5 3

:00

02/6

/5 1

2:00

02/6

/5 2

1:00

02/6

/6 6

:00

02/6

/6 1

5:00

02/6

/7 0

:00

02/6

/7 9

:00

02/6

/7 1

8:00

02/6

/8 3

:00

02/6

/8 1

2:00

02/6

/8 2

1:00

02/6

/9 6

:00

02/6

/9 1

5:00

02/6

/10

0:00

02/6

/10

9:00

02/6

/10

18:0

002

/6/1

1 3:

0002

/6/1

1 12

:00

02/6

/11

21:0

002

/6/1

2 6:

0002

/6/1

2 15

:00

02/6

/13

0:00

02/6

/13

9:00

02/6

/13

18:0

002

/6/1

4 3:

0002

/6/1

4 12

:00

02/6

/14

21:0

002

/6/1

5 6:

0002

/6/1

5 15

:00

Modelo Global TOPEXTabla de Marea en El Callao


Tanto las alturas como los instantes de las pleamares y bajamares publicadas

en la Tabla de Marea que edita la Dirección de Hidrografía y Navegación de la

Marina del Perú, se utilizaron para evaluar la calidad de los datos de marea

del modelo global. Las Figuras 5.1.2. y 5.1.3. muestran las salidas del TOPEX

para los puertos de El Callao y Pisco y los valores predichos por la Tabla de

Marea para esos lugares para un mismo período.

Figura 5.1.3. Mediciones de niveles del mar en Pisco y el cálculo del Modelo Global Topex parael mismo lugar. El modelo sigue la predicción de tabla, basada en mediciones del lugar, en

amplitud y fase, correctamente.

De la comparación surge la validación del TOPEX para ser utilizado como

condición de borde para el MIKE 21.

Debe aclararse que el modelo computa el nivel del mar en las vecindades del

punto donde regularmente se hacen las mediciones de mareas costeras. A

esto, en parte, se asocian las diferencias entre los resultados del modelo y la

predicción.

Comparación entre el nivel del mar predicho por la Tabla de Marea en Piscoy los resultados del Modelo Global de Mareas TOPEX

Fecha y Hora

Niv

el d

el M

ar (m

)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

02/5

/31

9:00

02/5

/31

15:0

002

/5/3

1 21

:00

02/6

/1 3

:00

02/6

/1 9

:00

02/6

/1 1

5:00

02/6

/1 2

1:00

02/6

/2 3

:00

02/6

/2 9

:00

02/6

/2 1

5:00

02/6

/2 2

1:00

02/6

/3 3

:00

02/6

/3 9

:00

02/6

/3 1

5:00

02/6

/3 2

1:00

02/6

/4 3

:00

02/6

/4 9

:00

02/6

/4 1

5:00

02/6

/4 2

1:00

02/6

/5 3

:00

02/6

/5 9

:00

02/6

/5 1

5:00

02/6

/5 2

1:00

02/6

/6 3

:00

02/6

/6 9

:00

02/6

/6 1

5:00

02/6

/6 2

1:00

02/6

/7 3

:00

02/6

/7 9

:00

02/6

/7 1

5:00

02/6

/7 2

1:00

Tabla de Marea en Pisco_PIModelo Global TOPEX


5.2. Corrientes

Los modelos hidrodinámicos requieren de datos de corrientes para calibrarlos

y validarlos. Es decir, disponiendo de las series temporales de corrientes

(intensidad y dirección) en algunos puntos de interés obtenidas mediante

mediciones directas, pueden realizarse simulaciones numéricas y comparar

los resultados obtenidos con las mediciones.

No obstante, dichas simulaciones deben realizarse considerando a todos los

forzantes presentes, siendo los más importantes, la marea, el viento y, dado

este caso particular, los sistemas de corrientes marinas predominantes costa

afuera.

Para la zona de interés se dispone de informes técnicos preliminares (ver

Tabla 5.2.1) que brindan información relativa a la circulación de las aguas,

describen mediciones directas de corrientes de corta duración obtenidas con

instrumental oceanográfico y seguimiento de flotadores.

Tabla 5.2.1. Informes técnicos de corrientes correspondientes a la zona en estudioTítulo Año Propietario Autor Contenido

Estudio de corrientes marinaspara la construcción de unmuelle en la playa Loberia -

Pisco

Juniode 2002

PluspetrolPeru

CorporationS.A.

H & O Descripción de la corrientemedida en dos sitios. Los

datos son representados enrosas de corrientes

Metocean Report: Pisco LPGTerminal

Abrilde 2002

PluspetrolPeru

CorporationS.A.

SandwellEngineering

Inc.

No incluye datos. Brevedescripción de la corrientebasada en las Pilots Charts

y en cartas náuticasinglesas.

Estudio de ImpactoAmbiental - Oceanografía

(Línea de Base)

2002 PluspetrolPeru

CorporationS.A.

EnvironmentalResources

Management,Perú

Descripción general de lascorrientes de la zona

Off-Shore Site investigationrequired for sub sea pipeLPG Pisco Terminal –

Camisea ProjectPisco – Perú

Task 4000 – Ocean Currents

Dic. de2002

PluspetrolPeru

CorporationS.A.

GolderAssociates Perú

S.A.

Estudio de las corrientesen el sitio de interés

mediante el seguimiento deflotadores. Presentan

tablas y gráficos de lastrayectorias medidas.

Phase II Off-Shore Site nvestigation

required for sub sea pipeLPG Pisco Terminal -

Camisea ProjectPisco – Perú

Task 1000 – Ocean Currents

Marzode 2003

PluspetrolPeru

CorporationS.A.

GolderAssociates Perú

S.A.

Estudio de las corrientesen el sitio de interés

mediante el seguimiento deflotadores. Presentan

tablas y gráficos de lastrayectorias medidas.

Estudio complementario alde diciembre de 2002.


5.2.1. Mediciones directas – eulerianas

Se realizaron mediciones de corrientes (Estudio de corrientes marinas para la

construcción de un muelle en la playa Loberia – Pisco, Proyecto del Gas de Camisea, H &

O, junio de 2002.), a diferentes niveles de la columna de agua, en dos estaciones

de muestreo, utilizando para tal efecto un correntómetro portátil marca Valeport

Model 105 & 106 Self Recording, programado para obtener registros de

velocidad y dirección de la corriente a intervalos de 10 minutos y durante siete

días en cada estación.

Las mediciones se realizaron, en la Estación 1 (E1) a 5 y a 10 m sobre el fondo

marino donde la profundidad local es de 15.6 m, y en la Estación 2 (E2) a 2 m

sobre el lecho marino, de profundidad local igual a 5.4 m.

La posición de las estaciones fueron las siguientes:

Estación E2: Latitud: 13° 46’ 12”.10 S

Longitud: 76° 14’ 44”.66 W,

Estación E1: Latitud: 13° 46’ 03”.99 S

Longitud: 76° 15’ 57”.06 W.

Los resultados de la medición en forma estadística se incluyen en las Tablas

5.2.1.1. a 5.2.1.3. y las Figuras 5.2.1.1. a 5.2.1.3, muestran los diagramas de

dispersión en términos de las componentes N-S y E-W de las corrientes medidas.

Las velocidades de las corrientes superficiales ( a 5 m de la superficie del mar),

fueron menores de 0.30 m, a 5 m del fondo menores de 0.25 m/s , para una

altura de la columna de agua de 15 m.

El profundidades de 5 m y a 2 m del fondo las corrientes alcanzaron un

máximo de 0.25 m/s.

Del análisis de los datos, los autores sugieren que el ingreso de la corriente es

por ambos lados de la bahía, principalmente durante las primeras horas del

día, y la salida se da por el fondo, en medio de la bahía sobre la zona más


profunda. Además, indican que la presencia de viento norte durante las

mañanas produce un mayor ingreso de agua a la bahía, originando cambios

en la circulación.

La serie de tiempo de corrientes presenta características de ser afectada por

vientos y mareas. Sin embargo, no es evidente la contribución de cada una de

esas fuerzas al valor de las corrientes. Para la calibración del modelo, este

tema es crucial, debido a que es necesario calibrarlo con cada fuerza en

particular.

Se decidió utilizar un procedimiento de filtrado para tratar de separar, del

registro de corrientes, las contribuciones de la marea a las propias corrientes.

Para ello se tomaron dos series de mediciones de corrientes: una del 16 al 22

de mayo y la otra desde el 31 de mayo al 7 de junio de de 2002.

Durante el primer período, se calcularon las alturas con al MIKE 21 como se

muestra en la Figura 5.2.1.4. Puede observarse que la componente M2

(demidiurna de 12.4 h de período) no es importante. Esto se refleja en el

análisis armónico de la serie de corrientes, el cual muestra como única

componente significativa la onda K1 en la componente N-S, como muestra la

Figura 5.2.1.5. Cabe destacar que la energía de la componente K1 puede

explicar solamente el 11.1% de toda la energía del registro de corrientes, en

este período. Esto es, la contribución de la marea al campo de corrientes no es

importante en este caso.

Seguidamente, se examinó el segundo registro de corrientes. Aquí,

nuevamente se calcularon las alturas de marea por medio del MIKE 21, como

muestra la Figura 5.2.1.6. Puede observarse que las componentes M2 y K1 son

importantes en este caso. Esto se refleja en el análisis armónico de la serie de

corrientes, donde ambas componentes (E-W y N-S) resultan significativas,

como lo muestran las Figuras 5.2.17. y 5.2.1.8.

La energía de las componentes M2 y K1 (y una débil M3) pueden explicar el

8.1% de toda la energía del registro de corrientes en la componente E-W y el

25.9% en la componente N-S.


Tabla 5.2.1.1. Estadistica de Corrientes Marinas en la Bahia de Pisco (E1)Profundidad : 10 metros (16 al 22 de mayo), Frecuencia (%) de incidencia de

corrientesVelocidad Direccion Total

(cm/s) N NE E SE S SW W NW (%)0-5 0,33 0,33 0,11 0,55 0,33 0,00 0,00 0,11 1,775-10 10,71 18,10 7,17 2,54 1,99 3,09 4,08 3,31 50,99

10-15 5,96 11,37 2,43 0,55 4,86 5,63 2,21 1,43 34,4415-20 0,22 1,21 0,00 0,00 4,30 4,97 0,00 0,00 10,7120-25 0,00 0,22 0,00 0,00 0,11 1,66 0,00 0,00 1,9925-30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,11 0,00 0,00 0,1130-40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00>40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

TOTAL % 17,22 31,24 9,71 3,64 11,59 15,45 6,29 4,86 100,00

Tabla 5.2.1.2. Estadistica de Corrientes Marinas en la Bahia de Pisco (E1)Profundidad : 5 metros (24 al 31 de mayo), Frecuencia (%) de incidencia de corrientes

Velocidad Direccion Total(cm/s) N NE E SE S SW W NW (%)

0-5 2,34 2,24 2,03 1,63 1,73 1,53 0,81 1,02 13,335-10 9,26 13,33 4,27 3,87 13,53 9,66 0,92 2,64 57,48

10-15 4,68 7,22 1,42 0,81 0,71 4,37 0,61 1,22 21,0615-20 3,15 2,75 0,31 0,00 0,00 0,10 0,00 0,00 6,3120-25 0,71 0,81 0,10 0,00 0,00 0,10 0,00 0,00 1,7325-30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,0030-40 0,00 0,10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,10>40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

TOTAL % 20,1 26,4 8,1 6,3 16,0 15,8 2,3 4,9 100,0

Tabla 5.2.1.3. Estadística de Corrientes Marinas en la Bahia de Pisco (E2)Profundidad : 2m (31 de mayo al 7 de junio), Frecuencia (%) de incidencia de

corrientesVelocidad Direccion Total

(cm/s) N NE E SE S SW W NW (%)0-5 1,6 0,2 0,0 0,2 1,4 0,7 0,3 1,7 6,105-10 10,3 18,0 5,1 5,1 5,9 4,0 2,1 5,6 56,10

10-15 2,5 13,5 5,5 4,6 3,0 2,6 2,7 1,1 35,5015-20 0,1 0,5 0,1 0,6 0,4 0,4 0,0 0,0 2,1020-25 0,0 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1025-30 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0030-40 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00>40 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00

TOTAL % 14,5 32,3 10,7 10,5 10,7 7,7 5,1 8,4 100


Figura 5.2.1.1. Mediciones de corrientes frente a Playa Lobería. Estación E1, 15 m deprofundidad local, instrumento ubicado a 10 m del fondo del mar. Diagrama de dispersión

componentes E-W y N-S de las corrientes.

Figura 5.2.1.2. Mediciones de corrientes frente a Playa Lobería. Estación E1, 15 m deprofundidad local, instrumento ubicado a 5 m del fondo del mar Diagrama de dispersión


Mediciones de corrientes con instrumento.Período: 24/05-31/05/2002, Intervalo de muestreo: 10 minutos

Componente E-W de la Velocidad (m/s)

Com

pone

nte

N-S

de

la V

eloc

idad

(m/s

)

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40



Com

pone

nte

N-S

de

la V

eloc

idad

(m/s

)

-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

-0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25


Figura 5.2.1.3. Mediciones de corrientes frente a Playa Lobería. Estación E2, 5 m deprofundidad local, instrumento ubicado a 2 m del fondo del mar Diagrama de dispersión


Nivel del mar para el período 16 al 22 de Mayo de 2002

Niv

el d

el M

ar (m

)

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

-20 20 60 100 140 180

Figura 5.2.1.4. Curva de marea calculada por el MIKE 21 para el período del 16-22 de mayo 2002.Puede observarse que la componente M2 (demidiurna de 12.4 h de período) no es importante y sí

lo es la componente K1 (diurna de peródo 24.8 h). La separación entre los picos más altoscorresponde a la componente K1. Al final del registro la componente semidiurna comienza a

parecerse en magnitud a la diurna.



Com

pone

nte

N-S

de

la V

eloc

idad

(m/s

)

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

-0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25


Estimación de corrientes de marea - componente N-SPorcentaje de varianza explicado de la serie original: 11.1% (K1)

Período 16 al 22 de Mayo de 2002

Com

pone

nte

N-S

de

corri

ente

de

mar

ea (c

m/s

)

-0.06

-0.04

-0.02

0.00

0.02

0.04

0.06

-100 100 300 500 700 900 1100

Figura 5.2.1.5. Resultado del análisis armónico de la serie de corrientes para el período 16-22de mayo de 2002. Se muestra como única componente significativa la onda K1 en la

componente N-S, en concordancia con la onda de marea. La separación entre picos es de 24.8 h.

Nivel del mar para el período 31 de Mayo al 7 de Junio de 2002

Niv

el d

el M

ar (m

)

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

-20 20 60 100 140 180

Figura 5.2.1.6. Curva de marea calculada por el MIKE 21 para el período del 31 de mayo-7 dejunio de 2002. Puede observarse que la componente M2 (demidiurna de 12.4 h de período) es

importante como la componente K1 (diurna de peródo 24.8 h). La separación entre los picos másaltos corresponde a la componente K1.


Estimación de corrientes de marea - componente E-WPorcentaje de varianza explicado de la serie original: 8.1% (K1, M2, M3)

Período: 31 de Mayo al 7 de Junio de 2002

Com

pone

nte

E-W

de

corri

ente

de

mar

ea (c

m/s

)

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0.00

0.02

0.04

0.06

0 42 84 126 168 210 252 294 336 378 420 462 504 546 588 630 672 714 756 798 840 882 924 966

Figura 5.2.1.7. Resultado del análisis armónico de la componente E-W del registro decorrientes del período 31 de mayo al 7 de junio de 2002. Puede observarse que las componentesM2 y K1 son importantes del mismo modo que resultaron en la marea, para el mismo período.

Estimación de corrientes de marea - componente N-SPorcentaje de varianza explicado de la serie original: 25.9% (K1,M2,M3)

Período: 31 de Mayo al 7 de Junio de 2002

Com

pone

nte

N-S

de

corri

ente

de

mar

ea (c

m/s

)

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0 42 84 126 168 210 252 294 336 378 420 462 504 546 588 630 672 714 756 798 840 882 924 966

Figura 5.2.1.8. Resultado del análisis armónico de la componente N-S del registro de corrientesdel período 31 de mayo al 7 de junio de 2002. Puede observarse que las componentes M2 y K1

son importantes del mismo modo que resultaron en la marea, para el mismo período.


5.2.2. Corridas de flotadores – lagrangeanas

A continuación, se sintetizan los resultados obtenidos mediante corridas de

flotadores realizadas en bahía Pisco en inmediaciones de Lobería y Tambo de

(Report on Phase II Off-Shore Site Investigation Required For Sub Sea Pipe Lpg Pisco

Terminal - Camisea Project Pisco – Perú Task 1000 - Ocean Currents, marzo de

2003). La Tabla 5.2.2.1. resume las condiciones generales y características de

las corridas de Flotadores.

De la información disponible provista por las corridas de flotadores dentro de

la bahía, se puede concluir lo siguiente:

• La velocidad y dirección de la boya está altamente influenciada por el

efecto del viento.

• Por lo general la boya con veleta superficial se mueve más rápidamente

que las que tienen veleta en profundidad. En consecuencia se concluye que

las aguas superficiales se mueven más rápidamente que las profundas

(esto es compatible con las observaciones eulerianas).

• Ciertos días, dentro de la bahía, se manifiestan corrientes no asociadas al

viento. Estas corrientes provienen del Sur y entran en la bahía bordeando

la península Pejerey.

• Las boyas arrojadas cerca de la costa muestran un comportamiento más

errático comparativamente a las de aguas profundas. Por lo general, las

boyas con veletas profundas presentan una tendencia a moverse

predominantemente hacia la línea de costa.

Con el objeto de obtener mediciones fuera de la bahía para contribuir a la

calibración del modelo, se planearon y ejecutaron (Report on Phase II Off-Shore

Site Investigation Required For Sub Sea Pipe Lpg Pisco Terminal - Camisea Project

Pisco – Perú Task 1000 - Ocean Currents, marzo de 2003) 3 corridas de flotadores

en los siguientes lugares: Transecta A, Transecta B y Tambo de Mora, como

muestra la Figura 5.2.2.1. Las Figuras 5.2.2.2. a 5.2.2.4. muestran los resultados

de las corridas en forma vectorial.


Tabla 5.2.2.1. Condiciones generales y características de las corridas de flotadores. Notas: N número de lacorrida, h.ini hora inicial, h.fin hora final.

Profundidad de la veleta (metros)NDD/MM/AAh.ini –h. fin

Viento(descrip.

gral.)

Marea(descrip.

gral.)0 3 6 9 12

BH-4

06/03/2003

8.30 –15.00

Leves delW

SemidiurnaAmplitud:

48 cm.

Dos corridas.Se muevenhacia NE.

Se varan encosta.

NO NO NO NO

BH-6

06/03/2003

8.30 –20.30

Leves delW por lamañana.

Regularesdel SW por

la tarde.

SemidiurnaAmplitud:

55 cm.

Se muevenhacia el N.

Se muevelentamente

hacia lacosta.

NO NO NO

BH-8

12/11/2002

5.00 –17.00

Viento Spor la

mañana.Viento delN por la

tarde.

Presentacaracterístic

as mixtas.Amplitud:20 / 25 cm.

Se muevehacia el

N/NW. Alfinal giro

abrupto al E

Se muevehacia el N.

Cambiaabrup-

tamentehacia S.

Se muevehacia el N.

Cambiahacia el E.

NO NO

14/11/2002

4.00 –14.00

A las12.00

comienza asoplarfuerte

viento delS. Se

levanta elflotador.


as mixtas.Amplitud:

60 cm.

Se muevehacia el W.Luego hacia

el NNE.


el N.


el NE.

NO NO

BH-10

07/03/2003

9.00 –19.00

Viento levedel W porla mañana.Regularesdel SW por

la tarde.

Semidiurna.Amplitud:

43 cm.

Se muevehacia el SE.Luego hacia

el NNE.

Se muevehacia el

SSW. Luegohacia elNNE.

Se muevehacia el

SSW. Luegohacia el ESE.

Se muevelentamentehacia el N.

NO

13/11/2002

5.00 –17.00

Calma porla mañana.

Ventosopor latarde.


as mixtas.Amplitud:64 / 25 cm.

Se muevehacia el

WNW. Girogradual

hacia SE.

Se muevehacia elWNW.

Luego haciaSSW y ESE.

Se muevehacia el

WNW. Girobrusco hacia

el SSW.

NO NO

19/11/2002

4.00 –17.00

Viento delS. Leve porla mañana,fuertes por

la tarde.


70 cm.NO NO NO

Se muevehacia el N.

Luegocambio

brusco al E yal N.

Se muevehacia el NW.

Cambiobrusco alSW y N.

BH-12

08/03/2003

6.00 –19.00

Primerashoras

vientosmuy leves

del S.Luego

leves delW/SW.


30 cm.

Se muevehacia el

NNW. Girohacia E y

ENE.

Se muevehacia elNNE.




NOTA. Los casilleros con “NO” indican que no se realizaron corridas con veletas ubicadas aesas profundidades. Se indican, además, las amplitudes de marea correspondiente a los períodosde medición. Para los lapsos con desigualdades diurnas se indican la mayor y menor amplitudregistrada._______________________________________


Tabla 5.2.2.1. CONTINUACIÓN. Condiciones generales y características de las corridas de flotadores.Notas: N número de la corrida, h.ini hora inicial, h.fin hora final.

Profundidad de la veleta (metros)NDD/MM/AAh.ini –h. fin

Viento(descrip.

gral.)

Marea(descrip.

gral.)0 3 6 9 12

18/11/2002

4.00 –16.00

Vientosleves del

N.Preponderan

tementesemidiurna.Amplitud:

60 cm.

Predominante-mente

hacia el S.

Predominante-mente

hacia el S.

Predominante-mente

hacia el S.

NO NO

20/11/2002

4.00 –15.00

Predominantes del S.

Desigualdades diurnas.Amplitud:37 / 85 cm.

NO NO NOSe muevehacia elNNE.


BH-16

09/03/2003

5.00 –17.00

Calma porla mañana.Leves delW por la

tarde.


Se muevehacia el NW,luego haciael N/NNE.





P-200

10/03/2003

4.00 –17.00

Vientosleves.

Predominantes del W

/ SW.


Se muevehacia el NW,luego hacia

el NNE.


el NNE.

Se muevehacia el NE.

Se muevehacia el ESE,luego hacia

el NE.


el NE.

P-500

10/03/2003

5.00 –17.00

Vientosleves.

Predominantes del W

/ SW.



el NNE.


el NE.


el NE.


el N.


el N.

NOTA. Los casilleros con “NO” indican que no se realizaron corridas con veletas ubicadas aesas profundidades. Se indican, además, las amplitudes de marea correspondiente a los períodosde medición. Para los lapsos con desigualdades diurnas se indican la mayor y menor amplitudregistrada._______________________________________

Los resultados en forma de diagrama de dispersión para las componentes E-W

y N-S, se presentan en las Figuras 5.2.2.5. a 5.2.2.7.

De la información disponible provista por las corridas de flotadores fuera de

la bahía, se puede concluir lo siguiente:

• Las mediciones realizadas en la transecta A (Boquerón) muestra que las

corrientes van hacia el Sur aun cuando el viento viene del sur, es decir, en

contra de la corriente.

• Las mediciones desarrolladas sobre la transecta B muestran que las

corrientes fluyen principalmente hacia el Suroeste.


• En Tambo de Mora las corrientes fluyen hacia el Sur con baja intensidad.

Estas mediciones, en profundidades entre 50 m y 60 m, indicaron velocidades

de corrientes con componentes N-S muy importantes a lo largo de unas 12 h,

aun en condiciones de viento en contra.

Por otro lado, las corrientes de marea se encontraban en una epoca de bajas

velocidades debido a la combinación de fases, desfavorable para la intensidad

de las corrientes, entre las componentes astronómicas M2 (semidiurna) y K1

(diurna).

En consecuencia, las velocidades medidas por los flotadores tienen explicación

solamente en la Contracorriente del Perú, por lo menos costa afuera en los

lugares de medición Transectas A y B y Tambo de Mora.

Figura 5.2.2.1. Corridas de flotadores durante marzo de 2003 con el objeto de obtenerinformación de corrientes para la calibración del MIKE 21. La figura cubre el dominio de

modelación.


Figura 5.2.2.2. Corridas de flotadores durante marzo de 2003 para la zona de la Transecta A.

Figura 5.2.2.3. Corridas de flotadores durante marzo de 2003 para la zona de la Tambo de

Mora

Figura 5.2.2.4. Corridas de flotadores durante marzo de 2003 para la zona de la Transecta B.


Figura 5.2.2.5. Mediciones de corrientes con flotadores en la Transecta A. Diagrama dedispersión componentes E-W y N-S de las corrientes.

Figura 5.2.2.6. Mediciones de corrientes con flotadores en la Transecta B. Diagrama dedispersión componentes E-W y N-S de las corrientes.

Mediciones de corrientes con flotadores. Transecta B.Período: 05:20-16:10, 13/03/2003


Com

pone

nte

N-S

de

la V

eloc

idad

(m/s

)

-0.40

-0.35

-0.30

-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

-0.40 -0.35 -0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00

Mediciones de corrientes con flotadores. Transecta A.Período: 06:20-16:30, 12/03/2003


Com

pone

nte

N-S

de

la V

eloc

idad

(m/s

)

-0.50

-0.45

-0.40

-0.35

-0.30

-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

-0.50 -0.45 -0.40 -0.35 -0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10


Figura 5.2.2.7. Mediciones de corrientes con flotadores en la Transecta Tambo de Mora.Diagrama de dispersión componentes E-W y N-S de las corrientes

Como estas mediciones son las únicas disponibles costa afuera, serán

utilizados para calibrar y validar las simulaciones realizadas con el MIKE 21,

dada la necesidad que el modelo tiene de ellas.

El objetivo de la calibración y validación es reproducir las corrientes

observadas, con intensidades y direcciones en el rango de los valores

esperados. Dado que las corrientes muestran valores sostenidos de dirección

en el tiempo de medición con algunas variaciones de intensidad durante ese

período (unas 12 h), se ha decidido representarlas por medio de sus valores

medios, como indica la Tabla 5.2.2.2.

Tabla 5.2.2.2. Valores medios de la velocidad durante el período de modelación, del ordende 12 h, para los sitios de corridas de flotadores en Transecta A, Transecta B y Tambo de

Mora. Valores Medios de la

VelocidadTransecta A Transecta B Tambo de Mora

Componente E-W de laVelocidad (m/s)

-0.04 -0.25 0.08

Componente N-S de laVelocidad (m/s)

-0.43 -0.22 -0.09

Vientos del S Calma y vientosdel SW

Calma y vientosdel WNotas

Las corridas fueron suspendidas antes de las 13 h de mediciónpor condiciones adversas de tiempo y oleaje

Mediciones de corrientes con flotadores. Transecta Tambo de Mora.Período: 05:50-16:30, 14/03/2003


Com

pone

nte

N-S

de

la V

eloc

idad

(m/s

)

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

-0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20

http://www.soc.soton.ac.uk/jrd/occam/welcome.html


Un ejemplo de corrida de flotadores para la zona de la Península de Paracas se

puede ver en la Figura 5.2.2.8.

Figura 5.2.2.8. Ejemplo de corrida de flotadores en el la zona proyectada para la TerminalMarima. Los flotadores se dirigen hacia en N con distintas profundidades de sus palas de

arrastre.

5.2.3. Modelos globales de corrientes

Dada la falta de datos de corrientes costa afuera y la necesidad del modelo de

condiciones de contorno en sus borde, fue necesario recurrir a un modelo

global de corrientes. Algunos detalles del mismo se explican a continuación.

La circulación de las aguas de Océano Pacífico Sur, adyacente a las costas

peruanas, es representada por el modelo OCCAM con un relativamente alto

grado de detalle. El Proyecto “Ocean Circulation and Climate Advanced

Modelling” (OCCAM) está siendo desarrollado por la “Natural Environment

Research Council” (NERC) de United Kindom y muchos de los resultados son

públicos y están disponibles en “Internet”.

Este proyecto involucra a investigadores de universidades e institutos

científicos de UK, estando el grupo de científicos principales en el

“Southampton Oceanography Centre”. Uno de los objetivos de este proyecto


es el desarrollo de modelos oceánicos de alta resolución para contribuir, por

un lado, al estudio de la circulación oceánica de gran escala y, por otro,

interpretar los datos del “World Ocean Circulation Experiment” (WOCE).

El modelo de alta resolución OCCAM está basado en el modelo de Bryan-Cox-

Semtner pero, a diferencia de éste, no tiene “tapa rígida” y, por lo tanto,

permite intercambios atmosféricos de masa y de cantidad de movimiento.

El modelo considera que la velocidad es cero en todos los contornos sólidos y

que los gradientes de temperatura potencial y salinidad normales a dichos

contornos (incluyendo al fondo) son también cero. En la superficie libre se

utilizan campos atmosféricos para forzar al océano. Estos incluyen tanto a los

campos de viento y de presión atmosférica, como así también, a los flujos de

calor y agua a través de la superficie del mar. Sobre el lecho oceánico el

esfuerzo de fondo horizontal depende de la corriente correspondiente a la

capa de fluido adyacente al fondo.

El modelo OCCAM tiene una resolución espacial de 0.25° tanto en latitud

como en longitud y posee treinta y seis niveles en la vertical. Los espesores de

las capas varían entre 20 m cerca de la superficie hasta 255 m a la profundidad

de 5500 m.

El esfuerzo del viento utilizado como forzante corresponde a interpolaciones

lineales temporales de los promedios mensuales climatológicos . Los flujos de

calor y de agua en superficie fueron calculados mediante la aplicación de

técnicas de relajación numérica sobre la capa superior del modelo.

Las salidas del modelo (componentes Norte y Este de la corriente para todos

los niveles correspondientes a cada nodo del dominio) se encuentran

disponibles en “Internet” con un discretización temporal de 15 días. Para

mayores detalles sobre el modelo y sobre cómo descargar datos, puede

accederse a:

http://www.soc.soton.ac.uk/jrd/occam/welcome.html


5.2.4. Estado actual del conocimiento

Sobre la base de las publicaciones e informes técnicos citados

precedentemente se concluye que las corrientes en la zona de estudio son

variables e inducidas principalmente por el viento, la marea y las corrientes de

contorno.

Dado que no se dispone de registros de corrientes de al menos un mes de

duración, que permitan discriminar todos los efectos de la corriente marea

mediante análisis armónico, la cuantificación de los efectos de cada uno de los

mecanismos mencionados se hace altamente dificultosa. En consecuencia, es a

priori aventurado hablar de patrones de circulación característicos para la

zona en estudio en base a las mediciones disponibles. No obstante, los datos

de campo obtenidos permiten cuantificar las intensidades de corrientes

esperadas para la zona.

Cabe señalar el papel preponderante que juegan los accidentes geográficos

costeros en la zona de interés. Es de prever que la Península de Paracas

produzca un giro de las aguas tanto para corrientes predominantes del S como

así también del N. Este efecto hidrodinámico es vastamente conocido por los

oceanógrafos costeros y su interpretación es aún más compleja en presencia de

vientos variables y bajo flujos rotatorios como los producidos por la marea.

La aplicación de una herramienta objetiva como MIKE 21 produce cartas de

corrientes asociadas a forzantes específicos y, de esta manera, puede evaluarse

la preponderancia de cada uno de ellos.

Para ello, se plantearán escenarios caracterizados por forzantes mareológicos,

atmosféricos y de corrientes de contorno con el objeto de simular las corrientes

asociadas a cada uno de ellos. A los efectos de validar los resultados, las

corrientes obtenidas se compararán con las observaciones de campo

disponibles.


5.3. Vientos

Información histórica de vientos en Pisco fue introducida anteriormente.

Durante el período de mediciones de corrientes con flotadores, se midieron

vientos en Pisco, cuyas características se incluyen en las Figuras 5.3.1. a 5.3.2.

Los datos muestran que los vientos medidos tienen periodicidad del orden de

las 24 h. Es decir, repiten un comportamiento diurno, al que eventualmente se

le suman valores medios, como se observa en las figuras mencionadas

anteriormente.

Figura 5.3.1. Mediciones de viento en Pisco durante las corridas de flotadores. Componente E-W. La componente tiene una marcada periodicidad del orden de las 24 h. La velocidad media de

esta componente durante el período de medición fue de 2.3 m/s.

Dada la marcada periodicidad de los vientos medidos, se decidió investigar

espectralmente estos vientos.

Las Figuras 5.3.3. y 5.3.4. muestran la representación espectral de las

componentes de la velocidad del viento, para el período considerado. Se

puede observar claramente un aporte importante de la energía ubicado en

frecuencias algo menores de 0.05 1/h (esto es períodos algo mayores a 20 h)

Vientos en Pisco. Serie de tiempo de la componente E-W del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos:N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora

Fecha y Hora

Com

pone

nte

E-W

del

Vie

nto

(m/s

)

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

03/3

/6 0

:00

03/3

/6 1

2:00

03/3

/7 0

:00

03/3

/7 1

2:00

03/3

/8 0

:00

03/3

/8 1

2:00

03/3

/9 0

:00

03/3

/9 1

2:00

03/3

/10

0:00

03/3

/10

12:0

0

03/3

/11

0:00

03/3

/11

12:0

0

03/3

/12

0:00

03/3

/12

12:0

0

03/3

/13

0:00

03/3

/13

12:0

0

03/3

/14

0:00

03/3

/14

12:0

0


Figura 5.3.2. Mediciones de viento en Pisco durante las corridas de flotadores. Componente N-S. La componente tiene una marcada periodicidad del orden de las 24 h. La velocidad media de

esta componente durante el período de medición fue de 1.8 m/s.

Figura 5.3.3. Mediciones de viento en Pisco durante las corridas de flotadores. Representaciónespectral de la componente E-W.

Figura 5.3.4. Mediciones de viento en Pisco durante las corridas de flotadores. Representaciónespectral de la componente N-S.

Vientos en Pisco. Serie de tiempo de la componente N-S del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos:N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora

Fecha y Hora

Com

pone

nte

N-S

del

Vie

nto

(m/s

)

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

03/3

/6 0

:00

03/3

/6 1

2:00

03/3

/7 0

:00

03/3

/7 1

2:00

03/3

/8 0

:00

03/3

/8 1

2:00

03/3

/9 0

:00

03/3

/9 1

2:00

03/3

/10

0:00

03/3

/10

12:0

0

03/3

/11

0:00

03/3

/11

12:0

0

03/3

/12

0:00

03/3

/12

12:0

0

03/3

/13

0:00

03/3

/13

12:0

0

03/3

/14

0:00

03/3

/14

12:0

0

Vientos en Pisco. Representacion espectral de la componente E-W del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos: N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora

Frequencia (1/hora)

Ener

gia

*N/2

(m2/

s2)

0

100

200

300

400

500

600

700

0

100

200

300

400

500

600

700

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

Vientos en Pisco. Representacion espectral de la componente N-S del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos:N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora

Frequencia (1/hora)

Ener

gia

*N/2

(m2/

s2)

0

100

200

300

400

500

600

700

0

100

200

300

400

500

600

700

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50


Estas características periódicas en el comportamiento del viento son

potencialmente significativas al momento de la modelación matemática. La

Figura 5.3.5. Muestra un diagrama de dispersión de las componentes E-W y

N-S del viento , para el período de medición.

Figura 5.3.5. Diagrama de dispersión de las componentes E-W y N-S del viento.

5.4. Batimetría

Los datos de profundidad fueron extraídos de las cartas náuticas Perú

Hidronav Nro. 226 y 2262. Las profundidades de las cartas están referidas al

nivel medio de bajamares de sicigias ordinaria.

Vientos en Pisco. Diagrama de dispesión dirección-velocidad del viento.Periodo: 6/3 al 14/3/2003, Numero de casos:N=216, Intervalo de muestreo: 1 hora

Dirección

Velo

cida

d de

l Vie

nto

(m/s

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 45 90 135 180 225 270 315 360


6. EL MODELO NUMÉRICO

6.1. Generalidades

El modelo hidrodinámico MIKE 21, desarrollado por el Danish Hydraulic

Institute, es un sistema de modelado para flujos bidimensionales (2D) a

superficie libre. El MIKE 21 es aplicable para simulaciones

hidrodinámicas/ambientales en lagos, estuarios, bahías, áreas costeras y

mares.

El MIKE 21 puede ser utilizado para simular una amplia gama de situaciones

las cuales incluyen condiciones asociadas a flujos de marea, ondas de

tormenta y calidad de agua, entre otras. En el APÉNDICE A se brinda una

breve descripción del modelo hidrodinámico y en el APÉNDICE B algunas

aplicaciones del modelo y en el APÉNDICE C la licencia del DHI para su uso.

El módulo hidrodinámico (HD) es el módulo básico en el paquete de

programas del MIKE 21. Con este módulo se pueden simular fluctuaciones del

nivel del agua y flujos asociados a una gran variedad de forzantes como, por

ejemplo, marea, viento y corrientes. El modelo resuelve las ecuaciones de

conservación de masa y de cantidad de movimiento verticalmente integradas,

las cuales incluyen los términos de fricción de fondo, esfuerzos del viento,

gradientes de presión barométrica, fuerza de Coriolis y mezcla turbulenta,

entre otros.

Con el modelo MIKE 21 pueden obtenerse cartas de corrientes asociadas a

forzantes específicos las cuales permiten evaluar el efecto de cada uno de ellos.

Se plantearán escenarios caracterizados por forzantes mareológicos,

atmosféricos y de corrientes de contorno con el objeto de simular la circulación

de las aguas en la zona de la bahía de Pisco. A los efectos de validar los

resultados, las corrientes obtenidas se compararán con las observaciones de

campo disponibles. Finalmente, se discutirán los principales patrones de

circulación obtenidos.


6.2. Antecedentes. Modelación del Campo de Corrientes en la Zona

La Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Yzocupe, V. Modelo Numérico

de Flujo Bidimensional de la Bahía de Paracas, Laboratorio de Fluidodinámica,

Departamento de Ingeniería Mecánica de Fluidos, Facultad de Ciencias Ficas) ha

construido e implementado un modelo numérico hidrodinámico

bidimensional de la Bahía de Paracas.

En este trabajo los autores aplican el modelo con el objeto de estudiar la

circulación de las aguas ante forzantes mareológicos y meteorológicos. Se

utilizó una discretización espacial de 926 m, un parámetro de Courant de 0.5,

un incremento temporal de 7.09 s. y valores variables para un coeficiente de

rugosidad de Manning comprendidos entre 0.02 y 0.05.

En la frontera oeste se utilizó una condición de borde resultante del análisis

armónico de dos series de una semana de valores horarios del nivel del mar

registrados en la estación Pisco. Las ondas entran al dominio con un frente de

76º. En los contornos norte y sur se utilizaron condiciones de radiación.

Del análisis comparatorio entre los datos registrados en Pisco y los resultantes

de la modelación surgen diferencias del nivel de mar comprendidos entre 2 y

15 cm. Asociadas probablemente al efecto meteorológico. Los resultados

indican corrientes internas entre la península y la isla San Gallán. Algunos

ensayos realizados incorporando el efecto del viento como forzante indican

que el sistema responde claramente al efecto atmosférico.

6.3. Modelación 2D vs. 3D

Los modelos hidrodinámicos bidimensionales, verticalmente integrados,

conocidos comúnmente como 2D, son de relativamente fácil calibración,

económicos (desde el punto de vista de los tiempos de ejecución), brindan

resultados de interpretación directa y son robustos (es decir, pueden

adaptarse casi sin restricciones a cualquier área somera) por lo cual son

altamente recomendados para estudios de circulación costera. Sin embargo, no

son aplicables para la simulación de, por ejemplo, celdas de circulación


vertical, surgencias (“upwelling”) o sitios que presenten cambios importantes

de la corriente con la profundidad, en términos de velocidad pero más

importante en la dirección.

Los modelos hidrodinámicos tridimensionales, multicapas conocidos como

modelos 3D permiten estudiar la variación de la corriente con la profundidad

y analizar los campos de corrientes verticales brindando un panorama

completo de la circulación de las aguas. Sin embargo, tienen una mayor

cantidad de variables de ajuste por lo cual son de compleja calibración (deben

ajustarse las salidas del modelo con perfiles de velocidades medidos en el

campo), debe gastarse un esfuerzo adicional para la elaboración y

determinación de las condiciones de borde (están generalmente anidados a

modelos 3D regionales que los alimentan) y son más propensos a

inestabilidades numéricas cuando se incorporan los campos térmicos y salinos

con las estratificaciones verticales correspondientes.

Considerando todos los requerimientos que necesita la calibración de los

modelos 3D estos frecuentemente se aplican a sitios para los cuales se dispone

de batimetrías de detalle y se posee de un conocimiento cuantitativo y

cualitativo de la circulación general bidimensional (es decir, se conocen los

patrones básicos de circulación y las características y variabilidad de los

forzantes principales)

Para el caso de la zona de interés no se dispone de mediciones directas del

perfil de la corriente en ningún sitio. Por otro lado, aunque a priori se deba

considerar a la marea, a las corrientes de borde y al viento como no se conoce

exactamente el efecto que cada uno de ellos produce sobre la circulación de las

aguas en la zona de bahía Pisco. Tal es el caso que, al no disponerse de

mediciones prolongadas (más de un mes) de corrientes, la discriminación de

los efectos de cada uno de los mecanismos mencionados se hace altamente

dificultosa.

Además, aunque los antecedentes disponibles indiquen que en algunos sitios

particulares la columna de agua presenta algun tipo de estratificación, no se

dispone de mediciones exhaustivas del campo térmico y salino en el dominio


estudiado que permitan elaborar una condición inicial realista para un modelo

3D.

Como en el presente estudio se pretende determinar los patrones principales

de circulación costera, de escasa profundidad, para evaluar los posibles

comportamientos de hipotéticos derrames de combustible o dispersión de

partículas de sedimento producido por dragado y, de alguna manera,

establecer cuales son los forzantes dominantes de dicha circulación, la

aplicación de un modelo HD 2D parece ser la herramienta ideal a utilizarse en

este trabajo.

6.4. Sistema de Coordenadas y Orientación de la Grilla

El modelo trabaja sobre un sistema de coordenadas rectangulares planas x-y

(grilla). Dado que la costa presenta accidentes geográficos significativos como

por ejemplo la península Paracas, no parecer existir una orientación particular

del sistema de referencia que posibilite una mejor representación de los

accidentes geográficos costeros. En consecuencia, se adoptó un sistema de

referencia con orientación tradicional: con el eje x apuntando hacia el Este y el

eje y hacia el Norte.

El dominio considerado para la modelación numérica se extiende

aproximadamente desde 13° 22’ S hasta 14° 02’ S, en la dirección N-S y desde

76° 40’ W hasta la costa, en la dirección W-E.

El origen del sistema de referencia corresponde exactamente al vértice SW del

dominio del modelo (14° 01’ 42.6”S, 76° 40’ W).

Los puntos de la grilla adoptada son 114 en X (E-W) y 147 en Y (N-S). Dado

que las celdas de la grilla son cuadradas y de 500 m por 500m, la longitud del

dominio de modelación en X es de 57 km y en Y 73.5 km.


6.5. Referencia Temporal y Manejo del Tiempo

El modelo MIKE 21 necesita la siguiente información básica para el correcto

manejo del tiempo:

• Cantidad de pasos temporales necesarios para completar la simulación

numérica.

• El paso temporal (es decir, el incremento temporal entre pasos

sucesivos). En este estudio se utilizó un paso temporal igual a 10 y15 s

• Sistema de referencia temporal. Dado que en este trabajo se utiliza

información mareológica y de corrientes provenientes de los modelos

globales TOPEX y OCCAM, respectivamente, los cuales se manejan

con hora GMT, y observaciones de campo variadas, se adoptó un

sistema de referencia temporal único el cual corresponde al de la hora

oficial peruana para sincronizar toda la información disponible.

6.6. Período de Estabilización

El período de estabilización (frecuentemente denominado “warm-up period”)

es el número de pasos temporales sobre los cuales el forzante se incrementa

gradualmente desde cero hasta alcanzar el 100% de su valor real.

El número de pasos adoptado para el período de estabilización en las

presentes simulaciones fue entre 2880 y 4320. Consecuentemente,

considerando uno de los pasos temporales utilizados (15 s), a modo de

ejemplo, el tiempo de estabilización resultante fue de 12 h. Esta porción de las

simulaciones fueron descartadas del análisis de los resultados.

Para la realización de las simulaciones numéricas se adoptó la modalidad de

arranque en frío (conocida como “cold start” mode) para la cual se utiliza un

campo de corrientes iniciales nulo y un nivel de la superficie libre constante

para todo el dominio modelado.


6.7. Número de Courant

El sistema computa el número de Courant máximo resultante de la batimetría

y de la resolución temporal adoptada, resultando para el caso estudiado un

valor igual a 2.4 y 1.6 (intervalo de tiempo igual 15 s y 10 s respectivamente).

El DHI recomienda reducir el paso temporal si el número de Courant excede

el valor 8-10. Considerando la batimetría utilizada y la discretización temporal

propuesta el modelo resultó estable en todas las simulaciones realizadas.

6.8. Batimetría

Con los datos de profundidad obtenidos de las cartas indicadas

anteriormente, se generó (en el dominio de modelación) una grilla batimétrica

aplicando una técnica de interpolación espacial provista por software SURFER

7.0. la Figura 6.8.1. muestra el dominio y la batimetría.

6.9. Forzantes

6.9.1. Bordes

El modelo MIKE 21 necesita condiciones específicas de niveles del mar o de

flujo de agua a través de todos los nodos correspondientes a los bordes

abiertos del recinto estudiado.

En el presente estudio se consideraron tres contornos abiertos: dos dispuestos

a lo largo de paralelos (límites Norte y Sur) y uno a lo largo de un meridiano

(límite Oeste). A continuación se indican las posiciones y coordenadas de los

tres contornos abiertos.

• Contorno inferior del dominio, Y = 0 (límite Sur del área estudiada,

aproximadamente en la latitud 14° 02’ S).


Figura 6.8.1 Dominio de modelación y batimetría. El punto al norte de la Bahía de Paracascorresponde al extremo oeste de la obra de la Terminal Marítima proyectada. Puede observada

la discretización de los contornos con el característico dentado.

• Contorno superior del dominio, Y = 146 (límite Norte del área estudiada,

aproximadamente en la latitud 13° 22’ S).

• Contorno lateral del dominio, X = 0 (límite Oeste del área estudiada, 76°

40’ W).

6.9.2. Mareas

Para la generación de las condiciones de borde de marea a lo largo de los tres

contornos abiertos del recinto se utilizaron series de tiempo de valores

horarios del nivel del mar generadas con diez constantes armónicas de marea

obtenidas del modelo global TOPEX.


Se utilizaron para la generación de la condición de borde cuatros series

temporales de niveles del mar: dos correspondientes a los vértices NW y SW

del dominio (mar afuera) y dos en puntos costeros (intersecciones entre los

contornos inferior y superior con la línea de costa).

La determinación de los niveles del mar en los puntos intermedios de los

contornos se realizó mediante la interpolación lineal (provista por el MIKE

21), ponderada por la distancia, utilizando las series disponibles en los vértices

y la costa.

6.9.3. Corrientes

Para la generación de las condiciones de borde de corrientes en los nodos

correspondientes a los tres contornos abiertos del recinto se utilizaron

transportes o caudales específicos (en m3s-1/m) quincenales resultantes del

modelo global oceánico OCCAM, dada la ausencia de mediciones directas de

corrientes.

Como la resolución de este modelo global (0.25° de latitud y longitud,

aproximadamente 27 km) es mucho menor que la del dominio de este estudio

(500 m), solamente 3 nodos del OCCAM coincidieron dentro del recinto de

modelación. En consecuencia, fue necesario extrapolar hasta la costa e

interpolar entre los nodos disponibles del OCCAM.

6.9.4. Vientos

Los datos de viento disponibles, estadísticos y en forma de series de tiempo,

serán aplicados a la modelación matemática, por medio de la configuración de

escenarios realistas. Los valores de viento fueron introducidos anteriormente

en este informe.


6.9.5. Forzantes combinados

A la hora de calibrar el modelo numérico se deben considerar e incluir los

forzantes de significación, simultáneamente.

Los campos de velocidades resultantes de estas simulaciones deben ajustarse

lo mejor posible a las observaciones de campo. Al proceso de comparación

entre las salidas del modelo y observaciones se lo denomina calibración. El

modelo una vez calibrado se transforma en una herramienta eficaz para el

análisis de eventos o situaciones particulares y puede ser utilizado como un

instrumento para toma de decisiones y de manejo costero.

6.10. Viscosidad Turbulenta

El coeficiente de viscosidad turbulenta (o “eddy”) fue considerado variable

siguiendo una de las opciones que suministra el MIKE 21. El valor de la

viscosidad resulta de los valores de los gradientes locales de velocidad.

6.11. Resistencia

El coeficiente de fricción de fondo fue utilizado para calibrar el modelo. En

este trabajo se utiliza un coeficiente contante para toda el área modelada. Se

realizaron algunas simulaciones preliminares utilizando diferentes

coeficientes de fricción adoptándose finalmente el que mejor reproducía a las

observaciones de campo. El DHI recomienda utilizar valores comprendidos

entre 20 y 40 m0.33/s argumentando que en general los mejores resultados se

obtienen utilizando valores comprendidos en ese rango. Luego de realizar

diversos ensayos se adoptó un valor igual a 25, constante para todo el recinto

modelado.


6.12. Calibración del Modelo

Con el objeto de obtener resultados realistas del MIKE 21, se procedió a la

calibración del mismo. Este procedimiento consiste en correr el modelo por

primera vez con valores aproximados de sus parámetros y condiciones de

contorno.

Una vez corrido el modelo y obtenidos sus resultados, se procedió a

compararlos con mediciones directas de corrientes y marea y con los

productos de los modelos globales. Cuando la coincidencia fue pobre se

procedió a ajustar los parámetros del modelo, correrlo nuevamente y así

sucesivamente hasta que se encontró un compromiso entre los resultados del

modelo y las mediciones y modelos globales.

Ciertamente, en este tipo de procedimiento, la calidad de la calibración es

mayor cuando se dispone de mediciones de largo período en puntos

distribuidos a lo largo y ancho del dominio de modelación. En la mayoría de

las aplicaciones en todo el mundo, esto no es posible. Se dispone, en general,

de mediciones costeras y por períodos cortos de tiempo, principalmente de

mareas y vientos, pero no de corrientes.

Para la calibración del modelo se consideraron:

• Datos de alturas de plemares y bajamares obtenidas de Tablas de Marea

para Pisco, correspondientes a mayo y junio de 2002.

• Mediciones de niveles del mar en Pisco obtenidas en marzo de 2003.

• Mediciones de corrientes obtenidas con correntógrafo (2002).

• Mediciones de trayectorias de corrientes medidas con flotadores (2002-03).

En este caso, durante el 2002 y 2003, se realizaron una serie de mediciones de

corrientes en la zona elegida para la construcción de la Terminal Marítima y

unas mediciones costa afuera de corta duración. Se dispuso de datos de

mareas provenientes de la estación de Pisco y vientos para esos períodos de

medición.


Sin embargo, es muy poco lo que se sabe sobre las corrientes fuera de las

bahías, muy necesarias para la calibración del modelo, dado que el dominio de

modelación se extiende varias decenas de kilómentros costa afuera, como fue

indicado.

Se sabe de la existencia de la Contracorriente del Perú por trabajos científicos

publicados y de los resultados del Modelo Global OCCAM. No fue posible

encontrar mediciones directas de esta contracorriente aunque se le asocian

velocidades en superficie de hasta 0.5 m/s, a unos 100-300 km de la costa.

Como resultado de esto, se dispuso medir costa afuera como fue mencionado

anteriormente. Las mediciones, en profundidades entre 50 m y 60 m,

indicaron velocidades de corrientes con componentes N-S importantes a lo

largo de unas 12 h, aun en condiciones de viento en contra. Por otro lado, las

corrientes de marea se encontraban en una epoca de bajas velocidades debido

a la combinación de fases, desfavorable para la intensidad de las corrientes,

entre las componentes astronómicas M2 (semidiurna) y K1 (diurna).

En consecuencia, las velocidades medidas por los flotadores tienen explicación

solamente en la Contracorriente del Perú, por lo menos costa afuera en los

lugares de medición y en el período de medición.

El próximo paso fue establecer las condiciones de contorno en los límites del

dominio de modelación para esta contracorriente. Por un lado, el modelo

OCCAM dispone de valores de corrientes variables en la profundidad

(modelo multicapa) solamente en 3 puntos del dominio de modelación

ubicados sobre el borde oeste del mismo, por lo que no se dispuso de una

distribución de estas corrientes hasta la costa, tanto al sur como al norte del

dominio. Se decidió, en consecuencia, utilizar las mediciones de corrientes en

Tambo de Mora (cercanas al borde norte del dominio) para ajustar los valores

del módulo de la velocidad provista por el OCCAM, respetando las

direcciones del mismo.

Una vez calibrado y corrido el modelo con esta contracorriente, se pudo

observar que no tiene un efecto de significación dentro de las bahías, donde

las corrientes son dominadas por otras fuerzas como las mareas y el viento,


especialmente este último. Se observó también que la contracorriente influye

en la generación de celdas (fuera de la Bahía de Paracas) de circulación con

determinadas condiciones de viento.

Con respecto a las mareas, las variaciones del nivel del mar modeladas por el

MIKE 21 coinciden con las amplitudes y fases medidas y predichas por la

Tabla de Marea para Pisco. Las bondades del TOPEX para calcular la marea de

El Callao y Pisco fueron presentadas anteriormente.

Se decidió analizar la capacidad del MIKE21 en simular la marea astronómica.

Para ello se forzó al modelo con niveles del mar extraídos del modelo global

TPX0.6 y se simuló el lapso de tiempo correspondiente.

De los resultados obtenidos surge que los niveles del mar son simulados

satisfactoriamente, lográndose un alto grado de ajuste entre los valores de

tablas y los calculados para las vecindades de en Pisco por medio de las

simulaciones numéricas realizadas.

Comparación entre los niveles del mar predichos por la Tabla de Mareas y los calculados por el MIKE21 en base a los resultados del modelo global Topex

Fecha y Hora

Niv

el d

el M

ar (m

)

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

02/5

/16

0:00

02/5

/16

4:01

02/5

/16

7:58

02/5

/16

12:0

002

/5/1

6 16

:01

02/5

/16

19:5

802

/5/1

7 0:

0002

/5/1

7 4:

0102

/5/1

7 7:

5802

/5/1

7 12

:00

02/5

/17

16:0

102

/5/1

7 19

:58

02/5

/18

0:00

02/5

/18

4:01

02/5

/18

7:58

02/5

/18

12:0

002

/5/1

8 16

:01

02/5

/18

19:5

802

/5/1

9 0:

0002

/5/1

9 4:

0102

/5/1

9 7:

5802

/5/1

9 12

:00

02/5

/19

16:0

102

/5/1

9 19

:58

02/5

/20

0:00

02/5

/20

4:01

02/5

/20

7:58

02/5

/20

12:0

002

/5/2

0 16

:01

02/5

/20

19:5

802

/5/2

1 0:

0002

/5/2

1 4:

0102

/5/2

1 7:

5802

/5/2

1 12

:00

02/5

/21

16:0

102

/5/2

1 19

:58

02/5

/22

0:00

02/5

/22

4:01

02/5

/22

7:58

02/5

/22

12:0

002

/5/2

2 16

:01

02/5

/22

19:5

8Niveles de TablaNiveles de MIKE21

Figura 6.12.1. Comparación entre los valores del nivel del mar, predichos por la Tabla deMareas (solamente pleamares y bajamares), y los correspondientes calculados por el MIKE 21

alimentado por los resultados del modelo global TOPEX.


En la Figura 6.12.1. se presentan los resultados del MIKE 21 para el nodo

correspondiente a la zona de Pisco. En dicha figura se comparan los resultados

del modelo con los valores tabulados. Puede apreciarse que el modelo sigue

los valores predichos con una alta concordancia tanto en la fase como así

también en las alturas. Se concluye, en consecuencia, que el MIKE 21

reproduce satisfactoriamente las variaciones del nivel del mar asociadas a la

marea.

Se realizó una prueba comparando los resultados del modelo TOPEX y el

MIKE 21 para Pisco. La Figura 6.12.2. muestra los resultados. Otra prueba para

un punto costa afuera se realizó para el objeto de comparación, como lo indica

la Figura 6.12.3. Los resultados son satisfactorios en ambos casos.

Figura 6.12.2. Comparación entre los valores horarios del nivel del mar calculados por elTOPEX y los correspondientes calculados por el MIKE 21 en las vecindades de Pisco,

alimentado, en sus bordes, por los resultados del modelo global TOPEX.

Comparación entre el nivel del mar calculado por el Modelo Global de Mareas Topex y el correspondiente calculado por el MIKE 21, cerca de Pisco

Fecha y Hora

Niv

el d

el M

ar (m

)

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

03/3

/11

10:0

1

03/3

/12

1:58

03/3

/12

18:0

0

03/3

/13

10:0

1

03/3

/14

1:58

03/3

/14

18:0

0

03/3

/15

10:0

1

03/3

/16

1:58

03/3

/16

18:0

0

03/3

/17

10:0

1

03/3

/18

1:58

03/3

/18

18:0

0

03/3

/19

10:0

1

03/3

/20

1:58

03/3

/20

18:0

0

03/3

/21

10:0

1

03/3

/22

1:58

03/3

/22

18:0

0

03/3

/23

10:0

1

03/3

/24

1:58

03/3

/24

18:0

0

03/3

/25

10:0

1

03/3

/26

1:58

03/3

/26

18:0

0

03/3

/27

10:0

1

03/3

/28

1:58

03/3

/28

18:0

0

MIKE 21TOPEX


Figura 6.12.3. Comparación entre los valores horarios del nivel del mar calculados por elTOPEX y los correspondientes calculados por el MIKE 21 costa afuera, alimentado, en sus

bordes, por los resultados del modelo global TOPEX

Se realizó una comparación entre las mediciones de corrientes en Transecta A

y B y Tambo de Mora con los resultados del MIKE 21. Dado que los flotadores

dispusieron sus palas de arrastre a unos 6 m de profundidad, las corrientes

medidas por los mismos son mayores que las velocidades medias calculadas

por el MIKE 21. En base a las corridas de flotadores, con palas de arrastre a

distintas profundidades, se redujeron en 10%, para la comparación. Este valor

fue determinado a partir de la estimación de la distribución vertical de

velocidades provistas por las corridas de flotadores. Una de esas

distribuciones más regulares se muestra en la Figura 6.12.4.

Debe aclararse que este método para el cómputo de la distribución de

velocidades no es el más idóneo, pero el único disponible dado las mediciones

realizadas. Los flotadores se mueven permanentemente y por lo tanto el perfil

de velocidades instantáneo en un punto no es posible calcularlo. La Tabla

6.12.1. presenta los resultados de la calibración.

Complementariamente se realizó una comparación entre los resultados de las

corridas de flotadores para ciertas condiciones y se las comparó con los

resultados provistos por el MIKE 21. La Tabla 6.12.2. muestra los resultados.

Comparación entre el nivel del mar calculado por el Modelo Global de Mareas Topex y el correspondiente calculado por el MIKE 21, costa afuera

Fecha y Hora

Niv

el d

el M

ar (m

)

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

03/3

/11

10:0

1

03/3

/12

1:58

03/3

/12

18:0

0

03/3

/13

10:0

1

03/3

/14

1:58

03/3

/14

18:0

0

03/3

/15

10:0

1

03/3

/16

1:58

03/3

/16

18:0

0

03/3

/17

10:0

1

03/3

/18

1:58

03/3

/18

18:0

0

03/3

/19

10:0

1

03/3

/20

1:58

03/3

/20

18:0

0

03/3

/21

10:0

1

03/3

/22

1:58

03/3

/22

18:0

0

03/3

/23

10:0

1

03/3

/24

1:58

03/3

/24

18:0

0

03/3

/25

10:0

1

03/3

/26

1:58

03/3

/26

18:0

0

03/3

/27

10:0

1

03/3

/28

1:58

03/3

/28

18:0

0

MIKE 21TOPEX


Perfil de velocidades en la isobata de 10 metros. Corrida BH-10.

Velocidad de la Corriente (cm/s)

Prof

undi

dad

Nor

mal

izad

a (z

/h)

-1.0

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Figura 6.12.4. Distribución de velocidades en la vertical por medio del análisis de las corridasde flotadores. Nota: z es la distancia de la superficie del mar hasta la posición de la pala de

arrastre y h es la profundidad local

Tabla 6.12.1. Comparación de los valores medios de corrientes medidos por los flotadores ylos correspondientes calculados por el MIKE 21 para Transecta A, Transecta B y Tambo de

MoraTransecta A Transecta B Tambo de MoraComponentes

de laVelocidad

MK21 Esperado MK21 Esperado MK21 Esperado

E-W (m/s) -0.05 -0.04 -0.16 -0.22 0.01 *

N-S (m/s) -0.39 -0.38 -0.20 -0.17 -0.11 -0.08

Nota: (*) la calibración se realizó con la componente N-S de la Contracorriente del Perú, sinvientos. Durante la corrida se produjo viento del W que hizo derivar al flotador hacia la costa.

Las velocidades simuladas con el MIKE 21 (forzado con corrientes de borde y

viento) son comparadas con las intensidades de la corrientes medias

estimadas de las corridas de flotadores.

Otras comparaciones con flotadores, en corridas con datos confiables de

vientos, se realizaron a pesar que el MIKE 21 calcula las corrientes para puntos

determinados de la grilla y no sigue partículas como son los flotadores. Los

resultados se presentan en la Tabla 6.12.2.


Tabla 6.12.2. Comparación de las corridas de flotadores para el mes de marzo de 2003 con losresultados del MIKE 21.

Corrida Comentarios Observación (cm/s) MIKE 21 (cm/s)BH-4 Simulación

cualitativamente bien.Subestima la velocidad.

6 6

BH-6 Simula bien. 5-7 8BH-10 No reproduce el

movimiento inicial haciael sur.

El desplazamiento haciael N/NNE es bien

simulado.

7-9 6

BH-12 Simula bien. 5-6 7P-200 Salvo la trayectoria en

superficie (z=0/3m), elresto es bien simulado.Subestima la velocidad.

3 6

P-500 Salvo la trayectoria, elresto es bien simulada.Subestima la velocidad.

3 6


7. ESCENARIOS DE MODELACIÓN Y RESULTADOS

7.1. Escenarios de Modelación

Los escenarios de modelación fueron seleccionados con el objeto de disponer

de un campo de velocidades realista aun cuando la frecuencia de ocurrencia

de los vientos sea muy baja, dado que estudios posteriores como el

desplazamiento de sedimentos en suspensión, requerirán de todos los

escenarios capaces de comprometer la biota, por más remotos que sean.

Los escenarios seleccionados, habiéndose reducido el número de casos de

magnitud de la velocidad, son los siguientes:

Tabla 7.1.1. Escenarios de modelación seleccionados

Viento

EscenarioDirección Velocidad (m/s)

Ocurrenciapara todos de la

direcciónconsiderada

1 N 4 2.1

2 NE 4 1.1

3 E 4 2.0

4 SE 4 1.9

5 S 4

6 S 813.9

7 SW 4

8 SW 8

9 SW 12

28.0

10 W 5

11 W 1022.3

12 NW 4

13 NW 87.8

14 VARIABLE SEGÚN MEDICIONES

15 SIN MAREA NI VIENTO

16 MAREA SOLAMENTE


7.2. Resultados

De acuerdo a las mediciones disponibles de vientos, mareas y corrientes,

utilizadas para calibrar el MIKE 21 y los resultados suministrados por el

propio modelo, las corrientes en las Bahías de Pisco y Paracas son producto de

los siguientes factores:

• Los vientos principalmente, tanto aquellos sostenidos en el tiempo como

aquellos periódicos con periodicidad diurna manifiesta;

• Las mareas, que influyen moderadamente en el campo de corrientes con

componentes periódicas semidiurnas y diurnas principalmente.

• La Contracorriente del Perú, con un aporte apenas perceptible en la

región costera pero con influencia en el patrón de circulación cercano a

ese lugar y dominante en aguas más profundas.

• Los accidentes geográficos y batimetría asociada que estimulan patrones

de circulación cerrada o “eddy” manifiestos aisladamente a lo largo de la

costa y especialmente en la Bahía de Paracas, con condiciones particulares

de vientos.

Se ha investigado el campo de corrientes en la zona proyectada para la

Terminal Marítima con una serie de tiempo de vientos medidos, durante

marzo de 2003.

Las corrientes han sido calculadas por el MIKE 21 en presencia de la

Contracorriente del Perú y vientos como se ha mencionado. Los vientos

presentan un comportamiento periódico (marzo 2003, presentados

enteriormente) alrededor de un valor medio en ambas componentes E-W y N-

S. Las corrientes muestran un comportamiento similar, alcanzando un

máximo de velocidad de 0.13 m/s en la componente N-S, con velocidades

máximas del viento de 9 m/s, esto significa que se obtienen valores de

corriente (promediada en la profundidad) de 1.5% del valor de la velocidad

del viento. La componente E-W es de escasa magnitud dada la presencia de la

costa. La Figura 7.2.1. muestra los resultados de la modelación para un punto

sobre la traza del proyecto de Terminal Marima.


Figura 7.2.1. Corrientes generadas por un viento variable en el tiempo, para un punto ubicadosobre la traza proyectada para la Terminal Marítima, entre la costa y el extremo oeste de la

obra. El valor medio de la componente E-W es menor a 0.01 m/s, mientras que elcorrespondiente a la componente N-S es de 0.04 m/s.

Durante el período de medición de vientos, su velocidad media fue de 2.9 m/s

con dirección del SW, aproximadamente. Bajo estas condiciones, la velocidad

media de la componente N-S de la corriente (promediada en la profundidad)

resultó ser de 0.04 m/s, esto es 1.4% de la velocidad del viento. La velocidad

media de la componente E-W de la corriente es apenas perceptible.

Los resultados, para los escenarios seleccionados, se presentan en forma

gráfica en formato de velocidades sobre la batimetría.

A modo de resumen de lo visto en los gráficos anteriores se presenta en la

Tabla 7.2.1. un detalle de los escenarios corridos con comentarios.

Serie de tiempo de corrientes en un lugar equidistante entre la costa y el extremo oeste de la Terminal Marítima

Terminal Marítima. Corrientes forzadas por una serie de tiempo de viento medido.

Fecha y Hora

Velo

cida

d de

las

Com

pone

ntes

N-S

y E

-W (m

/s)

-0.12

-0.08

-0.04

0.00

0.04

0.08

0.12

03/3

/7 0

:00

03/3

/7 4

:01

03/3

/7 7

:58

03/3

/7 1

2:00

03/3

/7 1

6:01

03/3

/7 1

9:58

03/3

/8 0

:00

03/3

/8 4

:01

03/3

/8 7

:58

03/3

/8 1

2:00

03/3

/8 1

6:01

03/3

/8 1

9:58

03/3

/9 0

:00

03/3

/9 4

:01

03/3

/9 7

:58

03/3

/9 1

2:00

03/3

/9 1

6:01

03/3

/9 1

9:58

03/3

/10

0:00

03/3

/10

4:01

03/3

/10

7:58

03/3

/10

12:0

0

03/3

/10

16:0

1

03/3

/10

19:5

8

Compnente E-W, X=91, Y=57Componente N-S, X=91, Y=57


Resultados de la Modelación Matemática

Escenario 1. Viento del N. Velocidad del viento : 4 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del N de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del N para

todas las intensidades: 2.1%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.

Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.



Escenario 2. Viento del NE. Velocidad del viento : 4 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del NE de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del NE para





Escenario 3. Viento del E. Velocidad del viento : 4 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del E de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del E para





Escenario 4. Viento del SE. Velocidad del viento : 4 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del SE de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del SE para





Escenario 5. Viento del S. Velocidad del viento : 4 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del S de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del S para





Escenario 6. Viento del S. Velocidad del viento : 8 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del S de velocidad 8 m/s. Frecuencia de los vientos del S para





Escenario 7. Viento del SW. Velocidad del viento : 4 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del SW de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del SW

para todas las intensidades: 28.0%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.




Escenario 10. Viento del W. Velocidad del viento : 5 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del W de velocidad 5 m/s. Frecuencia de los vientos del W para





Escenario 11. Viento del W. Velocidad del viento : 10 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del W de velocidad 10 m/s. Frecuencia de los vientos del W para





Escenario 12. Viento del NW. Velocidad del viento : 4 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del NW de velocidad 4 m/s. Frecuencia de los vientos del NW





Escenario 13. Viento del NW. Velocidad del viento : 8 m/s

Campo de velocidades resultante de la superposición de la Contracorriente del Perú ycorrientes debidas a un viento del NW de velocidad 8 m/s. Frecuencia de los vientos del N

W para todas las intensidades: 7.8%.Nota: el punto al norte de la Bahía de Paracas corresponde al extremo oeste del proyecto.




Escenario 14. Viento variable sobre registro real. Viento medio del SW con variaciónperiódica diurna

Campo de velocidades en términos de partículas seleccionadas. Inicio de la corrida en el S.Los vientos tuvieron una velocidad media de 2.9 m/s, durante el peródo de modelación.



Escenario 15. Contracorriente del Peru. Sin viento ni marea.

Campo de velocidades resultante de la Contracorriente del Perú solamente.Abajo: detalle del campo de corrientes en la Bahía de Paracas.



Escenario 16. Marea solamente.

Corrientes bajo condiciones de marea bajante (Arriba) y creciente (Abajo)


Tabla 7.1.2. Resumen con los resultados de los escenarios de modelación seleccionadosViento

Escenario Direccióndel

Velocidad(m/s)

Ocurrencia %para todos de la

direcciónconsiderada

ComentariosNota: B.P. Bahía de Paracas, P.P. Penínsulade Paracas. Sitio: extremo W de la Terminal

Marítima

1 N 4 2.1

Corrientes hacia el S disminuyendo hacia laB.P. El agua entra por la margen E de labahía y sale bordeando la P.P. por el W.Dentro de la B.P. se forma una celda de

circulación debido a su batimetría.Velocidades en el Sitio de unos 0.1 m/s y la

mitad de ellas dentro de la B.P.

2 NE 4 1.1

Patrón de circulación semejante al anterior.La aguas empujadas hacia la costa se alineancon esta en dirección a la B.P. Velocidades

en el Sitio de unos 0.1 m/s y la mitad de ellasdentro de la B.P.

3 E 4 2.0

Patrón de circulación semejante al anteriorcon velocidades más bajas. La aguas

empujadas hacia la costa se alinean con estaen dirección a la B.P. Velocidades en el Sitiode unos 0.05 m/s y semejantes dentro de la

B.P.

4 SE 4 1.9

Corrientes hacia el N. dentro de las bahías.El agua entra por la margen W de la bahía ysale bordeando la P.P. por el E. Dentro de laB.P. se forman celdas de circulación debido a

su batimetría. Velocidades en el Sitiomenores de 0.1 m/s y menores de0.05 m/s

dentro de la B.P.5 S 4

6 S 813.9

Con velocidades del viento de 4m/s, lascorrientes van hacia el N con velocidades en

el Sitio menores de 0.1 m/s y menores de0.05 m/s dentro de la B.P. Con velocidades

del viento de 8m/s, las corrientes duplican suintensidad.

7 SW 4

8 SW 8

9 SW 12

28.0

Con velocidades del viento de 4m/s, lascorrientes van hacia el N con velocidades en

el Sitio menores de 0.1 m/s y menores de0.05 m/s dentro de la B.P. Con velocidades

del viento de 8m/s, las corrientes duplican suintensidad. Con velocidades del viento de

12m/s, las corrientes exceden 0.25 m/s fuerade la B.P. y son menores de 0.2 m/s dentro

de la misma.10 W 5

11 W 1022.3

Corrientes hacia el S, débiles. Entran por ellado W de la B.P. y el balance se produce por

la salida hacia en N por el lado E.

12 NW 4

13 NW 87.8

Corrientes hacia el S. Entran por el lado E dela B.P. y el balance se produce por la salida

hacia en N por el lado W.

14 VARIABLE SEGÚN MEDICIONES

Las partículas se desplazan y se separan delmismo modo que lo hacen los flotadores.

Siguen la dirección del viento a velocidadmedia disminuyendo y aumentando su

velocidad según la periodicidad del viento.En las vecindades del borde E de la P.P.

algunas partículas entran a la bahía y otrasse alejan hacia el N, aún habiendo sido

lanzadas a corta distancia entre sí.


Tabla 7.1.2. Continuación. Resumen con los resultados de los escenarios de modelaciónseleccionados

Escenario Viento

ComentariosNota: B.P. Bahía de Paracas, P.P. Penínsulade Paracas. Sitio: extremo W de la Terminal

Marítima

15 SIN MAREA NI VIENTOLa contracorriente, importante fuera de lasbahías, no influye significativamente dentro

de ellas, aún sin vientos ni marea.

16 MAREA SOLAMENTE

Durante las bajantes las corrientes vacian laB.P. y lo contrario ocurre durante las

crecientes. Las velocidades son muy bajasdependiendo de la condición de marea de la

época


CONCLUSIONES

Dada la complejidad que presenta la Bahía de Paracas desde el punto de vista

ambiental y la necesidad de conocer mejor la circulación para tratar aspectos

vinculados a los sedimentos en suspensión y su desplazamiento y eventuales

derrames, se ha revisado la información disponible relevante a la circulación,

se ha calibrado un modelo matemático y se lo ha utilizado para el cálculo del

campo de corrientes para toda la región de influencia del proyecto.

Sobre los Datos Disponibles y su Análisis

El análisis de los datos disponibles de mareas, vientos y corrientes ha

permitido concluir que:

• En la región estudiada la componente de marea predominante es la

semidiurna principal (M2) siguiéndole en importancia la diurna (K1), en

una relación aproximada de 3 a 1, con una amplitud de la componente M2

de 0.22 m. Esto indica que durante un mes lunar, habrá períodos con

características semidiurnas (dos pleamares y dos bajamares diarias) y

otros con características diurnas (una pleamar y una bajamar diaria). Este

fenómeno tiene influencia sobre las corrientes que, a lo largo de un mes

lunar, pasarán por épocas de baja intensidad (una pleamar por día) y alta

intensidad (dos pleamares por día) , de acuerdo a las características de la

marea. Las mareas en la zona de Pisco son bien conocidas y confiable su

predicción por tabla.

• Se ha utilizado el Modelo Global de Mareas TPXO.6 o TOPEX que es un

modelo teórico que corre sobre batimetría real, calibrado con los datos

satelitales resultantes de la misión TOPEX/Poseidón y estaciones de

marea costera. Las comparaciones de los resultados de este modelo con

datos de las estaciones de marea de El Callao y Pisco es excelente y

recomendable para su uso en otros puntos de la costa peruana, por lo

menos en el segmento costero comprendido entre esos dos lugares. El

sitio de Internet para acceder al modelo se indica en el interior de este

trabajo.


• Estadísticamente, los vientos dominantes son del SW (con frecuencia de

ocurrencia del 28%), W (22.3%), S(13.9%) y NW(7.8%). Las calmas tienen

un porcentaje de ocurrencia de 20.9% y el 7.1% restante se distribuye

entre las otras direcciones en porcentajes semejantes. Las velocidades más

importantes se han registrado con vientos de SW con hasta unos 15 m/s.

Vientos con velocidades de hasta 8 m/s ocupan el 96.1%.

• Los datos muestran que los vientos medidos tienen periodicidad del

orden de las 24 h. Es decir, repiten un comportamiento diurno, al que

eventualmente se le suman valores medios. Durante las mediciones, de

corta duración, se encontraron vientos medios del SW con velocidades

medias de unos 3 m/s y oscilaciones superpuestas con hasta unos 6 m/s.

El análisis espectral de los datos muestra un pico de energía significativo

en una frecuencia algo menor a 0.05 1/h (algo mayor a 20 h de período).

• A partir de la información disponible, las corrientes medidas en

profundidad de 15 m en la zona proyectada para la Terminal Marítima,

alcanzan velocidades máximas de unos 0.30 m/s (del SW). Las

direcciones más frecuentes de las corrientes son hacia el NE y N que

suman un porcentaje de ocurrencia algo menor del 50%. Le siguen en

importancia las corrientes hacia el SW y S que suman un 27%,

aproximadamente.

• En vista de la dificultad presentada para obtener, por inspección, el aporte

de la marea al campo total de corrientes, se realizó el análisis armónico de

las series de velocidades, de una semana de duración cada una.

• El resultado sugiere que el comportamiento de las corrientes sigue a la

época de la marea. Es decir, durante mareas diurnas dominantes, se

observa en las corrientes la componente K1 como la más importante. La

energía de esta componente puede explicar hasta el 11% de la energía

total del registro de corrientes. El resto se asocia al viento principalmente,

dadas las características de los residuos que resultan de restar de las

velocidades totales las velocidades asociadas a la componente K1


• El otro caso analizado corresponde a una época de la marea donde no

solamente se encuentra presente, con significación¸ la componente K1 sino

también la componente semidiurna M2. El análisis armónico de la serie de

corrientes, muestra a ambas componentes de la velocidad (E-W y N-S)

influenciadas por la armónicas M2 y K1 , que pueden explicar el 8.1% de

toda la energía del registro de corrientes en la componente E-W y el 25.9%

en la componente N-S. Dada la escasa longitud de los registros, es

recomendable considerar estas cifras como una estimación.

• El aporte de las mareas al campo de corrientes de la zona del proyecto no

es despreciable pero es ciertamente menor que el aporte del viento.

• El campo de corrientes costa afuera es desconocido y solo estimables sus

características por medio de las mediciones con flotadores de marzo del

2003, de unas 12 h de duración, entre la Isla San Guillán y la Península de

Paracas, frente al Cerro Talpo y frente a Tambo de Mora, en aguas de 50-

60 m de profundidad, la literatura científica y la utilización del modelo

global OCCAM.

• La corriente prevaleciente costa afuera es la llamada Contracorriente del

Perú, que corre de N a S, con velocidades máximas de unos 0.5 m/s, en la

franja limitada por los 100 y 300 km de las costas peruanas. Más cercana a

la costa corre con velocidades menores.

• Las velocidades obtenidas por medio de las corridas costa afuera, entre la

Isla San Guillán y la Península de Paracas, alcanzaron valores medios,

durante el período de medición, de unos 0.45 m/s, siempre hacia el S, a

pesar de soplar viento en contra del S. Situaciones similares, aunque con

velocidades menores, se registraron en los otros dos lugares. Durante la

época, las corrientes de marea se localizaban en un mínimo, por lo que no

se encontró otra explicación a las corrientes medidas que no fuera la

Contracorriente del Perú.


Sobre la Calibración del Modelo

• La calibración del modelo se realizó considerando datos de alturas de

pleamares y bajamares predichas y medidas en Pisco, mediciones de

corrientes obtenidas con correntógrafo y mediciones de trayectorias de

corrientes medidas con flotadores.

• La comparación entre los niveles del mar calculados por el modelo MIKE

21 -utilizado para la modelación- fue inmediatamente satisfactoria en

todos los casos, con diferencias típicas de la modelación matemática, por

lo que se dio por calibrado respecto al desplazamiento de la superficie del

mar.

• La comparación con las corrientes medidas con flotadores costa afuera –

utilizada para establecer la Contracorriente del Perú en el modelo- resultó

variada según el lugar de medición y las condiciones meteorológicas. Para

el establecimiento de las condiciones de contorno en los límites del

dominio de modelación para esta contracorriente, se utilizó el modelo

OCCAM que dispone de valores de corrientes variables en la

profundidad (modelo multicapa) solamente en 3 puntos del dominio de

modelación ubicados sobre el borde oeste del mismo, por lo que no se

dispuso de una distribución de estas corrientes hasta la costa, tanto al sur

como al norte del dominio. Se decidió, en consecuencia, utilizar las

mediciones de corrientes en Tambo de Mora (cercanas al borde norte del

dominio) para ajustar los valores del módulo de la velocidad provista por

el OCCAM, respetando las direcciones del mismo. Una vez calibrado y

corrido el modelo con esta contracorriente, se pudo observar que el MIKE

21 representaba correctamente el campo de corrientes en los otros dos

puntos costa afuera, entre la Isla San Guillán y la Península de Paracas y

frente al Cerro Talpo, por lo que se lo dio por calibrado en cuanto a la

Contracorriente del Perú.

• La calibración con las corrientes dentro de la bahía, se realizó por medio

de la modelación en condiciones de vientos y las velocidades medias de

los flotadores, que arrojaron resultados aceptables. Se calculó, además, las

magnitudes de las corrientes de marea por medio del MIKE 21 y se


encontraron comparables con las deducidas por medio del análisis

armónico de los registros de corrientes. Dado que las mareas y las

corrientes de marea requieren de mediciones de por lo menos un mes de

duración para entender completamente su funcionamiento, es

recomendable obtener esa longitud de registro por medio de mediciones

complementarias y revalidar el modelo. En todo caso, esta situación no

representa invalidar los resultados del modelo dado que las corrientes de

marea no son dominantes, como se ha demostrado.

Sobre los Resultados de la Modelación

• Los resultados de la modelación se ordenaron por escenarios

seleccionados por las condiciones de viento, principalmente. Se ha tratado

de disponer de un campo de velocidades realista aun cuando la

frecuencia de ocurrencia de los vientos sea muy baja, dado que estudios

posteriores como el desplazamiento de sedimentos en suspensión,

requerirán de todos los escenarios capaces de comprometer la biota, por

más remotos que sean.

• En líneas generales y con variada intesidad, los vientos de N, NE, E, W y

NW generan corrientes hacia el S y tienen una frecuencia de ocurrencia

sumada de 35%, aproximadamente. Sin embargo, los vientos del W

(22.3%) generan corrientes muy débiles.

• Con viento N las corrientes se dirigen al S disminuyendo hacia la Bahía

de Paracas. El agua entra por la margen E de la bahía y sale bordeando la

Península de Paracas por el W. Dentro de la Bahía de Paracas se forma

una celda de circulación típica disparada por la batimetría. Las

velocidades en el sitio elegido para el proyecto son de unos 0.1 m/s y la

mitad de ellas dentro de la bahía. Con vientos del NE, E y NW el patrón

de circulación es semejante.

• Con vientos del W las corrientes se dirigen hacia el S, pero muy débiles y

modificables por las circunstancias de la marea. Entran por el lado W de

la Bahía de Paracas y el balance se produce por la salida hacia en N por el

lado E de la misma.


• Los vientos del S, SE y SW, con una frecuencia de ocurrencia del 44%

aproximadamente, generan corrientes hacia el N. Las corrientes

generadas por los vientos del SW resultaron las más fuertes y del orden

de los 0.25 m/s para velocidades de viento de 12 m/s.

• Con vientos del S, las corrientes van hacia el N con velocidades en el sitio

menores de 0.2 m/s y menores de 0.1 m/s dentro de la Bahía de Paracas.

• Con vientos del SW las corrientes van hacia el N con velocidades en el

sitio que exceden 0.25 m/s fuera de la Bahía de Paracas y son menores de

0.2 m/s dentro de la misma.

• Las velocidades máximas dentro de la Bahía de Paracas, si bien muy

variables por el patrón de circulación, son consistentemente menores que

las calculadas para el sitio del proyecto. El agua circula –a baja velocidad-

dentro de esta bahía, entrando por su margen W y saliendo por su

margen E o viceversa.

Finalmente, se ha generado una importante base de datos de corrientes para la

región, en base a distintos escenarios que representan la relación de fuerzas

entre los fenómenos que generan las corrientes características del lugar.

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