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TEMA II OLEAJE Y MAREASEl oleaje.El fenómeno del oleaje es un fenómeno natural del Ecuador y de muchos pisescosteros en do...
Clasificación de las Ondas.Las ondas se clasifican según distintos criterios como son:a) El tipo de perturbación.Naturalez...
Ejemplo: Una cuerda de guitarra, flautas, el flameo de una bandera. Las ondasestacionarias no se propagan libremente sino ...
El desarrollo de la Teoría de las olas se basa en la aplicación de las ecuaciones deNavier-Stokes en el flujo de fluidos v...
Los tres valores que caracterizan una ola son:H=AlturaL=LongitudT = Período.El período T es una característica constante d...
Geometría estadística del oleaje. Distribución de Raleigh.Para que se pueda realizar el análisis estadístico de las olas e...
MaresUn mar es una masa de agua salada de tamaño inferior al océano, así como también elconjunto de la masa de agua salada...
 Estoa de corriente: es el instante en que la corriente asociada a la marea se  anula Establecimiento del puerto: es el ...
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Tema ii oleaje y mareas

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICOFACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CAMPUS ARAGÓN Ing. Civil OLEAJE Y MAREAS Por: MERINO GARCÍA ALEJANDRO LOPEZ RUIZ JOSE EDUARDO Profesor: TORRES ORTIZ VALENTE Materia: RIOS Y COSTAS Grupo: 2951 Fecha: 11/03/2013
  2. 2. TEMA II OLEAJE Y MAREASEl oleaje.El fenómeno del oleaje es un fenómeno natural del Ecuador y de muchos pisescosteros en donde se lo viene analizando mucho tiempo atrás.El objetivo de entender a cabalidad el comportamiento de un oleaje es el de saber sufrecuencia e intensidad para que no afecte al turismo y no haya daños tanto materialescomo humanos.Por ejemplo al referimos a la pesca, es muy peligroso llevar a cabo esta actividad yaque las olas tienen mayor tamaño y aparecen con mas fuerzas de lo normal y los masimportante una tras otra de manera inusual.Para facilitar el trabajo se necesita un modelo matemático que se acerque a la realidady que nos brinde en lo más posible datos exactos.Se sabe de antemano que antes de referirnos a cualquier modelo matemáticonecesitamos una investigación previa.Este producto, el modelo, tiene la característica que nunca será final ya que siempreestará sujeto a pruebas continuas de comparación con los hechos reales observadosmediante diferentes métodos y técnicas.Mientras mayor sea nuestra capacidad de observación (tanto en escalas espacial comotemporales), más podremos saber del fenómeno en cuestión y podremos validar orechazar el modelo propuesto.
  3. 3. Clasificación de las Ondas.Las ondas se clasifican según distintos criterios como son:a) El tipo de perturbación.Naturaleza de la perturbación: Las ondas mecánicas son perturbaciones materiales omecánicas como un golpe, una ruptura o una vibración. Su característica principal esque para propagarse necesitan de un medio material que puede ser un sólido, líquidoo un gas.Ejemplo: Una onda sísmica necesita un medio solido (tierra) para propagarse. El sonidotambién se propaga, pero su medio normal es el gaseoso (aire).Ondas Electromagnéticas: Las perturbaciones son de origen eléctrico y magnético. Lasantenas emisoras de radio y televisión son de este tipo, la principal característica deeste tipo de onda es que se propagan en el vacío, pero también lo pueden hacer en unmedio material.Ejemplo: La luz visible, los rayos X y microondas.b) La dirección de vibración.Las Ondas Transversales: Las partículas se mueven cíclicamente de arriba hacia abajo,la dirección en que vibran las moléculas del medio material por el que se propaga esperpendicular a la dirección en que se propaga la onda.Ejemplo: Ondas superficiales en el agua, cuerda de guitarra.Ondas Longitudinales: Estas hacen vibrar a las moléculas del medio, en la mismadirección en que se propagan.Ejemplo: Sonido emitido por platillos de una bacteria. Estas perturbaciones hacen quelas moléculas de aire oscilen en la misma dirección en que se propaga el sonido.c) El sentido de propagación.Ondas Viajeras: La onda se propaga partiendo de una fuente y recorre grandesdistancias.Ejemplo: Una onda de radio.Ondas Estacionarias: Se forman cuando una onda viajera se refleja invertida respectode la onda incidente, en un extremo de un medio dada. En este caso ambas ondas sesuperponen, originando una onda que pareciera estar fija.
  4. 4. Ejemplo: Una cuerda de guitarra, flautas, el flameo de una bandera. Las ondasestacionarias no se propagan libremente sino que están confinadas en una región delespacio.Ondas Armónicas: Los pulsos que producen la vibración se suceden con un periodofijo; es decir, están espaciadas con igual intervalo de tiempo. A este tipo de ondas se ledenominaba: periódicas.Teoría del oleaje. Primera aproximación de Stokes.Las olas son producidas por diferentes causas. Existen olas que son generadas por elviento, por las mareas, por tormentas, por oscilaciones o por terremotos. Estas últimasse conocen como Tsunamis; son olas que alcanzan alturas considerables cuandorompen contra las costas.Para que se genere una ola se requiere que exista una fuente de energía que, altransmitir al agua en reposo una cantidad determinada de energía, produce unmovimiento oscilatorio de las partículas del líquido sin que haya un transporteimportante de masa. Este movimiento oscilatorio es similar al que se induce porvibración a una cuerda que esté fija por sus dos extremos. Como se verá más adelante,la propagación de la energía dentro de la masa de agua está relacionadaestrechamente con la propagación de las olas que se generan con esa energía.
  5. 5. El desarrollo de la Teoría de las olas se basa en la aplicación de las ecuaciones deNavier-Stokes en el flujo de fluidos viscosos en régimen no permanente.La teoría que se trata en el texto se conoce como Teoría de Stokes. Algunos autores,como Iribarren por ejemplo, prefieren la Teoría Trocoidal la cual tiene un tratamientomatemático más complicado.Para su estudio las olas se clasifican en Olas de pequeña amplitud y Olas de amplitudfinita. Las primeras representan alteraciones pequeñas en la superficie del agua y noocasionan problemas notables a las estructuras que están localizadas en alta mar o enla costa. Las olas de amplitud finita son las olas que interesan en los diseños depuertos, estructuras marinas y obras de protección de playas.El estudio de las olas de pequeña amplitud se basa en la Teoría Lineal en la formacomo fue desarrollada por Stokes. Es una aplicación simplificada de la ecuación generaldel flujo no permanente.Supone que el flujo es ir rotacional y utiliza solamente el primer término de la ecuaciónde Navier-Stokes. El resultado es una Ola Sinusoidal que tiene las siguientescaracterísticas:
  6. 6. Los tres valores que caracterizan una ola son:H=AlturaL=LongitudT = Período.El período T es una característica constante de la Ola durante su existencia. La longitudL y la altura H se modifican a medida que la Ola se desplaza desde el mar hacia lacosta.Se define como Mar Profundo aquel en el cual la relación entre la Longitud de la Ola yla Profundidad del agua es mayor que 2. Cuando la Ola está en mar profundo larugosidad del fondo no afecta su comportamiento, pero a medida que entra al marpoco profundo la Longitud de la Ola tiende a disminuír y la Altura a aumentar porefecto de la fricción de la masa de agua con el fondo.Las siguientes son las características de una Ola individual en mar profundo:d = Profundidad del agua.d / Lo > 1/2Ho = Altura de la Ola.Lo = Longitud de la Ola.T = período.Co = Celeridad o Velocidad de Fase = Lo / TCo = 1.56 T m/s (sistema métrico)El mar es Medianamente profundo cuando la relación d/L está comtprendida entre 1/2y 1/10. En este caso se tienen las siguientes relaciones:L = Lo tgh KdC = Co tgh Kdtgh Kd = tangente hiperbólica de Kd, donde K es el Número de la Ola ( K = 2 Pi / L )Cuando d/L es menor que 1/10 la profundidad del agua es muy pequeña y se aceptanlas siguientes aproximaciones:L = T ( gd )1/2C = ( gd )1/2g = 9.81 m/s2.
  7. 7. Geometría estadística del oleaje. Distribución de Raleigh.Para que se pueda realizar el análisis estadístico de las olas es necesario tener unregistro de olas en el sector de interés. Desafortunadamente estos registros existen enmuy pocos lugares del mundo debido a los altos costos de los equipos de registro yprocesamiento de datos.Cuando se tienen los datos históricos se seleccionan los trenes de olas que hanocurrido a lo largo de varios años, se determinan amplitudes y períodos de las olas y seaplican los métodos estadísticos se describen en la literatura especializada ( Longuett-Higgins, Ippen, Wiegel) para determinar la magnitud y el período de la Ola Significativay de las Olas Máximas esperadas.En una serie de olas, ordenadas de mayor a menor según su amplitud, la Olasignificativa se define como el promedio de las amplitudes de las olas que están en eltercio superior de la serie.La batimetría es la ciencia que mide las profundidades marinas para determinar latopografía del fondo del mar, lacustre o fluvial actualmente las mediciones sonrealizadas por GPS diferencial para una posición exacta, y con sonadoreshidrográficos mono o multihaz para determinar la profundidad exacta, todo ello se vaprocesando en un ordenador de a bordo para confeccionar la carta batimétrica. Elconocimiento de las profundidades de un área tiene gran importancia para laseguridad de la navegación. La información batimétrica puede utilizarse para diversosfines, como la ingeniería costera (instalación de estructuras, construcción de muelles,dragados, etc.) y para estudios científicos.Una Carta batimétrica es un mapa que representa la forma del fondo de un cuerpo deagua, normalmente por medio de líneas de profundidad, llamadas isobatas, que sonlas líneas que unen una misma profundidad, las líneas isibáticas son los veriles que nosindican la profundidad en las cartas de navegación.
  8. 8. MaresUn mar es una masa de agua salada de tamaño inferior al océano, así como también elconjunto de la masa de agua salada que cubre la mayor parte arena en el mundo de lasuperficie del planeta Tierra, incluyendo océanos y mares menores. El término mar también se utiliza para designar algunos grandes lagos salobres, como el mar Caspio, mar Muerto o el mar de Aral. Se habla entonces de mar cerrado o interior. Marea baja o bajamar: momento opuesto, en que el mar alcanza su menor altura. El tiempo aproximado entre una pleamar y la bajamar es de 6 horas, completando un ciclo de 24 horas 50 minutos.  Flujo: el flujo es el proceso de ascenso lento y continuo de las aguas marinas, debido al incremento progresivo de la atracción lunar o solar o de ambas atracciones en el caso de luna nueva y de luna llena.  Reflujo: el reflujo es el proceso de descenso de las aguas marinas, lento y progresivo, debido a la decadencia de la atracción lunar o solar.  Carrera o amplitud de marea: diferencia de altura entre pleamar y bajamar.  Rango micromareal: cuando la carrera de marea es menor de 2 metros.  Rango mesomareal: cuando la carrera de marea está comprendida entre los 2 metros y los 4 metros.  Rango macromareal: cuando la carrera de marea es mayor de 4 metros.  Semiperíodo de marea: diferencia en el tiempo entre pleamar y bajamar.  Estoa de marea: es el momento en el que el nivel permanece fijo en la pleamar o en la bajamar.
  9. 9.  Estoa de corriente: es el instante en que la corriente asociada a la marea se anula Establecimiento del puerto: es el desfase existente, debido a la inercia de la hidrosfera, entre el paso de la Luna por el meridiano del lugar y la aparición de la pleamar siguiente. Edad de la marea: es el desfase existente, por la misma razón, entre el paso de la Luna llena por el meridiano del lugar y la máxima pleamar mensual siguiente. Unidad de altura: promedio durante 19 años (un ciclo nodal o ciclo de metón) de las dos máximas carreras de marea (equinoccios) de cada año del ciclo. Marea viva, alta o sizigia: son las mareas que se producen con la luna llena y la luna nueva, cuando el Sol, la Luna y la Tierra se encuentran alineados. La Marea Viva que se produce durante la fase de Luna Nueva se denomina "Marea Viva de Conjunción"; y la que se produce mientras tiene lugar la fase de luna llena se llama "Marea Viva de Oposición". Marea muerta, baja o de cuadratura: son las mareas que se producen durante las fases de Cuarto Creciente yCuarto Menguante, cuando las posiciones de la Tierra, el Sol y la Luna forman un ángulo aparente de 90º. Líneas cotidales: las líneas cotidales (del inglés tide: marea), son las líneas que unen los puntos en los cuales la pleamar es simultánea. Puntos anfidrómicos o puntos de anfidromia: son zonas hacia las cuales convergen las líneas cotidales y en las que la amplitud de la marea es cero. Puerto patrón: son los puntos geográficos para las cuales se calcula y publica la predicción de fecha y altura de marea. Puerto secundario: son puntos geográficos de interés para el navegante pero que no tienen publicado un cálculo de predicción de mareas, pero sí una corrección en cuanto a hora y altura que los refiere a un puerto patrón y mediante la cual se puede determinar igualmente los datos de marea. Tablas de marea: son las publicaciones anuales con la predicción diaria de la altura de marea. Suministran, entre otros datos, fecha, hora y altura de marea para diferentes puntos a lo largo del litoral marítimo.

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