2. VARIACIONES DEL NIVEL DEL MAR
Tsunamis, producidos por movimientos sísmicos,
deslizamientos, erupciones volcánicas, etc.
Resacas costeras, provocadas por la acción de oleaje
sobre una masa liquida.
Resacas en dársenas cerradas, debido a la acción del
viento la variación de la presión atmosférica; y resacas en
dársenas abiertas generadas por fuerza cuyo periodo este
en relación con el periodo de oscilación libre de la
dársena.
Sobrelevaciones meteorológicas, por acción del viento.
Mareas astronómicas.
3. Se muestra un grafico de niveles característicos del mar
empleados en la ingeniería portuaria para el planeamiento y
diseño de las estructuras marítimas.
Donde:
- EHW: Nivel de marea alta extrema.
-MHWS: Nivel medio de la mas alta de las mareas, sobre un
periodo de 19 años (nivel medio pleamares de sicigias
ordinarias)
-MHW: Nivel medio de las altas mareas.
-MSL: Nivel medio del mar.
-MLW: Nivel medio de las bajas mareas.
-MLWS: Nivel medio de la mas bajas de las mareas, sobre un
periodo de 19 años (nivel medio pleamares de sicigias
ordinarias).
-ELW: Nivel de marea baja extremo.
Niveles características del mar
5. TSUNAMIS.
Son olas de periodo largo que se presentan en la superficie del mar, originados mayormente por el rápido y
repentino desplazamiento de grandes volúmenes de agua como consecuencia de movimientos sísmicos,
deslizamientos, erupciones volcánicas, entre otros.
Este tipo de oleaje se inicia en un foco y se propaga radialmente por miles de kilómetros. Las olas pueden llegar a
tener longitudes de onda de 200 kilómetros y velocidades de propagación de 1000 kilómetros por hora.
Un tsunami de dimensiones considerables, esta condicionado a:
-Que ocurre un movimiento sísmico de grado mayor a 6,8 en la escalera de Ritcher.
-Que el epicentro de este sismo este en el mar.
-Que la profundidad del hipocentro del sismo sea menor de 50 kilómetros de la superficie del fondo marino.
-El efecto costero de un tsunami es llamado “maremoto” y puede producir grandes efectos destructivos en las
instalaciones y poblaciones costeras. En el Perú han ocurrido tsunamis destructivos en 1746 y 1868 y muchos
otros de menor intensidad.
-Los maremotos pueden predecirse con algunas horas de antelación, ya que los sismos pueden ser detectados
mediante la red sísmica mundial. Conocido el sismo y su epicentro, se conoce que el tiempo de la trayectoria de
la primera ola puede estimarse mediante la expresión C=(gd)1/2
6. En base a esta técnica, se construyen las
llamadas “cartas de propagación de ondas
tsunamis” para cada lugar geográfico.
Se muestra una carta de propagación para
un tsunami cuyo epicentro esta en Japón.
Las líneas muestran en forma horario la
propagación del tsunami en todo el Océano
Pacifico, y determinan que la onda de
tsunami generada llegara a las costas del
Perú entre 12 y 14 horas después de
ocurrido el sismo. Este tiempo constituye la
predicción que permite alertar a las
poblaciones costeras en peligro para
evacuar la zona costera y evitar perdidas de
vidas.
Centro Internacional de Alertas de
Tsunamis, localizado en las Islas Hawai.
En el Perú, por la dirección de Hidrografía y
Navegación de la Marina.
Carta de Propagación para un Tsunami cuyo epicentro se encuentra en
Japón
7. RESACAS COSTERAS (WAVE SET UP)
Consiste en una sobreelevación del nivel del mar que se presenta entre la línea de rompientes y la costa,
provocada por la acción de oleaje sobre una masa liquida que arrastra hacia la costa.
Se produce un incremento en el volumen de agua, originando corrientes hacia mar adentro y cercanas al fondo, las
cuales evacuaran el exceso de masa liquida acumulada.
En la figura se observa la variación del nivel medio del mar al aproximarse la ola a la costa.
Donde: 𝑆𝜔 = ∆𝑆 − 𝑆𝑏
S𝜔 valor máximo de elevación del nivel medio del marl
Sb valor máximo de descenso del nivel medio del mar
De acuerdo con los valores dados por Reid, Stewart, Longuet-Higgins y Saville:
𝑆 =
𝑔1/2 𝐻0
2 𝑇
64𝜋 𝑑𝑏
3/2 ; ∆𝑆 ≈ 0,15𝑑𝑏
8. Db =profundidad en el punto mínimo de descenso del nivel medio del mar
Ho= altura inicial de la ola.
T =periodo de oscilación.
Sobreelevación del nivel del mar en zonas costeras.
9. RESACAS EN DÁRSENAS
Las resacas en dársenas son movimientos
ondulatorios de tipo estacionario, y cuyo periodo es
relativamente largo. Las dárselas pueden ser
cerradas o ligeramente abiertas como es el caso de
puertos, canales, lagos o bahías.
Las oscilaciones en dársenas se originan por la
oscilación rítmica de nivel medio del mar durante los
temporales, siendo amplificada por la resonancia
provocada al coincidir los periodos de oscilación de
la masa de agua contenida en la dársena y el periodo
natural de oscilación de la dársena.
Se muestran los perfiles de oscilación en las dársenas
de acuerdo al tipo de oscilación y las dimensiones de
esta.
Tipos de oscilación de dársenas
10. SOBREELEVACIONES METEOROLÓGICAS.
Son los cambios de nivel del mar que ocurren en la zona costera, debido a los
fenómenos tormentosos, productos de las grandes depresiones barométricas. Estas
variaciones de nivel son muy importantes en lugares donde se presentan fuertes viento
de origen ciclónico o huracanado.
La acción del viento sobre la superficie del mar genera una corriente en su misma
dirección que se ve interrumpida por la costa, provocándose asi una sobreelevación del
nivel del mar hacia donde sopla el viento, y una ligera disminución del nivel en el lado
desde el cual sopla.
Los efectos de la sobreelevación son mas peligrosos que los efectos de la infraelevación;
es por ello que su importancia es mayor para ingeniería costera.
11. MAREAS.
Las mareas son movimientos de ascenso y descenso periódico del nivel de aguas oceánicas producidas por las
atracciones gravitatorias que ejercen los astros, principalmente el Sol y la Luna.
El movimiento de ascenso del nivel se denomina “flujo o creciente”, y el de descenso, “reflujo o vaciante”. El nivel mas
alto alcanzado recibe el nombre de “pleamar”, y el mas bajo, “bajamar”. La diferencia de alturas entre la pleamar y la
bajamar constituyen la “amplitud o altura de marea”.
El nivel permanece constante durante cierto tiempo, tanto en la pleamar como en la bajamar, dicho intervalo se
denomina “estoa de marea”
Generalmente, en un día lunar, (tiempo que tarda la Luna en pasar dos veces consecutivas por el meridiano del lugar),
se presentan dos flujos y dos reflujos semidiurnos. Considerando que el día lunar es aproximadamente 50 minutos
mas largo que el día solar; entonces podemos estimar que el periodo del movimiento ondulatorio es de 12h 25min
aproximadamente.
Sin embargo, este modelo ideal no se cumple pues la Luna varia de posición con respecto al plano de Ecuador, lo que
modifica y complica el citado modelo. En muchos puntos de la Tierra, las mareas no tienen mas que una sola pleamar
y una sola bajamar en un intervalo de 24h 24min. Es así que la predicción de las mareas en una determinada localidad
se basa en la información acumulada en años anteriores.
13. Por lo contrario, cuando los
astros se ponen en cuadratura
(luna cuarto creciente o cuarto
menguante), los efectos se
contrarrestan, produciéndose las
mareas mas bajas del mes,
llamadas “ mareas muertas o
cuadratura”. Si además la
cuadratura se produce en el
momento en que el Sol y la Luna
se encuentran máxima distancia
de la Tierra, es decir en solsticios,
se producirán las mareas
mínimas.
14. MAREAS QUE INCIDEN SOBRE LA COSTA PERUANA
Las olas de las mareas llegan a la Costa del Perú son originadas en el mar alrededor del Polo Sur, y
de allí viajan hacia el Norte. Acercándose a las costas de Centro América, las olas giran a la
derecha alrededor de un punto, conocido como punto Anfidromico, debido a la influencia de la
fuerza de Coriolis y las distintas profundidad del mar.
Debido a la geometría de la costa, en forma embudo en Centro América, se produce un aumento
considerable en las alturas de las olas de marea hasta unos 4 metros cerca de la costa de
Panamá.
De acuerdo con la figura las crestas de las olas de mareas llegan a la costa de Talara unas parten
en dirección Sur. Alrededor de talara la dirección de propagación es invertida; es decir, hacia el
norte.
La amplitud de la ola de marea disminuye lentamente hacia el sur. La ola de marea necesita unas
4 o 5 horas para su viaje de Talara a ILO lo que significa una velocidad de propagación alrededor
de 350Km-h
15.
16. EL FETCH
Es la extensión horizontal del área donde se generan
tormentas y se producen las olas
En 1864, Thomas Stevenson estableció las primeras formulas
para la relación entre el Fetch (F) y la altura de la ola (H).
-Parte F > 30 millas náuticas
H = 1,5 √𝐹
-Parte F < 30 millas náuticas
H= 1,5 𝐹 + 2,5 − 𝐹1/4
Donde:
H altura de la ola en pies
F fetch en millas náuticas (1 milla náutica = 1853km)
17. BRAVEZA
Las bravezas son trastornos atmosféricos que se originan
debido a una diferencia de presión atmosférica. Se presentan
como trenes de olas levantadas en regiones lejanas por
efecto de vientos intensos y persistentes de tormentas, que
recorren muchas millas por el océano hasta que se elevan
delante de la costa, descargado su energía con intensidad
mayor que el promedio.
Las olas de braveza tienen un periodo diferente al de las olas
normales; las primeras se presentan con periodos entre 18s y
20s, mientras que las otras alcanzan nuestras playas con
periodos que oscilan entre 10s y 14s.
La duración promedio de este fenómeno fluctúa entre 5 a 7
días, este ocurre en cualquier mes del año y con frecuencia en
el invierno.
El hecho critico se produce cuando ocurren simultáneamente
los tres siguientes eventos influyentes sobre el nivel del mar.
-Viento (levanta 30 a 40 cm el nivel del mar).
-Alta marea.
-Pico de ola y rompiente.
Viento + Olas + Mareas empujan la masa de agua
Normal 3 días
Tormenta
7 días
18. VIENTOS
De todos los factores que afectan a los puertos y sus operaciones, el viento es el considerado el
mas significativo, ya que afecta la entrada y salida de las embarcaciones al puerto, a las
maniobras de atraque.
Casi todos los lugares en el mundo están sujetos a lo que se denominan vientos predominantes,
esto es, un viento soplando en una dirección general en el ámbito de una mayor porción del
año. Los vientos predominantes no son necesariamente los vientos mas fuertes.
La dirección, frecuencia e intensidad de los vientos promedios en un lugar en particular, sobre
un periodo tiempo, están representados gráficamente por el diagrama de los vientos reinantes
(Rosa de Vientos). Este diagrama indica la frecuencia en porcentaje de vientos de una fuerza
dada a una dirección dada, para un determinado mes, estación, año, etc.
Los vientos de temporada, los cuales soplan en una dirección en parte del año, y en la dirección
opuesta en el resto del año, son denominados monzónicos. Estos vientos son prevalecientes
básicamente en el Pacifico Oeste.
19. Rosas de viento (m/s) en las estaciones de El Callao
y La Molina. Silva y Montoya (2008).
20. Se debe resaltar el hecho de que estos vientos no son constantes, pero soplan en ráfagas. La fuerza
de un viento es clasificada de acuerdo con la escala de Beaufort.
En la mayoría de las regiones, los datos de los vientos están disponibles, y las cargas de esto sobre
las estructuras son especificados por los códigos de edificaciones locales.
Los vientos muy fuertes pueden afectar el nivel del agua en los puertos, elevando o disminuyendo el
nivel del mar sustancialmente en cuestión de pocas horas.
Por lo general, los meteorólogos consideran una colección de datos mayor o igual a 30 años, para
ser suficientes y llegar a un promedio representativo. En muchos casos prácticos, sin embargo, los
datos tomados por 30 años no son conveniente, requiriéndose periodos mas cortos de datos.
Los datos de observación de un periodo de 3 años puede dar una información adecuada, mientras
que una colección de datos de un año esta en un mínimo absoluto.
