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HIDRÁULICA MARÍTIMA

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

UNIDAD ZACATENCO

HIDRAÚLICA MARÍTIMA DE JESUS DIEGO LESLIE JOANA ACV02 2011310124 OLMEDO GARCÍA JUAN ENRIQUE

De Jesus Diego Leslie Joana

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I.- MORFOLOGÍA COSTERA Se encarga del estudio de los relieves originados por las olas. * Después de la rotura dela ola el agua se dirige hacia la playa de forma turbulenta y espumosa, este Swash o uprush. Es una poderosa fuente de energía que provoca el movimiento de la arena y grava de la playa tierra adentro. * Cuando ya se ha consumido la energía de la rotura contra la playa se origina un flujo de retorno, el backwash del agua hacia la playa pero mucha desaparece por infiltración en la arena, en este movimiento de retroceso el agua lleva consigo grava y arena.

GLOSARIO MARÍTIMO ISTMO.-Es una franja estrecha de tierra que une, a través del mar, dos áreas mayores de tierra, en general con orillas a ambos lados. Las áreas de tierra pueden ser islas, continentes o una isla y una península. Al ser la única ruta terrestre que los une, su control se considera de gran valor estratégico militar y comercial. Han sido célebres, sobre todo, los istmos de Suez y de Panamá, cruzados actualmente por canales de navegación.

GOLFO.-Un golfo es una parte del mar de gran extensión, encerrado por puntas o cabos de tierra. Aunque normalmente se confunde con una bahía y no está claro donde está la frontera entre lo que es un golfo y una bahía, se entiende que las bahías son de menor extensión. PENÍNSULA.-El término península hace referencia al fragmento de tierra que está cercado por agua y se conecta con otra tierra de extensión más importante a través de una porción de superficie que es relativamente estrecha. Puede decirse, por lo tanto, que una península es toda porción de terreno que se encuentra bordeada por el mar con la excepción del área donde se conecta con un territorio de mayor magnitud.

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CORDÓN LITORAL.-En geología, se denomina cordón litoral o restinga a la forma costera que se debe a la acción combinada de transporte de materiales por los grandes ríos y las corrientes de deriva litoral, originando depósitos que sustituyen a los contornos de la costa bajo la forma de undique o series de diques que presentan un contorno medio entre los límites primitivos de la costa, y que siempre se dirigen en la misma dirección de las corrientes respectivas.

BAHÍA.-Se conoce como bahía a la entrada del mar en la costa que tiene una extensión considerable. Se trata de un accidente geográfico de características similares al golfo, que es una porción de mar entre dos cabos.

CALETA.- Puerto pequeño

ISLOTE.- Los islotes son pequeñas islas donde normalmente no viven seres humanos por su pequeño tamaño

LAGUNA LITORAL.- Cuerpo de agua interior de poca profundidad, con un eje longitudinal paralelo a la costa, que tiene comunicación con el mar a través de una boca o de un canal y está limitado por algún tipo de barrera física o hidrodinámica.En su porción más interna, pueden existir desembocaduras de ríos. Presenta canales de marea y patrones de sedimentación. Debido a la internación de agua dulce y salada es, generalmente, de ambiente salobre con un gradiente salino que disminuye desde la comunicación con el mar hasta las desembocadura de los ríos.

ARRECÍFE. Se le denomina arrecife al banco formado por piedras y animales poliperos en el mar, casi en la superficie del agua. Los arrecifes más usuales son los arrecifes de coral, que se encuentran en aguas tropicales.

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ENSENADA.- Una ensenada es un accidente geográfico costero. Las ciencias de la Tierra generalmente utilizan este término para describir una entrada de agua circular o redondeada con una boca estrecha. Aunque coloquialmente el término se usa para referirse a cualquier bahía abrigada, los geógrafos entienden que la ensenada es una entrada de agua de menor dimensión que una bahía.

MONOBOYA.- Estructura auto flotante que sirve para que se amarren los buques, tanques y a través de ella se carga o descarga hidrocarburos. Consisten básicamente en un cuerpo cilíndrico o del tipo cuadrado flotante dividido en dos partes, una que podemos denominar fija a la que se incorporan los sistemas de anclaje al fondo, y la otra giratoria sobre la anterior, que es la que soporta las instalaciones de amarre al barco.

ESTUARIO.- Es la desembocadura en el mar de un río amplio y profundo, e intercambia con este agua salada y agua dulce, debido a las mareas. La desembocadura del estuario está formada por un solo brazo ancho en forma de embudo ensanchado. Suele tener playas a ambos lados, en las que la retirada de las aguas permite el crecimiento de algunas especies vegetales que soportan aguas salinas. En resumen, es el accidente geográfico que se genera cuando el agua dulce se mezcla con el agua salada.

CABO.Un cabo o punta es un accidente geográfico formado por una masa de tierra que se proyecta hacia el interior del mar; recibe este nombre sobre todo cuando su influencia sobre el flujo de las corrientes costeras es grande, provocando dificultades para la navegación

LITORAL.- El litoral constituye el área de transición entre los sistemas terrestres y los marinos. Conceptualmente es ecotono, una frontera ecológica que se caracteriza por intensos procesos de intercambio de materia y energía. Son ecosistemas muy dinámicos, en constante evolución y cambio. De las razones que inciden en el considerable dinamismo del litoral destacan los procesos

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geomorfológicos dominantes, que diferencian dos tipos de costa, de erosión (acantilados) y de sedimentación (playas, arenales y humedales costeros).

FIORDO.- Es un barranco excavado por un glaciar que luego ha sido invadido por el mar, dejando agua salada. Normalmente son estrechos y están bordeados por empinadas montañas, que nacen bajo el nivel del mar.

MANGLAR.- Los manglares son especies de bosques de plantas leñosas que se desarrollan en lagunas, riberas y en costas tropicales protegidas del oleaje. Debido a su ubicación costera siempre están en contacto con cuerpos de agua de origen marino, o en combinación con el agua que llega a través de escorrentías o por la desembocadura de los ríos. Esta agrupación de árboles posee adaptaciones que les permite sobrevivir en terrenos anegados con intrusiones de agua salobre o salada.

MAR DE FONDO.- Es el movimiento de las olas que se propaga fuera de la zona donde se ha generado, pudiendo llegar a lugares muy alejados. También recibe el nombre de mar tendida o mar de leva. Por tanto este estado del mar no tiene relación alguna con el viento presente, aunque su causa es el viento que se haya originado en otra área distinta. El mar de fondo no debe confundirse con el tsunami, que son debidos a movimientos sísmicos en el fondo del mar

CAYO.- Un cayo es una pequeña isla con una playa de baja profundidad, formada en la superficie de un arrecife de coral. Los cayos por lo general se encuentran únicamente en ambientes tropicales de los Océanos Pacífico, Atlántico e Indico (incluidos el Mar Caribe, la Gran barrera de coral y el Arrecife de barrera de Belice ). Sus ecosistemas de arrecifes que lo rodean también proporcionan alimentos y materiales de construcción para los habitantes de la isla. Un inconveniente habitual en estas superficies terrestres es la falta de agua potable.

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FLECHA O CORDÓN LITORAL.- Son barras de arena que prolongan una costa rectilínea y arenosa hacia el interior de una bahía. Se forman por el transporte de la arena de la costa hacia el interior de la bahía. Si la flecha llega a cerrar el frente de la bahía, se denomina cordón litoral. Adjunto, os dejo una imagen satélite que puede aclarar la situación del cordón y la diferencia con respecto a una flecha litoral.

ESLORA.- La eslora es la dimensión de un barco tomada a su largo, desde la proa hasta la popa. Esta distancia se mide paralelamente a la línea de agua de diseño, entre dos planos perpendiculares a línea de crujía; un plano pasa por la parte más saliente a popa de la embarcación y el otro por la parte más saliente a proa de la embarcación. Se incluyen todas las partes estructurales o integrales como son proas o popas, amuradas y uniones de casco con cubierta. Se excluye el púlpito de proa, en cuyo caso, el plano de referencia pasa por el punto de intersección de la cubierta con la roda.

MANGA.- Es la medida del barco en el sentido transversal, es decir de una banda a otra (de estribor a babor). Se mide en la parte más ancha del barco. Al igual que en la eslora, pueden existir variaciones de esta dimensión dependiendo de las formas del barco y donde sea medida, teniendo:  

Manga máxima: Es la máxima medida que tiene la embarcación en el sentido transversal. Manga en flotación: Es aquella que es medida en la línea de flotación del navío.

DÁRSENA.- Una dársena es la parte resguardada artificialmente, en aguas navegables, para el surgidero o para la carga y descarga cómoda de embarcaciones

CALADO.- El calado de un barco o buque es la distancia vertical entre un punto de lalínea de flotación y la línea base o quilla, con el espesor del casco incluido; en el caso de no estar incluido, se obtendría el calado de trazado.

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BOCANA.- Se denomina bocana a la desembocadura de un río hacia la ribera del mar. Las bocanas son extensiones de agua dulce, que se mezcla con el agua de mar. También se denomina bocana a la entrada de un puerto, concretamente a la zona que queda libre entre los diques de abrigo.

ABRIGO.- Las obras de abrigo de un puerto o una zona costanera son estructuras pétreas que protegen las aguas interiores de la energía del oleaje. Su fallo estructural puede comportar daños materiales e incluso pérdidas humanas con lo que se hace imprescindible un control periódico de su estado.

ARRIBO.- La palabra arribo es empleada con recurrencia en el lenguaje corriente para indicar tanto la llegada como la entrada a un lugar determinado. ATRACAR.Ponerse una embarcación junto al muelle o junto a otra, asegurándola para que no se mueva

BARLOVENTO.- El término barlovento hace referencia al lugar de donde viene el viento. Es un término marino que se opone al de sotavento. Así, la expresión a barlovento significa de cara al viento SOTAVENTO.- Es la zona o parte opuesta donde proviene el viendo referente de un lugar en particular. Entonces podemos decir que sotavento es un vocablo que alude al sector contrario a aquel de donde deriva el viento PUERTO.- Lugar resguardado del viento a la orilla del mar o de un río donde las embarcaciones pueden detenerse y permanecer seguras, que dispone de instalaciones para hacer reparaciones o realizar operaciones de embarque y desembarque.

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COSTAS DE MÉXICO La privilegiada ubicación geográfica de México posiciona al país de manera estratégica en el contexto mundial, entre los dos océanos más grandes del planeta. La superficie de la zona económica exclusiva (2,715,012 Km2) del país, incluida la del mar territorial (231,813 Km2), es más extensa que la superficie continental de México (1,959,248 Km2), y constituye un espacio del territorio nacional que debe ser administrado de manera sustentable, para beneficio de la nación. De las 32 entidades federativas que conforman la República Mexicana, 17 tienen apertura al mar y representan el 56% del territorio nacional. En estos estados, 150 municipios presentan frente litoral y constituyen aproximadamente el 21% de la superficie continental del país. La superficie insular es de 5,127 Km2 (INEGI, 2009). La longitud de costa del país, sin contar la correspondiente a las islas, es de 11,122 Km. En el litoral del Pacífico y Golfo de California se tienen 7,828 Km y 3,294 Km en el Golfo de México y Mar Caribe. El espacio territorial de aplicación de esta política se circunscribe a las zonas marinas mexicanas, conforme a lo establecido en la Ley Federal del Mar, y a la zona costera mexicana, de acuerdo a la definición de zona costera del país que adoptamos en esta misma política.

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II.- ASPECTOS OCEANOGRÁFICOS 2.1.- MAREAS 2.1.1.- DEFINICIÓN Llámese mareas a la oscilación periódica del nivel del mar originada principalmente por los astros. 2.1.2.- CLASIFICACIÓN Las mareas se clasifican en tres tipos:   

Astronómicas Meteorológicas Hidráulicas

Mareas astronómicas Se dividen en diurnas, semidiurnas y mixtas. Las primeras se caracterizan por presentar un pleamar y un bajamar durante un día lunar, que equivale a 24 horas y 50 minutos. La semidiurna se caracteriza por presentar dos pleamares y dos bajamares en un día lunar y las mareas mixtas se caracterizan por presentar dos bajamares y un pleamar o dos pleamares y un bajamar durante un día lunar. Pleamar Máxima altura que presenta la superficie del mar durante una marea. Bajamar Mínimo nivel que alcanza la superficie del mar durante una marea. Mareas vivas Se presentaran cuando se alinean sobre el mismo eje los astros sol, luna y tierra, presentándose durante la luna llena y luna nueva. Dentro de estas existen dos valores máximos ocurridos en el equinoccio de primavera y otoño, es decir, cuando los astros se alinean en el eje del ecuador, a mayor amplitud se tienen mayores volúmenes de agua. Mareas muertas También conocidas como cuadráticas se presentan cuando la luna y la tierra tienen un ángulo de 90° con respecto al sol y en las fases de cuarto menguante y cuarto creciente, ocurriendo un menor volumen de corrientes. Marea equinoccial Nivel extra que presenta el nivel del mar cuando se presenta el equinoccio más algún otro astro que se alinea. De Jesus Diego Leslie Joana

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Mareas meteorológicas Es un aumento que registra el nivel del mar a consecuencia de un fenómeno meteorológico como lo son viento y lluvia. Cuando el viento sopla en un cuerpo de agua, generalmente mar adentro, la superficie del cuerpo de agua registra una sobreelevación adicional. Cuando en un cuerpo de agua se genera un ciclón, traerá como consecuencia una sobreelevación en el nivel del mar. Mareas hidráulicas Aumento extra que se registra en la superficie del mar cuando convergen dos franjas de tierra en presencia de oleaje ocurrida en marea astronómica. 2.1.3.- NIVELES DE MAREA MÁS UTILIZADOS EN INGENIERÍA CIVIL A continuación se enlistan y describen los niveles de marea más empleados: Nivel Medio del Mar (NMM).- Promedio de las alturas horarias en un periodo de observación y sirve de referencia para dar las alturas a poblaciones y principales montañas del mundo. Nivel de Pleamar Medio (NPM).- Promedio de todos los pleamares registrados en un periodo de estudio; cuando es marea tipo diurna se calcula tomando la pleamar más alta durante el día, lo que equivale en este caso que la pleamar media sea igual a pleamar media superior. Nivel de Pleamar Media Superior (NPMS).- Promedio de las elevaciones mas altas y que se registran en el periodo de observación, este nivel sirve de referencia para dar la cota de coronamiento de la capa núcleo de un rompeolas, así mismo también servirá para las pantallas de atraque de los muelles. Nivel de Pleamar Máximo Registrado (NPMR).- Sirve de referencia para delimitar la zona federal, misma que sirve de resguardo para evitar inundaciones. Se puede dar por efectos meteorológicos. Altura Máxima Registrada (AMR).- Se presenta por efectos de sismo o tsunami.

2.1.4.- EQUIPO DE MEDICIÓN REGLA DE MAREAS Se deben de colocar en lugares de poco oleaje, de fácil acceso y de tomo de lectura. INSTRUMENTOS Estaciones primarias y secundarias De Jesus Diego Leslie Joana

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Mareómetros o reglas de marea (lecturas a cada hora)

MAREÓMETRO Mareómetro o mareógrafo es el aparato que sirve para medir o registrar las mareas, se suele situar en las entradas de los puertos para orientar e informar a los barcos de la disposición de calado existente. Forman parte de las redes de meteorología y oceanografía para la ayuda a la navegación marítima. Según el fenómeno utilizado para realizar la medida se pueden distinguir diferentes tipos de mareómetros: 

Mareógrafo Andera, llamados también mareógrafos de presión, obtienen el nivel del mar a partir de la medida de la presión hidrostática. Esta medida está influenciada por la presión atmosférica y es necesario, a no ser que el propio medidor lo realice, efectuar la corrección correspondiente.  Mareógrafo Sonar, llamado también acústico SONAR usa el principio de medición de distancia por el eco de un sonido. Suele estar compuesto por un emisor - receptor de ultrasonidos colocado a una distancia de la superficie del agua y mediante la medición del tiempo que tarda en llegar el eco de una señal que ha mandado determina el nivel de la marea. Este dato, junto con la fecha y la hora es guardado o enviado a un sistema de análisis.

MAREÓGRAFOS   

Mecánicos Eléctricos Electrónicos

EQUIPOS DE PRESIÓN 

Mareógrafos tipo Andera

Obtienen el nivel del mar a partir de la presión hidrostática. 

Mareógrafo sonar o acústico

Suele estar compuesto por un emisor y un receptor ultrasónico colocados a una distancia de la superficie del agua, registrando el tiempo que tarde en llegar la señal que ha emitido el nivel del agua conjuntamente trabajando con una cinta de papel que registra fecha y hora.

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2.2.- VIENTO 2.2.1.- DEFINICIÓN Se define a los vientos geográficamente como masas de aire que circulan casi superficialmente a la superficie terrestre. 2.2.2.- CLASIFICACIÓN Los vientos pueden clasificarse en tres grupos:  Vientos regulares o constantes  

Vientos periódicos Vientos irregulares

VIENTOS REGULARES Se caracterizan por soplar casi siempre en la misma dirección, como por ejemplo, los vientos alisos y contralizos. Los vientos alisos son vientos que soplan de los polos hacia el ecuador y alcanzan velocidades de hasta 10 km/hr. Los vientos contralizos son vientos cálidos que circulan del ecuador hacia los polos y alcanzan velocidades de hasta 25 km/hr. VIENTOS PERIÓDICOS Se caracterizan por cambiar el sentido de su dirección en función de las estaciones del año, incluso durante el día y la noche. Por ejemplo: La brisa diurna y nocturna; la primera por la mañana la tierra se calienta mas rapido que el mar y por ello los vientos soplan del mar hacia la tierra. En la brisa nocturna, la tierra se enfría más rápido que el mar y el viento sopla de la tierra al mar.

VIENTOS IRREGULARES Estos no obedecen alguna dirección específica como por ejemplo: Ciclones, huracanes, etc.

2.2.3.- FUERZAS QUE GENERAN VIENTO La gran capa atmosférica es atravesada por las radiaciones solares que calientan el suelo, el cual, a su vez, calienta el aire que lo rodea. Así resulta que éste no es calentado directamente por los rayos solares que lo atraviesan sino, en forma De Jesus Diego Leslie Joana

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indirecta, por el calentamiento del suelo y de las superficies acuáticas. Cuando el aire se calienta, también se dilata, como cualquier gas, es decir, aumenta de volumen, por lo cual asciende hasta que su temperatura se iguala con la del aire circundante. A grandes rasgos, las masas de aire van de los trópicos al ecuador (vientos alisios, que son constantes, es decir, que soplan durante todo el año), donde logran ascender tanto por su calentamiento al disminuir la latitud (en la zona intertropical) como por la fuerza centrífuga del propio movimiento de rotación terrestre, que da origen a su vez a que el espesor de la atmósfera en la zona ecuatorial sea el mayor en toda la superficie terrestre. Al ascender, se enfrían, y por las altas capas vuelven hacia los trópicos, donde descienden por su mayor peso (aire frío y seco) lo cual explica la presencia de los desiertos subtropicales y la amplitud térmica diaria tan elevada de los desiertos (en el Sáhara es frecuente que temperaturas de casi 50º durante el día, por la insolación y la falta de nubes, se vea contrastada con temperaturas muy bajas durante la noche. Otras fuerzas que mueven el viento o lo afectan son la fuerza del gradiente de presión, el efecto Coriolis, las fuerzas de flotabilidad y de fricción y la configuración del relieve. Cuando entre dos masas de aire adyacentes existe una diferencia de densidad, el aire tiende a fluir desde las regiones de mayor presión a las de menor presión. En un planeta sometido a rotación, este flujo de aire se verá influenciado, acelerado, elevado o transformado por el efecto de Coriolis en cualquier punto de la superficie terrestre. La creencia de que el efecto de Coriolis no actúa en el ecuador es errónea: lo que sucede es que los vientos van disminuyendo de velocidad a medida que se acercan a la zona de convergencia intertropical, y esa disminución de velocidad queda automáticamente compensada por una ganancia en altura del aire en toda la zona ecuatorial. 2.2.4.- DIAGRAMAS DE LENZ Son representaciones vectoriales de las características del viento impresas o plasmadas en una rosa de vientos

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2.2.5.- FASES DE UN HURACÁN Los huracanes se clasifican de acuerdo a las siguientes fases:   

Perturbación Depresión tropical Tormenta tropical

Se generan cercanos a las latitudes 5° a 7° Norte, cuando el agua del mar alcanza los 26.5°C, la primera fase tiene el nombre de perturbación que se presenta con lluvia y ráfagas de viento de 30 a 60 km/hr, con una duración de 4 a 6 hrs hasta que se desvanece, más si persiste en el mar y se alimenta de nuevas zonas de alta presión, esta da origen a una depresión tropical, la cual se presenta en forma de lluvia intensa y ráfagas de viento de 60 a 90 km/hr, con dirección hacia la costa la cual se desvanece cuando impacta la costa y cerros altos, mas si persiste en el mar encontrando zonas de alta presión, esta se fortalece dando origen a una tormenta tropical, esta se presenta con lluvia muy intensa y ráfagas de viento de 90 a 115 km/hr, ya presenta movimiento contrario a las manecillas del reloj y dirección hacia la costa, con duración de 12 a 48 hrs de lluvia ininterrumpidas. En esta fase se impide el paso a la navegación de embarcaciones menores. HURACÁN, CICLÓN O TIFÓN Se presenta con lluvias de muy alta intensidad y vientos superiores a los 115km/hr, se mide la escala saphire-simpson que va de grado 1 a grado 5.

Escala saphiresimpson 1

Velocidad (km/hr)

Características

118.1 – 154 154.1 – 178 178.1 – 210

Inundaciones en zonas bajas, caída de árboles pequeños. Caída de tejados y ventanas inundaciones seberas y desprendimiento de árboles. Grietas pequeñas en construcciones, trepidación de estructuras pequeñas y daños por inundaciones en zonas de riego. Erosión en playas, daños grandes por inundaciones en zonas de riego, daño inminente en sistemas de agua potable y sanitarios. Se acentúan todas las anteriores.

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210.1 – 250

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>250

2.3.- CORRIENTES 2.3.1.- CLASIFICACION Las corrientes se clasifican en cuatros grandes grupos: A) Corrientes hidráulicas B) Corrientes rotatorias De Jesus Diego Leslie Joana

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C) Corrientes reversibles D) Corrientes por oleaje ( zig-zag) CORRIENTES HIDRÁULICAS Estas corrientes son provocadas cuando la ola incide en la costa con un ángulo de desviajamento generando con el choque entre la costa y la resaca un movimiento en la arena en zigzag. CORRIENTES ROTATORIAS Estas se presentan en sentido longitudinal a la costa por el tiempo en que llega el pleamar de un punto a otro. CORRIENTES REVERSIBLES Se presentan en bahías o ensenadas también por el efecto de la entrada de pleamar originando una corriente transversal en dirección a la costa. V= 40(RHI)^0.5 + 5 [(n+b) – D^0.5] 2.3.2.- CORRIENTES POR DENSIDAD Y TEMPERATURA CORRIENTES POR DENSIDAD Corrientes de densidad, se presentan en las zonas de contacto de dos masas de agua con distinta densidad, por lo general debido al encuentro de aguas de distinta temperatura aunque esta idea puede dar origen a cierta confusión, ya que la mayor densidad del agua se presenta a 4º C y casi siempre pensamos que las aguas frías son más densas, lo cual es cierto pero sólo hasta que alcanza la temperatura indicada. Este intercambio de aguas de distinta densidad pueden presentarse en tres áreas de contacto: 1. En los estrechos entre mares u océanos distintos, como sucede en el Estrecho de Gibraltar, las aguas del Atlántico se introducen al Mediterráneo como una cuña por su mayor densidad, mientras que las del Mediterráneo, generalmente más cálidas, pasan hacia el Atlántico por arriba por su menor densidad. En este caso, las aguas del Atlántico tienen un volumen muy superior a las del Mediterráneo, porque este mar es deficitario en agua debido al clima más seco y a la fuerte evaporación de sus aguas. Los estrechos daneses, en cambio, intercambian agua del mar del Norte con la procedente del Mar Báltico pero en forma distinta, ya que el mar Báltico tiene un superávit de agua que sale hacia el mar del Norte, principalmente por el canal que separa Dinamarca con Suecia, es decir, junto a las costas de este último país. 2. A lo largo del ecuador, donde las corrientes frías pueden encontrarse junto a corrientes más cálidas con la misma dirección este a oeste, pero de otro hemisferio. En este caso, a lo largo del ecuador existe una misma corriente ecuatorial pero donde coexisten aguas de muy distinta temperatura, como puede verse en el cartograma de las temperaturas superficiales del Océano Pacífico.

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3. A lo largo del Círculo Polar Ártico, donde las corrientes procedentes del Océano Ártico hacia el sur son de aguas muy frías (menos de 4 ºC) y por lo tanto son superficiales al tener menor densidad (recordemos que la mayor densidad del agua se presenta en torno a los 4 ºC). De hecho, la corriente de Groenlandia Oriental trae hacia el sur una gran capa de hielo flotante, lo que explica que la costa oriental de Groenlandia esté prácticamente despoblada. En cambio, en la costa occidental de Groenlandia emergen aguas profundas que, por definición, tienen una temperatura en torno a los 4 ºC, lo que explica que sea una costa libre de hielos y, en consecuencia, concentre la casi totalidad de la población de Groenlandia.

CORRIENTES POR TEMPERATURA Una clasificación sugerida de estos movimientos proviene de la temperatura de las masas de agua que se desplazan en cada uno de dichos movimientos:

A) Cálida: flujo de las aguas superficiales de los océanos que tiene su origen en la Zona Intertropical y se dirige, a partir de las costas orientales de los continentes (América del Norte y Asia) hacia las latitudes medias y altas en dirección contraria a la rotación terrestre, como por ejemplo la Corriente del Golfo o la de la Kuroshio o Corriente del Japón. En el hemisferio sur, estas corrientes son casi inexistentes, por la configuración de las costas y por el hecho de que en las latitudes de clima templado y frío no existen casi tierras. B) Fría: flujo de aguas frías que se mueven como consecuencia del movimiento de rotación terrestre, es decir de este a oeste, a partir de las costas occidentales de los continentes por el ascenso de aguas frías de grandes profundidades en la zona intertropical y subtropical. Ejemplos de corrientes frías: la de Canarias, la de Benguela, la de Humboldt o del Perú, y la de California, todas ellas en las costas occidentales de los continentes de la zona intertropical y subtropical. Las corrientes de Oyashio (en el océano Pacífico) y la de Groenlandia o corriente del Labrador, también se producen por el ascenso de aguas frías y podrían definirse como una compensación al efecto de las corrientes cálidas cuando alcanzan las altas latitudes en las costas occidentales de los continentes. Estas corrientes frías sólo se presentan en la zona ártica ya que la zona antártica es mucho más uniforme y solo tiene una corriente continua circumpolar en la que no existe un ascenso de aguas frías provocado por el relieve submarino. Por lo que se señala arriba, la corriente circumpolar antártica presenta aguas superiores a 4º en primer lugar, porque son superficiales y en segundo lugar, porque absorben cierta cantidad de radiación solar por el hecho de desplazarse permanentemente en la misma dirección y sin el ascenso de aguas frías por recorrer un círculo casi completamente sin tierras. En este sentido, la circulación antártica es relativamente sencilla: un giro perpetuo de 360º alrededor de la Antártida y a cierta distancia de este continente, que sirve de De Jesus Diego Leslie Joana

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barrera tanto a las aguas cálidas procedentes de la zona intertropical (a diferencia de la corriente del Golfo en el océano Atlántico Norte y la de Kuroshio en el Pacífico Norte), como a los icebergs procedentes de los hielos antárticos (a diferencia también de Atlántico Norte, donde la corriente fría de Groenlandia puede llegar a traer icebergs a latitudes más bajas del noreste de los Estados Unidos y del Este de Canadá (latitudes similares a las de Francia y el Reino Unido). La corriente de Groenlandia Occidental o corriente del Labrador fue la responsable del desplazamiento del iceberg que ocasionó el naufragio del Titanic en abril de 1912, unos 1500 km al este de Nueva York y casi a la misma latitud que esta ciudad (lugar del hundimiento del Titanic). 2.3.3.- CORRIENTES HIDRÁULICAS Estas corrientes son provocadas cuando la ola incide en la costa con un ángulo de desviajamento generando con el choque entre la costa y la resaca un movimiento en la arena en zigzag. 2.3.4.- PRINCIPALES CORRIENTES DEL MUNDO OCÉANO ÁRTICO A) Corriente de Groenlandia oriental B) Corriente de Noruega

OCÉANO ATLÁNTICO A) B) C) D) E) F) G) H) I) J) K) L) M) N) O) P) Q) R) S) T) U)

Corriente de las Antillas Corriente del Atlántico Norte Corriente del Atlántico Sur Corriente de Benguela Corriente de Brasil Corriente del Cabo de Hornos Corriente de las Canarias Corriente del Caribe Corriente Ecuatorial del Norte Corriente Ecuatorial del Sur Corriente del Golfo Corriente de Groenlandia Occidental Corriente de Groenlandia Oriental Corriente de Guinea Corriente de Labrador Corriente de Madagascar Corriente de las Maldivas Corriente del Norte de Brasil Corriente de Noruega Corriente de Portugal Corriente de Spitzbergen

OCÉANO PACÍFICO A) Corriente de Alaska B) Corriente de las Aleutianas De Jesus Diego Leslie Joana

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C) D) E) F) G) H) I) J) K) L) M) N)

Corriente de Australia Oriental Corriente de California Corriente de Cromwell Corriente Ecuatorial del Norte Corriente Ecuatorial del Sur Corriente de Humboldt Corriente de Kamchatka Corriente de Japón Corriente de Mindanao Corriente del niño Corriente de Oyashio Corriente del Pacífico Norte

OCÉANO ÍNDICO A) B) C) D) E) F) G)

Corriente de las Agujas Corriente de Australia Occidental Corriente Ecuatorial del Sur Corriente del Este de Madagascar Corriente del Monzón Corriente del Mozambique Corriente de Somalia

OCÉANO ANTÁRTICO A) Corriente Antártica B) Corriente Circumpolar Antártica C) Giro Weddell

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2.3.5.- EQUIPOS DE MEDICIÓN DE CORRIENTE A) CORRIENTOMETRO.- Este instrumento mide simultáneamente la velocidad y la dirección de la corriente sabiendo que la corriente se mide en dirección hacia donde va a la inversa del viento a diferencia del corrientografo que solo proporciona magnitudes. B) FLOTADORES.- Se usan mínimo seis flotadores unidos por un tramo de cuerda de zoom y sirve para sujetar los flotadores así como una brújula que indicara el sentido hacia donde van las corrientes. La velocidad se obtiene registrando el tiempo en que tarda en ponerse tenso el cordón de 20 m. C) CORRIENTOGRAFO.- Mide exclusivamente la intensidad en dirección a una sola de ellas, tienen una autonomía de 8 días. D) PINTURAS A BASE DE COLORANTE O CONFETI E) FOTOGRAFÍAS AÉREAS

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2.4.- OLEAJE 2.4.1.- DEFINICION, NOMENCLATURA Y CARACTERÍSTICAS El viento es responsable de la generación del oleaje que se desplaza sobre la superficie del agua y que juega un rol muy importante en la modificación de la línea costera. Si observamos el mar durante una tormenta, su superficie parece estar en un estado de confusión y es difícil apreciar que entre el desorden es posible detectar los diferentes trenes de olas que allí se generan. Las olas son movimientos ondulatorios, oscilaciones periódicas de la superficie del mar, formadas por crestas y depresiones que se desplazan horizontalmente. Para el estudio de las olas, éstas se dividen en: olas de agua profunda, que no están influenciadas por el fondo, se mueven independientemente de él y; olas costeras en que por disminución de la profundidad del agua, su forma y movimiento están afectados por el fondo. Las olas se caracterizan por su: longitud de onda, período, pendiente, altura, amplitud y velocidad de propagación, variables físicas y geométricas que se definen a continuación:

Longitud de onda (L): es la distancia horizontal entre dos crestas o dos depresiones sucesivas. Período (T): es el tiempo, contado en segundos, entre el paso de dos crestas sucesivas por un mismo punto. Altura (H): distancia entre la cresta de la ola y el nivel medio del mar. Pendiente: relación entre la altura y la longitud de onda (H/L). Amplitud (A): distancia entre la cresta y el valle de la ola. Velocidad de propagación: V= Longitud de onda/Período

Como las olas son muy variables para analizarlas y describirlas se usan métodos estadísticos. Así, para la altura, normalmente se refiere a la altura significativa, esto es el promedio de 1/3 de las olas más altas observadas en una serie en un período de tiempo determinado. En el océano Atlántico la altura significativa de las olas es de dos metros. De Jesus Diego Leslie Joana

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2.4.2.-CALCULO DE ALTURA DE LA OLA La altura de las olas que se presentan en una zona en estudio es de suma importancia para la construcción y diseño de una obra marítima, ya que con ella se determinará la altura de las obras que protegerán a un puerto. Para el cálculo de esta se emplean los métodos de oleaje estadístico, el método SMB y el método de oleaje, los cuales se explican a continuación. 2.4.2.1.- OLEAJE ESTADÍSTICO

Aparte del análisis determiniś tico del oleaje basado en la teoria ́ de ondas, conceptos como el espectro de frecuencias, y de significante, entre otros permitieron explicar la irregularidad y variabilidad del oleaje desde el punto de vista estadiś tico y por lo tanto sentaron la base para la aparición de los actuales modelos de generación de oleaje. Los principales avances en el análisis estadiś tico de oleaje, considerado como el estudio de las propiedades que describen su variabilidad en el espacio y en el tiempo, al igual que muchos de los principales desarrollos tecnológicos actuales tuvieron como principal motivación la guerra. En la década entre 1940 y 1950, al finalizar la II Guerra Mundial, los esfuerzos para predecir las condiciones de oleaje en los desembarcos aliados, llevaron al desarrollo de la teoria ́ de las funciones aleatorias y matemática estadiś tica que aportaron una poderosa herramienta para la descripción del oleaje como un fenómeno aleatorio. Los primeros en reconocer la irregularidad de las olas del océano y la necesidad de incorporar este concepto en el pronóstico de oleaje fue un grupo de oceanógrafos liderados por Pierson (1952). Para ello introdujeron el concepto de espectro de ola como herramienta básica para describir dicha irregularidad. Según Pierson et al. (1952), la irregularidad del océano debida a los grupos de olas producidas por el viento al soplar sobre la superficie del mar y que viajan unas sobre otras con diferentes frecuencias y amplitudes ó al oleaje formado por grupos de olas provenientes de diferentes zonas de generación que interactúan entre si,́ podia ́ representarse mediante el concepto de espectro de frecuencia. 2.4.2.2.- MÉTODO SMB

A lo largo de todas las costas, las olas representan la mayor fuente de energia ́ en la zona litoral (nearshore), parte de la energia ́ que llega a la costa es reflejada y devuelta hacia el mar abierto, y el resto (la mayoria ́ ) se transforma para generar corrientes costeras y transporte de sedimentos y es, en última instancia, la fuerza que dirige y domina los cambios morfológicos a lo largo de este espacio de transición entre el mar y la tierra. Este es uno de los motivos por lo que el conocimiento de las fuerzas que generan las olas y su dinámica es fundamental para entender la morfologia ́ costera y gestionar las actividades y procesos que sobre ella se asientan. Las teoria ́ s de olas, formulaciones matemáticas que determinan los cambios en las propiedades de las olas (altura, periodo, velocidad de las partić ulas, etc.) cuando estas abandonan las áreas de generación y comienzan a llegar a la costa, y que permiten estimar las caracteriś ticas de las olas en aguas someras a partir de datos de aguas profundas, se remontan al siglo XIX. De esta forma comenzando con los De Jesus Diego Leslie Joana

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trabajos clásicos de Gerstener (1802), Airy (1844), Stokes (1847), Kelvin (1887) y Helmholtz (1888), muchos cientif́ icos, ingenieros y matemáticos han postulado las diferentes formas de movimientos de las olas sobre el océano y sus interacciones con el viento, con variaciones en la complejidad y exactitud, poniéndose de manifiesto que en aguas someras la complejidad de las teoria ́ s aplicables es mayor que en aguas profundas. 2.4.2.3.- OLEAJE

Las primeras técnicas de pronóstico de oleaje se desarrollaron después de la Segunda Guerra Mundial, en las que se usaban relaciones empiŕ icas entre la velocidad del viento y la altura de la ola para obtener caracteriś ticas del oleaje (Sverdrup y Munk, 1947), surgiendo después numerosos estudios basados en los principios que explican las caracteriś ticas y el comportamiento de las olas. El estudio de Pierson et al. (1955) distinguió tres zonas en el análisis del oleaje: el área de generación, de propagación y de extinción en la costa, utilizando por primera vez el concepto de espectro en la expresión de oleaje. Más tarde, Pierson y Moskowitz (1964) desarrollaron el espectro P-M que supuso un avance sobre la técnica de predicción de oleaje. A diferencia de la descripción estadiś tica del oleaje, la descripción espectral se basa en que debido a que las olas superficiales se forman como resultado de los campos de vientos, el cual a su vez fluctúa entre valores medios, las olas superficiales en lugar de ser olas monocromáticas simples, presentan un espectro de alturas, frecuencias y longitudes de onda. El estudio del espectro de olas, por tanto, proporciona una descripción más amplia y detallada de un campo de olas que una única medida de altura de ola y periodo, proporcionando una información más real que el análisis estadiś tico. Los modelos de propagación y pronóstico de oleaje se pueden clasificar, siguiendo el ejemplo de Andrew (1999), en dos grandes grupos; por un lado a) los modelos simples que pueden ser usado de forma rápida y la mayoria ́ de las veces en el mismo sitio de estudio; y b) los modelos complejos siendo estos los que necesitan del uso de un ordenador debido a la incorporación de complejos cálculos matemáticos.

2.5.- FENÓMENOS QUE AFECTAN EL OLEAJE Existen diversos elementos que pueden llegar a afectar el oleaje, desde fenómenos meteorológicos, astronómicos, físicos, etc. Algunos de los más comunes son la De Jesus Diego Leslie Joana

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refracción, difraccion, reflexión y rompiente los cuales se explican a más detalle a continuación. 2.5.1.- REFRACCIÓN Cuando las olas de oscilación se aproximan a la costa y la profundidad del fondo es inferior a la mitad de la longitud de onda de las olas, éstas comienzan a sufrir deformaciones provocadas por la resistencia que ejerce el fondo marino. Una de estas modificaciones a la dirección de propagación de las ondas es la refracción, esto es, el cambio de dirección de la onda colocándose en forma paralela a las curvas de igual profundidad (isóbatas). Cuando ocurre refracción del oleaje la velocidad y la longitud de onda disminuyen, mientras que la pendiente de la ola se exagera haciéndose inestable hasta romper . 2.5.2.- DIFRACCION Cambio de dirección de los trenes de olas debido a la presencia de una saliente rocosa o una isla, por el cual los trenes de olas rodean el obstáculo.

2.5.3.- REFLEXION Re-envío de una onda por un obstáculo, el ángulo de reflexión tiene el mismo valor que el ángulo de incidencia.

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2.5.4.- ROMPIENTE En la naturaleza ocurre un continuo de formas de olas. Sin embargo, se reconocen comúnmente cuatro tipos de olas: derrame, cóncavas, colapsantes y marejadas. Las rompientes de derrame están caracterizadas por un gradual ascenso de la ola hasta que la cresta se hace inestable, resultando en un suave derrame hacia delante de la cresta. Las rompientes cóncavas se distinguen porque la cara de la ola hacia el Shore se hace vertical, se curva sobre sí misma y se vuelca hacia delante y hacia abajo como una masa intacta de agua. En las rompientes colapsantes, solamente la parte de debajo de la cara frontal de la ola se hace vertical y es empujada hacia adelante en un abreviado derrame del movimiento del agua. En rompientes de marejada la cara frontal y cresta de la ola permanecen relativamente suaves y la ola se desliza directamente hacia la playa sin romper. Las rompientes de derrame y cóncavas ocurren en la zona de rompientes, mientras que las colapsantes y de marejada están restringidas a la zona de derrame. La transición de un tipo de rompiente hacia otro es gradual y en zonas naturales de rompientes está a menudo presente una mezcla de tipos de rompientes.

III.- TRANSPORTE LITORAL 3.1.- MÉTODOS DIRECTOS 3.1.1.- ESPIGONES DE PRUEBA Se construyen perpendicularmente en la línea de costa con el único propósito de detener el transporte de la arena y detener el azolve de una obra portuaria. Se construyen con una separación de 300 y 500 m con longitudes que van desde los 50 hasta los 150 m.

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Los materiales empleados básicamente son d materiales pétreos, pudiéndose usar dolos, cubos o tetrápodos. Precio a la construcción de un espigón se sacaran mediciones barométricas y secciones playeras a cada 10 m. Una vez construidos los espigones se hará un programa de levantamiento playero (30, 60 y 90 días) para cruzar la información entre secciones en función del tiempo obteniendo el volumen de arena depositada. Con esto se elabora un programa de dragado preventivo. 3.1.2.- TRAMPAS Y FOSAS DE ARENA Son fosas que se construyen a lo largo de la costa con dimensiones preestablecidas (si el material lo permite) antes y después de la zona de stran, es decir, donde se mueve la arena. Una vez construidas se hace un programa de secciona miento playero (30, 60 o 90 días) observando el material que queda atrapado en las fosas y posteriormente se realizan programas de dragado. 3.1.3.- Trazadores fluorescentes y radioactivos Este método consiste en teñir la arena con pintura fosforescente para posteriormente sembrarla en la arena, es decir, se hecha la arena teñida al mar, para posteriormente realizar brigadas de trabajo y por medio de cronómetros medir el tiempo que tarda en llegar los granos de arena al punto donde se están tomando las lecturas.

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3.2.- MÉTODOS INDIRECTOS 3.2.1.- FORMULAS DEL CRRC Son formulas empíricas de diferentes autores que tienen por objeto cuantificar el volumen de sedimento que pasa por una sección, teniendo como variables la altura de la ola, el ángulo de arribo de la ola a la costa, el coeficiente de refraccion (Kr), la relación de esbeltez, etc. FORMULA DEL LABORATORIO CENTRAL DE HIDRÁULICA, FRANCIA Q= H^2 T f(➰) t(kg/c) Q= volumen de sedimentos (m^3) H= altura de la ola (m) T= periodo de la ola (seg) F(➰)= ángulo de incidencia de la ola en la playa F(➰)= sen 2➰ T= tiempo de acción del oleaje en determinada dirección (seg). K= 3x10^-6 para arenas de 0.2 mm de diámetro 4.5x10^-6 para arenas de 0.3 mm de diámetro 1.8x10^-6 D^0.5 para arenas con un diámetro mayor a 0.3 mm G= gravedad (9.81 m/seg^2) C= relación de esbeltez (h/L)

IV.- OBRAS DE PROTECCIÓN 4.1.- ESPIGONES Un espigón, rompeolas o escollera es una estructura no lineal construida con bloques de roca de dimensiones considerables, o con elementos prefabricados de hormigón, (cubos, paralelepípedos, dolos y tetrápodos o quadrípodos), son colocados dentro del agua, en ríos, arroyos o próximos a la costa marítima, con la intención de aumentar

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el flujo en varias direcciones determinadas, reducir el oleaje o evitar la decantación de arena. El comportamiento de los espigones en la costa marítima está influido por una gran cantidad de factores, lo que hace que sea muy difícil predecir con buena aproximación los efectos que éste pueda tener en la práctica. Por este motivo es muy importante ensayar el comportamiento de este tipo de estructuras marinas en modelos reducidos. ESPIGONES EN PUERTOS Se ponen espigones en los puertos para la preservación de los sargos y que no sean arrastrados. También suelen ponerse una especie de espigón en muelles comerciales -como es el caso del puerto comercial de Gibraltar-, en estos espigones, los buques atracan y las personas son trasladadas a tierra por un ferry, en este tipo de espigones, suelen atracar para realizar descansos, hacer revisiones o inspecciones o realizar el repostaje de carburantes

4.2.- ESCOLLERAS Los muros de escollera son los formados por grandes bloques de roca, obtenidos mediante voladura, o escollera, de peso superior a 250 kg y de forma más o menos prismática. Para este tipo de muros es recomendable la utilización de piedra caliza, debiendo cumplir una serie de requisitos en cuanto a peso específico, resistencia a compresión simple, contenido en carbonato cálcico, etc. También sería posible la utilización de otro tipo de rocas pero se debería realizar un estudio más detallado para garantizar que cumplen los requisitos de estabilidad e inalterabilidad. Este tipo de muros no requerirán ningún sistema de drenaje, debido a que este se produce de manera natural a través de los orificios dejados en la escollera. Si que será necesario disponer en el trasdós del muro un material granular filtrante de tamaño máximo menor de 15 centímetros. Sistema constructivo Las fases en la construcción de un muro de escollera son dos: cimentación y colocación de los bloques de escollera.

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Fase de cimentación: la cimentación de un muro de escollera se realiza mediante el vertido de hormigón pobre entre los huecos de la escollera situada bajo la rasante del muro. Con este vertido de hormigón se persigue dar mayor rigidez a la cimentación, unificando los asientos y facilitando la redistribución de las tensiones del terreno.La zapata presentará una sobre excavación y una profundidad mínima de un metro, dependiendo de la capacidad portante del terreno. Fase de colocación de los bloques de escollera: los bloques de piedra se colocarán de forma estable, manteniéndose en todo momento una contra inclinación respecto a la horizontal de 1:3. El margen de abertura entre los bloques no deberá superar en ningún punto los doce centímetros. Una correcta colocación proporcionará densidades aparentes próximas a las 2 t / m3, alcanzando así una adecuada resistencia al vuelco y al deslizamiento. En su colocación, cada bloque se apoyará en su cara inferior en al menos dos bloques, manteniendo contacto con sus bloques laterales adyacentes, con el fin de asegurar así la mejor trabazón posible. A medida que se vayan colocando las diferentes hiladas, se irá colocando el relleno granular en el trasdós, no siendo su ancho inferior a un metro. Con la colocación de este material en el trasdós se consigue lo siguiente: Reparto más uniforme de los empujes del terreno sobre la escollera. Reducción de los empujes sobre el muro. Garantizar el correcto drenaje del muro facilitado por los huecos en la escollera. Evitar la salida de material arcilloso a través de la escollera y el aforamiento del agua en la superficie del paramento. Plataforma de trabajo para posicionar la maquinaria en muros de mediana o gran altura. La construcción del muro depende de tres factores:   

Potencia de la máquina y capacidad del cazo. Tamaño de los bloques de escollera. Duración del ciclo básico.

4.3.- ROMPEOLAS Un rompeolas es una estructura costera que tiene por finalidad principal proteger la costa o un puerto de la acción de las olas del mar o del clima. Son calculados normalmente, para una determinada altura de ola con un periodo de retorno especificado. El cálculo y De Jesus Diego Leslie Joana

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diseño de una estructura marítima de este porte, así como de diques, muelles, y otras estructuras marítimas, es diseñado por especialistas en ingeniería hidráulica. Estas son estructuras de material pétreo Por su disposición en planta se dividen en:   

Convergentes Paralelos a la costa Oblicuos

Por su amortiguamiento al oleaje:  Parcial ( sumergibles, neumáticos, flotantes e hidráulicos)  Total ( sección transversal, vertical o mixta) Por su construcción y materiales pueden ser:  Roca  Concreto ELEMENTOS DE UN ROMPEOLAS

SELECCIÓN DEL NÚMERO DE CAPAS Ya que un rompeolas se construye en tres capas ( capa núcleo,secundaria y coraza). La elección del número de capas se hace en la capa coraza que en función del peso de los elementos y la forma se realiza de dos capas cuando es superficie rugosa e irregular y de tres o más cuando es roca lisa.

V.- DIMENSIONAMIENTO DE ROMPEOLAS ELEVACIÓN Y ANCHO DE LA CORONA DE LA CAPA CORAZA

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El ancho de la corona dependerá de las características constructivas del rompeolas recomendándose como mínimo la siguiente expresión. B= Nk➰( wc/ys)^0.33 B=ancho de la corona N= numero de elementos por capa K➰= coeficiente de capa Wc= peso de la coraza (ton) Ys= peso volumétrico ESPESORES DE LA CAPA CORAZA Y CAPA SECUNDARIA E= Nk➰( wc/ys)^0.33 E= espesor promedio de cada capa ELEVACIÓN MÍNIMA DE LA CORAZA Los elementos que componen la coraza deberán tenderse talud abajo como mínimo 1.5 H (altura de diseño), cuando la estructura este desplantada a una profundidad d > 1.50 Hd. Tomando como referencia el nivel de bajamar. ELEVACIÓN DE LA CAPA NÚCLEO Se tendrá que tomar como referencia el nivel de pleamar máximo, evitando que sea expuesto a la marejada cuando el nivel del mar alcance alturas mayores.

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