Fenómenos Oceánicos: Mareas, Oleaje y Límites de Estado en Ingeniería Costera

Las Mareas: Un Fenómeno Oceánico Fundamental

La marea es una onda de largo período que provoca cambios periódicos en la elevación de la superficie del océano en una localidad específica.

Características y Efectos de las Mareas

• Fricción con el fondo oceánico:
  • Ha hecho que la velocidad de rotación de la Tierra disminuya a un ritmo de 2.3 milésimas de segundo cada siglo.
  • Por el principio de conservación del momento angular, esta modificación de la rotación hace aumentar la distancia a la Luna (concretamente 1 cm al año).
  • La Luna nos muestra siempre la misma cara precisamente a causa de este fenómeno que ha modificado su propia velocidad de giro.
• Rangos de marea históricos:
  • En el pasado pudieron ser hasta un orden de magnitud mayor de lo que son ahora, dejando enormes áreas húmedas que fueron esenciales para que las formas de vida acuáticas se adaptaran a la tierra.
• Interacción con otros fenómenos: Experimenta igualmente los efectos del shoaling, la refracción, etc., la fricción y el efecto de Coriolis.
• Previsibilidad: A diferencia del oleaje de viento (de gran aleatoriedad e irregularidad), las mareas son las oscilaciones oceánicas más fáciles de ver y predecir.
• Longitud de onda: Las longitudes de onda pueden igualar la mitad de la circunferencia terrestre; las mareas son, por tanto, las más largas de las ondas oceánicas.
• Propagación en aguas someras: Debido a su largo período, las ondas de marea se propagan como ondas en aguas someras (donde la profundidad relativa es menor que ≈ 0.05), aun en las partes más profundas del océano.
• Cálculo de velocidad: Al ser tan pequeña la profundidad en relación con su longitud de onda, la velocidad a la que se propaga se puede calcular con la expresión de la velocidad para las olas de viento.

Conceptos Clave en Oceanografía y Oleaje

Fetch

El fetch es el área de mar susceptible al viento, el cual crea oleaje. Por ejemplo, el Mediterráneo tiene un fetch pequeño, por eso sus olas son pequeñas.

Oleaje

El oleaje es el espectro de energía asociado a las ondas oceánicas. El análisis espectral sirve para encontrar el rango en el que ocurre la mayor frecuencia.

Elementos de la Teoría del Oleaje

• Perturba la superficie libre.
• Depende del mar.
• Generadas por el viento.
• Tipo de oleaje:
  • Sea (mar de viento).
  • Swell (mar de fondo).
• Flujo oscilatorio (el agua bajo las olas también se mueve).
• Propagación (3 dominios, como se ilustra en un cuadro).

Límites de Estado en Ingeniería Costera

Operative Limit State (OLS) / Estado Límite Operacional (ELO)

La actividad se reduce o suspende debido a fenómenos no relacionados con las obras, como el rebase (overtopping).

Ultimate Limit State (ULS) / Estado Límite Último (ELU)

La actividad se reduce o suspende debido a daños estructurales o colapso estructural parcial/total.