Teoría de Airy

Simple y muy útil si:

• Agua homogénea e incompresible (densidad constante).
• Tensión superficial y efecto Coriolis despreciados.
• Presión en la superficie libre del mar uniforme y constante.
• Agua del mar carece de viscosidad.
• No existe interacción del oleaje con ningún otro movimiento marino, el flujo es irrotacional.
• El fondo del mar es fijo e impermeable, su velocidad vertical es nula.
• Amplitud de onda pequeña y su forma es invariable en el tiempo y espacio.
• Las ondas son planas.

Conclusión: las líneas de corriente en un fluido incompresible son paralelas. La ecuación de dispersión relaciona la celeridad con la profundidad y la longitud de onda. El tema puede valer para comprender el agrupamiento del oleaje y sus efectos, como la resonancia en dársenas. Una ola viaja más rápida a mayor periodo. La dispersión implica que las olas se separan en su propagación hacia la costa, ordenándose por sus periodos.

Fenómenos del Oleaje

Resaca

Los fenómenos de resonancia son debidos a las ondas de baja frecuencia, con longitudes de onda del tamaño de una dársena. La energía que entra a través de la bocana se acumula en el interior, amplificando las oscilaciones de las ondas. La resonancia ocurre cuando las frecuencias de excitación de las ondas coinciden con las frecuencias de oscilación de la dársena. Para una dársena media los periodos de oscilación son de minutos. La respuesta de la onda resonante depende de la geometría del puerto (calado y planta) y de su capacidad para disipar la energía. La resonancia presenta movimientos verticales de la superficie libre casi sin corrientes horizontales y grandes velocidades horizontales casi sin desplazamiento vertical. -> problema cargar barcos y amarres. Su origen puede ser por borrascas, viento, por el oleaje incidente y por agrupamiento de olas. Las ondas asociadas a los grupos con grandes variaciones de profundidad, se liberan y adquieren celeridad. Esta onda es la responsable de la resonancia.

Régimen Medio

El oleaje a largo plazo refleja las características climáticas. Se plantea para el año climático medio (+ frecuente, medias) y para periodos de tiempo de aprox. 100 años (+ extremo). Se caracteriza la altura, periodo y dirección del oleaje con un buen volumen de datos. Reproduce el clima + frecuente a través de regímenes medios escalares y direccionales, rosas de oleaje y tablas de contingencia. El Régimen Medio de oleaje es la función de distribución estadística que define el % de tiempo que en el año medio la altura de ola no supera cada valor. Datos de partida de un año (si más mejor) con 75% de validez. Se calcula mediante el histograma acumulado de tiempos de excedencia de cada nivel de altura, por lo que necesitamos las curvas de estados del mar.

Número de Ursell

Parámetro adimensional que clasifica movimientos. Ur = HL² / d³. También se puede definir según amplitud o número de onda. Sirve para definir el régimen de las ondas y ayuda a seleccionar la mejor teoría. Mide la no linealidad del oleaje. Para un oleaje lineal Ur = 0.

Descripción Estadística o Espectral

Según el uso que le demos. Para tener una descripción espectral es necesario disponer de la serie de oleaje, discretizada en un número de puntos lo suficientemente denso para que sea compatible con el cálculo. El análisis espectral se usa en problemas de agitación y resonancia portuaria y en análisis de oleaje (reflexión incl). Problemas de transporte de sólidos se abordan con una descripción estadística direccional por sectores. La descripción estadística para periodos largos y la espectral para estados de mar concretos.

Tipos de Viento

Según su acción pueden ser:

• Constantes: soplan en la misma dirección todo el año pero la intensidad varía.
• Periódicos: invierten su dirección estacional o diariamente.
• Irregulares: carecen de periodicidad.

Según su extensión pueden ser:

• Generales como los alisios en latitudes de 30 a 60 grados, contralisios y los polares, que son constantes.
• Locales como el siroco cálido del sur, el mistral del noroeste y frío y la tramontana del norte y frío, o el lebeche (SO) y jaloque.

Energía y Rotura del Oleaje

Energía del Oleaje

Cada partícula de una ola tiene energía cinética y potencial. En olas regulares L y T son constantes. Ep: viene de considerar que una parte de la masa está encima del seno; Ec: por la velocidad de las partículas debido al movimiento de las olas. Et = Ep + Ec = 1/8(pgLH²). Energía específica es la energía por unidad de superficie. Ee = E/L = 1/8(pgH²).

Flujo de Energía

Es el índice de transmisión de energía en el sentido de propagación de la ola a través de un plano normal a la dirección de avance. La potencia es el flujo de energía medio por unidad de anchura de cresta de ola. P = Ee * Cg (Cg = celeridad de grupo de la ola).

Rotura de Oleaje

Creciente pendiente del fondo, L y T; y baja altura de ola y peralte.

• Spilling: de derrame. Se atenúa poco a poco y pasa a traslación. Rupturas encadenadas, desestabiliza cresta.
• Plunging: cresta adelanta a base. Turbulencias.
• Collapsing: cresta no rompe. Frente se peralta y colapsa, espuma.
• Surging: base adelanta a cresta que se diluye. Ondulada u oscilante, avanza sin romper.

Interacción del Oleaje con la Costa

Refracción

Cambio de dirección de la ola cuando se acerca a poca profundidad. Frente de olas se frena, altura de ola baja, y dirección cambia. A partir de L/2 baja la celeridad y L; T constante. Obedece a la ley de Snell.

Difracción

Dispersión de la energía del oleaje a sotavento de una barrera, aparecen pequeños sistemas de olas en aguas protegidas. Al pasar la ola detrás de la barrera, el frente de olas se pone circular y disminuye su altura; celeridad y L constante.

Reflexión

muy poca pérdida de energía. Ondas incidente+reflejada=onda estacionaria, y queda solo el mov. vertical de altura y energia doble. Variaciones dl nivel de agua Mareas astronómicas, sobrelev. mteorol., tsunamis, resacas, set up,  variac. climaticas y seculares. (T d dias a años).