REACTIVOS DE HIDRÁULICA MARÍTIMA (TERCER PARCIAL) 1. ¿Qué es el transporte de sedimentos? R.Es el fenómeno que se lleva a cabo en una playa, por medio del cual las partículas solidas de que esta compuesta se transportan a lo largo de ella. 2. ¿Para qué es importante el estudio del transporte de sedimentos? R. En ingeniería de costas sirve para predecir el acarreo litoral, diseño de protecciones costeras y puertos. En el dragado es importante en problemas de succión, transporte y depósito del material obtenido. Sin embargo, el principal objetivo del estudio de este transporte es predecir si se tendrá una condición de equilibrio o existirá erosión o deposito. 3. ¿Qué causas provocan el transporte de sedimentos en las costas? R. Las corrientes y el oleaje, ya que provocan esfuerzos cortantes sobre los sedimentos sólidos y hacen que sean transportados en suspensión o por el fondo a distancias mas o menos grandes y depositados en zonas tranquilas. 4. ¿De qué parámetros es función el transporte de sedimentos? R. Gradientes de velocidades en el fluido, turbulencias, geometría del fondo, naturaleza de los materiales, espesor del sedimento en movimiento, porosidad y cohesión de los depósitos y características del fluido entre otras. 5. Escriba las propiedades del agua, que son de importancia en el transporte de sedimentos. R. Algunas de las propiedades relevantes del agua son: PROPIEDADES DEL AGUA Propiedad Símbolo Unidades (SI) Expresión 3 Peso específico Kg/m Densidad relativa Δ Δ = (ρs - ρw)/ ρw 2 Viscosidad cinemática ν m /s ν = η / ρw Viscosidad dinámica η Kg / (m * s) τ = η (δu/δz) Tensión superficial σ Kg / s2 ó N/m ρs: Densidad del agua de mar ρw: Densidad del agua dulce La densidad varía con la temperatura y dicha variación puede ser despreciada en la mayoría de problemas de acarreo litoral. ρw = 1000 kg/m3 ρs = 1026 kg/m3 1 Para la superficie agua/aire: σ = 0.074 N/m a la presión atmosférica. La variación con la temperatura puede ser despreciada. Las viscosidades, dinámica y cinemática son también función de la temperatura y su influencia es significante. Guía Tercer Parcial ACM06 – JUNIO 2012 Martínez Martínez Angélica Guía Tercer Parcial ACM06 – JUNIO 2012 Martínez Martínez Angélica .80 35 0. 7. la ola ascendente transporta sedimentos en dirección de la ola y desciende por la línea de mayor pendiente produciendo un transporte en diente de sierra.72 40 0. ¿Qué métodos se tienen en la medición directa del transporte litoral? R. 9.52 10 1.14 20 1. 2 R. En la parte exterior de la playa. Tamaño. Por medición directa. velocidad de caída. ¿En qué zona de la playa se presenta el transporte litoral? R.T ν 0 1.01 25 0.90 30 0.65 (°C) *(10-2m2/s) 6. Escriba las propiedades del sedimento. Espigones de prueba. 10.31 15 1. cohesión y estado. el sedimento en esa zona (rompiente) sigue un camino análogo al que se tiene en lo alto de la playa y la corriente longitudinal acarrea sedimentos como si fuera una corriente permanente llamándose corriente en la rompiente. ¿Por qué métodos se puede cuantificar el transporte litoral? R. Son principalmente dos: 1° Por el efecto de la ola al precipitarse sobre la parte alta de la playa. 8. que son de importancia en el transporte de sedimentos. Describa brevemente los procesos por los que se efectúa el transporte litoral. fórmulas empíricas o la combinación de ambos.79 5 1. la cual se extiende desde la zona de rompientes hacia mar adentro hasta la distancia en que la superficie del fondo deja de ser agitada por la acción de la ola. Trazadores (Fluorescentes y/o radioactivos) y Fosas de prueba. 2° Debido al rompimiento de la ola y a la corriente longitudinal. R. forma. densidad. La constante de proporcionalidad ha sido calculada por diferentes investigadores y para diferentes alturas de ola tenemos la siguiente tabla: Investigador CERC (Original) Shore Protection Manual (1973) Kanar (1976) Svavsek (1969) Delft University of Technology Program Coeficiente 0.039 Altura de ola Característica Hsig Hrms Hsig Hsig Hrms Observaciones 3 Hsig= Altura de ola significante. Esta basada en datos de Kalinske . 13.S. Bonefille (1965).014 0. Ea = Eo krbr sinφbr cosφbr Eo: Flujo de energía en aguas profundas en la dirección de propagación de la ola. Algunas de las limitaciones de esta fórmula son: No da la distribución del transporte en la zona de rompiente.A. Relaciona el transporte con la componente del flujo de energía sobre la playa y un coeficiente de proporcionalidad obtenido experimentalmente en modelos reducidos y en la naturaleza.039 0.).11. Ea: Componente del flujo de energía sobre la costa.5 mm. 12. R. Larras y R.028 0. Φbr: Ángulo entre la cresta de la ola y la costa en la parte exterior de la zona de rompientes. (°) A: Constante de proporcionalidad. Eo = ρ g Ho2 Co /16 Ho: Altura de la ola en aguas profundas (m). para cuantificar el transporte litoral. Guía Tercer Parcial ACM06 – JUNIO 2012 Martínez Martínez Angélica . J. no considera la influencia de la pendiente de la playa y además no están involucrados la acción de otros factores como las corrientes.025 0. en la cual el transporte litoral es determinado en base al efecto combinado del oleaje y la corriente. para cuantificar el transporte litoral. por lo que solo es valida para arenas de 0. ¿Qué fórmulas empíricas para evaluar el transporte litoral conoce? R. no aparece la influencia de la variación del material de fondo. Describa brevemente la fórmula de Bijker.Frijkink.2 a 0. Describa brevemente la fórmula del CERC. Hrms= Altura de ola media cuadrática. Co: Celeridad de la ola en aguas profundas (m/s). R.049 0. La formula Del CERC (Coastal Engineering Research Center. La del Laboratorio Central de Hidráulica de Francia y Bijker. J. Krbr: Coeficiente de refracción en la parte exterior de la zona de rompientes. S= A * Ea Donde: S: Transporte litoral (m3/seg/m). μ: Coeficiente de rizo. τc =v g0. C: Coeficiente de Chezy (m0. tienen la función de fijar la línea de playa. para su estudio se pueden dividir de acuerdo a sus características estructurales y ubicación con respecto a la playa. formando diques entre la playa y el mar. Δ: Densidad relativa del sedimento. 5/c ξ=C fw/2 g fw: Coeficiente de fricción. 16. ya que quedan colocadas justamente en la zona en la que el mar ejerce su influencia. Son obras colocadas paralelamente a la línea de costa en lo alto de la playa. tienen la función de reducir el transporte que se conoce con el nombre de diente de sierra (espigones cortos) o el transporte que se desplaza a lo largo de la zona activa de la playa y el transportado por la corriente litoral. 15. B: Coeficiente adimensional (1977). C= 18 log (12 h/r) r: Rugosidad del fondo (m). bajo los efectos combinados del oleaje y la corriente. B=5 D: Diámetro medio de las partículas (m). Son aquellas que están destinadas a asegurar o proteger una costa contra la acción destructiva de los fenómenos oceanográficos. τcw =τc |1+0. Este tipo de obras llamadas generalmente espigones. ¿Qué es una obra paralelas a la playa y para qué se utilizan? R. (ρs-ρw)/ρw ρ: Densidad del agua (kg/m3). h: Profundidad (m). ¿Qué es una obra aislada o fuera de la costa y para qué se utilizan? R.27 Δ D ρ g) / (μ τcw)| Sb: Transporte de sedimentos por el fondo (m3/m/seg). 5 v/C exp | (-0. Si este obstáculo se encuentra emergido crea entre la playa y el obstáculo una zona de calmas relativa. v: Velocidad media de la corriente (m/seg). Son las obras colocadas frente a la línea de costa.5 (ξUb/v)2| τc: Velocidad de corte debida a la corriente (N/m2). ¿Qué es una obra de protección de costas? R. 4 Guía Tercer Parcial ACM06 – JUNIO 2012 Martínez Martínez Angélica . 17. 5 /seg). donde los sedimentos pueden depositarse. ¿Qué es una obra perpendicular a la playa y para que se utilizan? R. susceptibles de erosionar la playa. g: Aceleración de la gravedad (m/seg2).Sb =B D (g)0. (N/m2). 14. (C/C’ )3/2 τcw: Velocidad de corte. las cuales forman un obstáculo a las corrientes normales a esta. Describa un rompeolas mixto. Los rompeolas para su estudio se pueden clasificar en: R. estos deben ser capaces de garantizar su estabilidad. Colocación directa del relleno. sobre un enrocamiento cuya corona se encuentra cuando mucho al nivel de bajamar. tretápodos.18. usada en comunicaciones y entradas. ¿Qué funciones tienen los rompeolas? R. A. de concreto rellenos con arena o roca. Consisten en una muralla vertical o casi vertical que reposa directamente. en general por cajones. para conservar el equilibrio costero. Alimentación directa en las playas. etc. las zonas de maniobras y las obras interiores contra la acción de los oleajes procedentes de aguas profundas. Los elementos prefabricados pueden tener distintas formas. Están constituidos. sustentados por un enrocamiento. aunque también pueden estar hincados o que descansen en el fondo. en zonas erosionadas. etc. U. dejara de tratarse de un rompeolas mixto para ser un rompeolas a talud con espaldón o parapeto. en todas las zonas a proteger y el “By-passing”. ante estos esfuerzos el rompeolas opone exclusivamente su peso propio y el rozamiento en su base. ganancia de terrenos al mar. 23. el manto más exterior se le denomina coraza. flotantes. más usual. R. usada sobre todo en E. La característica fundamental de estos rompeolas es que las olas se reflejan sobre el en condición de pleamar y rompen contra el o contra el talud en condición de bajamar. bien sobre el fondo del mar cuando la profundidad es poca y el terreno es resistente o. 19.. tribares. Según la Comisión Internacional del Oleaje del PIANC. Los que amortiguan el oleaje (Sumergidos. por un núcleo de enrocamiento (piedras relativamente pequeñas). ¿Qué es una alimentación artificial de arena y para qué se utiliza? R. R. esta protegido por una o varias capas también de enrocamiento pero con tamaños crecientes. que impide la transmisión de la energía dada su baja porosidad. 22. Neumáticos e hidráulicos) y los que impiden el paso del oleaje (De paramento vertical. Están constituidos por una pared vertical formada. R. función de las características de la ola que choca contra la pared. Otras funciones son: Encauzamiento de corrientes. con alimentación intermitente para que así el oleaje. dolos. realizada mediante el surtido del material dragado. La capacidad resistente de la coraza es la que define la capacidad del todo el rompeolas. posteriormente lo extienda de manera paulatina al resto de la zona. 20. a talud y mixtos). Describa a un rompeolas a talud. 21. mediante el apile de material en zonas erosionadas. Los esfuerzos actuantes son la resultante vertical ascendente y la resultante horizontal. siendo los más empleados: cubos. Guía Tercer Parcial ACM06 – JUNIO 2012 Martínez Martínez Angélica 5 . Describa a un rompeolas de paramento vertical. su función esencial es proteger los accesos. cuya función es la de evitar la dispersión del núcleo por la acción del oleaje y que normalmente reciben el nombre de capa secundaria. este a su vez. tiene las siguientes modalidades: Alimentación directa en playas. puede estar constituido por rocas o bien por elementos prefabricados de concreto y este es el que resiste directamente la acción del oleaje. interrupción del transporte litoral. en general. La última capa. Cuando el enrocamiento llegue hasta por arriba de pleamar. Es una nueva forma de defensa costera. Es la elección del talud de la estructura. ¿Qué es la densidad relativa del material Sr y cómo se calcula? R. ¿Qué es la cotα y qué valores se recomiendan? R. Es el coeficiente de trabazón de los elementos de la coraza. ¿Qué es el relamido del oleaje o run up y como se calcula a éste? R. el bordo libre. y se calcula con la fórmula de Hunt: Ru = ξ Hd Para México se utiliza ξ= 0. sin embargo Brandtzaeg (1966). ¿Qué es el Kd de la ecuación y como se determina su valor? R. el run-up. El nivel de bajamar media inferior (NBMI). etc. en otras palabras es el ascenso de la ola sobre el rompeolas.24. Escriba la ecuación anterior. no siendo así para materiales mas ligeros o mas pesados.88<Sr<2. la sobrelevación por tormenta. los valores de kd fueron obtenidos en ensayos de laboratorio.5 30. el nivel de pleamar máxima registrada (NPMR). 27. la altura de ola de diseño. están en función del tipo de oleaje incidente (rompiente o no rompiente) y de la sección del rompeolas que se esté diseñando (morro o cuerpo). y se recomiendan valores de 2:1 en el lado mar y de 1. 25. P= (Hd3 s) / ( kd (Sr-1)3Cotα) 6 26. La estabilidad de la coraza del rompeolas se incrementa en la medida en que sus elementos sean mas pesados. ¿Qué ecuación se utiliza en México para el diseño de los rompeolas? R. Sr = ρs/ρw 28. Es la subida de la ola. La formula de Irribarren modificada por Hudson.5:1 en el lado puerto. R. ¿Qué parámetros se consideran para determinar la cota de elevación de la corona de un rompeolas? R. también varia dependiendo del numero de capas de que se constituya la coraza. Guía Tercer Parcial ACM06 – JUNIO 2012 Martínez Martínez Angélica . 29. para un criterio de no daño. encontró que para un rango de 1.76 lo anterior se cumple.