El oleaje es un fenómeno estocástico y por lo tanto su medida requiere muestrear durante un período de tiempo suficientemente largo para “capturar” o representar un estado de mar.

Los parámetros más comunes para describir el estado de mar son la altura de ola, el periodo y la dirección del oleaje, que son valores representativos de las series temporales registradas.

El oleaje es un evento universal físico que ocurre cuando las olas se acercan a la línea costera.

Las olas en aguas profundas (más de la mitad de la longitud de la onda) son partículas de agua se mueven esencialmente en un movimiento circular.

A medida que las olas se aproximan a la orilla, empiezan a "disminuir su profundidad" ya que algunas de las partículas de agua entran en contacto con el lecho marino.

El oleaje es un fenómeno estocástico y por lo tanto su medida requiere muestrear durante un período de tiempo suficientemente largo para “capturar” o representar un estado de mar. Como regla general, es conveniente registrar 100 ciclos de las olas más largas esperables.El estudio de olas tendrá los siguientes objetivos:

• Determinar el clima de oleaje operacional en el sitio de interés del proyecto. • Determinar el oleaje de diseño en el sitio de interés del proyecto.

Identificar y caracterizar la presencia de olas de largo período, cuando lo requieran las características del proyecto (maniobrabilidad de buques, diseños de puertos, agitación de dársenas, entre otros).

EQUIPOS PARA REALIZAR LA MEDICIÓN DE OLEAJES

• Manómetros• Boyas de oleaje• Ultrasonidos• ADCP Teledyne Rd Instruments Workhorse Sentinel Whsw600. • Teledetección satelital• Mareógrafo

• MANÓMETROS:

El manómetro (del gr. μανός, ligero y μέτρον, medida) es un instrumento de medición para la presión de fluidos contenidos en

recipientes cerrados. Se distinguen dos tipos de manómetros, según se empleen para medir la presión de líquidos o de gases. Se emplean manómetros mecánicos de tipo Bourdon o electrónicos, instalados sobre el fondo marino, incluso a varios centenares de metros, capaces de medir la frecuencia y las dimensiones de una ola que pasa sobre el instrumento.Consiste en un tubo metálico, aplanado, hermético, cerrado por un extremo y enrollado en espiral.

• Elementos estáticos:

• Bloque receptor: es la estructura principal del manómetro, se conecta con la tubería a medir, y a su vez contiene los tornillos que permiten montar todo el conjunto.

• Placa chasis o de soporte: unida al bloque receptor se encuentra la placa de soporte o chasis, que sostiene los engranajes del sistema. Además en su anverso contiene los tornillos de soporte de la placa graduada.

• Segunda placa chasis: contiene los ejes de soporte del sistema de engranes.

• Espaciadores, que separan los dos chasis.

Elementos móviles:

1. Terminal estacionario del tubo de bourdon: Terminal móvil del tubo de bourdon: este terminal es sellado y por lo general contiene un pivote que comunica el movimiento del bourdon con el sistema de engranajes solidarios a la aguja indicadora.

2. Pivote con su respectivo pasador.

3. Puente entre el pivote y el brazo de palanca del sistema (5) con pasadores para permitir la rotación conjunta.

4. Brazo de palanca o simplemente brazo: es un extensión de la placa de engranes (7).

5. Pasador con eje pivote de la placa de engranes.

6. Placa de engranes.

8. Eje de la aguja indicadora:

9. Resorte de carga utilizado en el sistema de engranes para evitar vibraciones en la aguja e histéresis

• BOYAS DE OLEAJE:Estos artefactos especializados miden diferentes niveles de olas, para poder informar sobre los mismos a los centros de consulta y a los navegantes que se encuentren en una posición relativamente cercana a las boyas de oleaje. Entre los valores que miden estas boyas de oleaje se pueden mencionar la presión del agua, la fuerza del viento y los niveles y dirección de la marea; incluso pueden predecir con mucha precisión sobre estos datos; acertando en un 90% de los casos.Las boyas oceanográficas tienen como finalidad registrar la altura y periodo de las olas, temperatura superficial del mar, dirección del oleaje entre otros parámetros físicos del océano.

• Boya Triaxys, AXYS Technologies INC.Se clasifican como boyas de seguimiento, es decir, emulan el movimiento del agua para medir el oleaje, o dicho de otra forma, miden el movimiento de las partículas del agua en 3 direcciones ortogonales para derivar los parámetros de oleaje. Las boyas (a diferencia del ADCP) registran seis series de tiempo. Las series son registradas por 3 acelerómetros y 3 giroscopios (sensores angulares de la tasa de giro) y un compás magnético. La señal obtenida es procesada para determinar el alteo, y las componentes este y norte de la velocidad, a partir de las cuales se deriva el espectro de energía del oleaje.

ULTRASONIDO

• Obtención de ultrasonidos emitidos y registrados desde el fondo marino (el registrador recibe los ultrasonidos emitidos hacia arriba y reflejados por la superficie del mar, midiendo, en la práctica, la variación del nivel del mar al paso de una ola)

•

AWAC (ACOUSTIC WAVES AND CURRENTS)

• El AWAC es probablemente el perfilador acústico Doppler más sofisticado, reputado y comúnmente utilizado para obtener perfiles de corrientes y datos de oleaje direccional. Mediante su método de seguimiento acústico de la superficie (Acoustic Surface Tracking, AST) el AWAC toma medidas de oleaje de alta calidad desde 50 m bajo la superficie. Además, el método SUV permite al AWAC ser instalado en una boya sub-superficial si la profundidad total es superior a 50 m. El AWAC equipado con un procesador interno se convierte en una herramienta perfecta en sistemas de observación oceánica en tiempo presente, combinado con módems subacuáticos. La profundidad de fondeo típica de un AWAC es de 5-50 m.

Los perfiladores Aquadopp pueden medir oleaje direccional además de perfiles de corriente. Una función específica del Aquadopp registra datos de presión y las dos componentes horizontales de la velocidad, a 1 ó 2 Hz, en una determinada celda. Estos datos pueden ser usados para la medida de oleaje direccional mediante el conocido método PUV, el cual es aconsejable para profundidades entre 2 y 10 m.

El correntímetro Aquadopp también es conocido por su capacidad para medida de oleaje direccional. Usando el modo “diagnostico” el correntímetro Aquadopp puede realizar ráfagas de muestreo de velocidad y presión, a 1 Hz, con el fin de obtener parámetros de oleaje direccional. Este método es conocido como PUV y es aconsejable en profundidades de entre 2 y 10 m.

Métodos que utiliza el ultrasonido

Ast (ACOUSTIC SURFACE TRACKING)

• Es una medida directa de la superficie sin perder información de las olas mas cortas.• Permite medir olas de mayores profundidades• Funciona como ecosonda invertido.

AST : MOVING AWAY FROM INFERRES ESTIMATES

• Ecosonda invertida mide la distancia de la superficie.• Mide directamente la superficie.• Se puede estimar , Hmax,Tmedio• Instalación más profunda sin sacrificar olas cortas/ de menor período.

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• PASOS EN EL PROCESAMIENTO AST

• Transmite pulsos cortos• Especifíca una ventana de recepción• Discretiza la ventana de recepción en celdas múltiples (2.3 cm)• Aplica un filtro para localizar el echo de superficie• Utiliza interpolación cuadrada

MÉTODO PUV• Este método constituye quizá el primer intento de medir parámetros de oleaje escalares y

direccionales mediante instrumentos instalados en el fondo. Data de la década de 1970 y debido a sus pocos requerimientos en cuanto a instrumentación y procesado, se sigue utilizando actualmente.

• «Su nombre es una descripción del método, ya que se trata de la abreviatura de las 3 variables medidas: presión (P) y las dos componentes horizontales de la velocidad orbital generadas por el paso de las olas (U y V).»

• La toma de datos se realiza a la profundidad donde el instrumento se encuentra fondeado y dado que son referidas a un mismo punto se las conoce como “tripletas”.

• Sobre el método PUV es importante recordar que está limitado a : (a) aguas someras (profundidades de fondeo entre 10 y 15 m) y (b) olas de periodo largo (superiores a 4 s).

• La única forma de mejorar la cobertura de la banda de olas de viento por parte del instrumento es fondearlo en aguas relativamente someras (3 metros de profundidad).

• La razón por la que el método PUV está limitado a cierto periodo mínimo es la dramática atenuación que sufren las señales objeto de medida (presión y velocidad orbital), las cuales son función de la profundidad del fondeo y la frecuencia del oleaje (periodo)

ADCPTeledyne Rd Instruments Workhorse Sentinel Whsw600.• Permite realizar mediciones de oleaje en base a:

- Velocidad de orbitales (componentes U y V).

- Echo-localización de la superficie.

- Variación del nivel del mar (presión).• Posee tecnología de medición en banda ancha.• Mediciones mediante cuatro transductores.• Determina las características de las olas midiendo la velocidad orbital de las partículas de agua, así

como el nivel del agua.• Profundidad máxima de medición de oleaje hasta 30 m (600 kHz).

• Teledetección satelital

El radar altímetro es instalado en un satélite y emite pulsos hacia la superficie del mar. Los pulsos reflejados son captados por un sensor que utiliza la diferencia de señal emitida entre cresta y vientre de una ola. También cabe mencionar la técnica mediante el radar de apertura sintética y el radar de dispersión. O también se puede utilizar el Mareógrafo.

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.

Existen dos tipos:• MAREÓGRAFO AANDERAA• MAREÓGRAFO SONAR

• MAREÓGRAFO AANDERAA: 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.

¿CONSEJOS PARA OBTENER DATOS DE GRAN CALIDAD? • El oleaje es un fenómeno que es muy fuerte en la superficie del mar y muy débil en el

fondo.• El oleaje puede ser descrito a través de un análisis espectral o a través de mediciones

directas de la elevación de la superficie del mar.• El método más efectivo para medir corrientes en el mar es medir el perfil completo de

corrientes desde el fondo hasta la superficie. • Es importante seleccionar en el equipo un muestreo de oleaje adecuado, para que así los

períodos de ola de nuestro interés (o en donde se encuentra la estructura costera) sean medidos correctamente.

• En las zonas portuarias, las ondas u olas solitarias debido al tráfico de barcos son

importantes porque (a) tienen un efecto directo de carga en las estructuras costeras de protección y (b) contribuyen al efecto de erosión en las mismas. Mediciones de oleaje y de corrientes le permitirán a Usted obtener detalles de la potencia hidrodinámica desatada por las estelas de los barcos grandes

POR QUÉ MEDIR OLEAJE Y CORRIENTES EN PUERTO

Gran ayuda para los prácticos del puerto. Ayuda para los barcos que se dirigen al puerto antes de llegar a éste. Determinación de uso de remolcadores, condiciones calma, normal, extrema. Ayuda a la modelación de aportes antropogénicos en el puerto. Sistema de respaldo frente a posibles accidentes durante las maniobras en el puerto. Registro prolongado de medidas para futuros trabajos en el puerto. El equipo puede ser instalado de forma autónoma antes de la construcción. Ayuda durante la construcción.