Transporte Litoral Costero Teor A De Olas

TRANSPORTE LITORAL COSTERO
CAPITULO 3. MECANICA DE OLAS
3.1 Introducción
Las olas generadas por el viento son la principal fuente de energía a la zona litoral, son las
responsables de los procesos de erosión y deposición de sedimentos en las playas, determinando de
esta manera su geometría y composición. Las olas generalmente derivan su energía de las
tormentas en el mar adentro. Una cantidadsignificante de esta energía puede disiparse antes de que
las olas alcancen el lugar de diseño. La energía en la region cercana a la costa ocurre en un rango
amplio de frecuencias. Una distribución aproximada de esta energía se muestra en la Figura 3-1.
Las olas de interés caen dentro de la banda de olas de gravedad (períodos entre 3 y 25 s). La
energía de estas olas forma playas; sortea sedimentosde fondo en la cara de la playa; transporta
materiales de fondo hacia la costa, mar adentro, y paralelo a la costa; y ejerce fuerzas sobre
estructuras costeras. Otros estudios han sugerido que las olas de la banda de infragravedad también
juegan un papel importante en los procesos litorales (e.g., Komar & Holman 1986). El
entendimiento de la acción de las olas es fundamental para la comprensión delos procesos que
tienen lugar en la zona costera. Por ejemplo, la determinación de las condiciones apropiadas de
oleaje es necesaria antes de proceder a la estimación de corrientes y transporte de sedimentos y a la
planeación y diseño de estructuras costeras.
Las olas oceánicas son complejas e irregulares, pero haciendo algunas consideraciones teóricas se
idealizan. Aqui examinaremos brevementealgunas teorías de Oleaje Regular que nos
proporcionarán fórmulas matemáticas simples las cuales pueden aplicarse a las olas del mar.
Veremos las suposiciones envueltas en su formulación y las limitaciones resultantes de su
aplicación.
Las teorías suponen trenes de olas largos, suaves y uniformes de tal forma que pueden generarse
aproximadamente en un laboratorio. Las olas de Swell, distintas a lasdel área de generación, a
menudo se aproximan a esta condición de tal forma que uno podría aplicar las teorías para describir
los movimientos de las olas y la transferencia de energía. Otras veces las olas reales son de crestas
cortas y más aleatorias e irregulares que las tratadas por las teorías. Posteriormente veremos como
este Oleaje Irregular se mide y analiza.
La sección de Oleaje Regulardelinea los principios fundamentales que rigen la mecánica del
movimiento del oleaje, esencial en la planeación y diseño de trabajos en la costa. La sección de
Oleaje Irregular discute las teorías estadísticas y probabilísticas que se aplican.
La descripción detallada de las ecuaciones básicas de la mecánica de olas puede consultarse en
varios libros de texto (por ej, Kinsman 1965; Stoker 1957;Ippen 1966; Le Méhauté 1976; Phillips
1977; Crapper 1984; Mei 1991; Dean & Dalrymple 1991). La sección de Oleaje Regular solamente
ofrece una introducción a la mecánica de las olas, y se enfoca en teorías sencillas de oleaje para
ingenieros costeros. Se discuten métodos para estimar los perfiles de olas superficiales, movimiento

carlos r torres

iio/uabc

4/18/2008

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de las partículas, energía dela ola, y transformaciones del oleaje debidas a la interacción con el
fondo y con estructuras.

Figura 3-1. Distribución aproximada de la energía de las ondas oceánicas superficiales (de Kinsman
1965).

Teorías más Importantes
i) Teoría Lineal de Airy: olas de amplitud pequeña en aguas profundas
ii) Stokes: olas de amplitud finita en aguas profundas, intermedias y someras.
iii) Olas Cnoidales:olas de amplitud finita en aguas intermedias y someras.
iv) Ola Solitaria: crestas aisladas o solitarias de amplitud finita que se mueven en aguas someras.
La teoría de oleaje más sencilla es de primer orden, de amplitud finita o la teoría de Airy, que
llamaremos aqui Teoría Lineal. Muchos problemas ingenieriles pueden manejarse sin dificultad
con esta teoría. Por convenciencia, los métodos de...