Caracterización probabilística del oleaje en aguas someras en el litoral continental de Chile central
Fecha
2020-04
Autores
Profesor Guía
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Universidad de Valparaíso
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Departamento o Escuela
Escuela de Ingenieria Civil Oceanica
Determinador
Recolector
Especie
Nota general
Resumen
La altura de ola es un factor relevante en el diseño de estructuras que interactúan con el mar, ya sea en la costa o fuera de ella. En aguas someras, diversas ecuaciones para el
diseño de obras marítimas asumen que la distribución de las alturas del oleaje es del tipo Rayleigh y de esta manera simplifican el problema, a pesar de que publicaciones recientes de Mai, et. al (2010) y Battjes & Janssen (1978) han indicado que esta distribución de probabilidad no siempre se ajusta de manera adecuada en el comportamiento estadístico de las alturas de olas.
Los estudios de distribución de probabilidad de los parámetros de resumen del oleaje, tanto para la altura como el período, usualmente son obtenidos mediante ensayos en modelos físicos y en la mayoría de las investigaciones, no reflejan de manera íntegra las
características del oleaje en las costas Chilenas. De esta manera, surge una brecha en el
conocimiento de esta materia, lo que conduce a realizar una caracterización probabilística del oleaje en aguas someras, basada en datos de campo en diversas ubicaciones a lo largo del litoral chileno.
Para conocer las características estadísticas del oleaje a lo largo de la costa chilena, se
analizaron datos de campo proveniente de series de tiempo de desnivelaciones
instantáneas (entre otros parámetros) de 11 localidades de Chile central, con más de
10 000 estados de mar y un total de 23 605 248 datos.
Toda la información recopilada en campo se adquiere mediante la utilización de
instrumentos tipo Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP), los cuales fueron fondeados en distintos puntos de la costa chilena por terceros. Esto permitió conocer las condiciones de oleaje entre los años 2012 y 2017, en la franja litoral comprendida entre las regiones de Tarapacá y Los Lagos a una profundidad entre 11 a 21 metros.
Las series de tiempo de desnivelaciones instantáneas tuvieron una duración de 20 a 30
minutos, con estados de mar cada 3 horas durante 30 días en algunos casos, mientras que en otros de 60 a 90 días. Estas series de tiempo fueron procesadas mediante un algoritmo matemático de diseño propio creado en el software Matlab, obteniendo alturas, períodos y espectros del oleaje, entre otros parámetros de interés para el autor. Esto permitió desarrollar diversas actividades a lo largo del presente estudio, entre las cuales se destacan las siguientes:
- Análisis estadístico de las desnivelaciones instantáneas, mediante la comparación
de la distribución de probabilidad Normal.
- Análisis estadístico de las alturas de oleaje, mediante la comparación de las
distribuciones de probabilidad de Rayleigh y Weibull.
- Análisis estadístico de los períodos de oleaje, mediante la distribución de
probabilidad de Bretschneider.
- Análisis comparativo entre la distribución de probabilidad de datos registrados de
altura de oleaje con la ecuación de Thompson y Vincent.
A partir de los resultados obtenidos, se concluyó que para el análisis de las series de tiempo de desnivelaciones instantáneas, la aplicabilidad de la distribución de probabilidad Normal o Gaussiana no se ajusta a todos los datos obtenidos en campo.
La mejor distribución que presenta las alturas de ola en Chile, es la distribución Weibull. Sin embargo, la distribución Rayleigh también representa de manera adecuada las alturas, aunque con un menor grado de correlación.
Por otra parte, los períodos analizados de las olas en Chile no son caracterizados de
manera correcta por la distribución de períodos de Bretschneider. Esto se debería a que, la distribución de probabilidad fue diseñada para condiciones de oleaje en aguas profundas y para oleaje que difiere de las condiciones de generación propias de la franja litoral estudiada.
Finalmente, al asociar la ecuación planteada por Thompson y Vincent, que relaciona la
altura significativa estadística versus la altura espectral de olas, se verificó que esta no
ajusta de buena manera los datos de campo y fue necesario corregirla. Esto ha llevado a
proponer una nueva formulación, la cual se presenta a continuación:
(HsHmo) = exp (1.8208 (hgTp2)-(-2.4658)
Descripción
Lugar de Publicación
Auspiciador
Palabras clave
OLAS, OCEANOGRAFIA, MEDICIONES