OSCILACIONES EN EL PUERTO DE MÁLAGA. ORIGEN, COMPORTAMIENTO E HIDRODINÁMICA.

Transcripción

1 OSCILACIONES EN EL PUERTO DE MÁLAGA. ORIGEN, COMPORTAMIENTO E HIDRODINÁMICA. Cristina Martín Flores. Universidad de Granada. PROES Consultores. Miguel Á. Losada Rodríguez. Universidad de Granada. Manuel Cobos Budia. Universidad de Granada. José Moyano. Autoridad Portuaria de Málaga. Resumen A medida que va pasando el tiempo, el puerto de Málaga se tiene que ir adaptando a los nuevos usos que se demandan en él. En el caso de una de sus dársenas interiores, la dársena Guadiaro, yates y veleros de pequeño tamaño la ocupan actualmente y la Autoridad Portuaria mantiene entre sus prioridades a corto plazo, la opción de convertir esta dársena en una marina deportiva con capacidad para, al menos, un centenar de buques por encima de los 25 metros de eslora. No obstante, primero habría que solventar el problema de agitación que sufren las embarcaciones amarradas en la dársena. Y es que en la bocana se produce una paradoja: cuanto más se abre, es más fácil para la entrada de los barcos pero también para el oleaje. En este caso, el de poniente entra directamente por la configuración del abrigo, que resguarda del levante. La acumulación de energía por las olas y el viento, provoca una elevación del nivel del mar, con pequeñas agitaciones que afecta a los buques amarrados en la dársena. En este trabajo se analizan qué agentes climáticos son los que fuerzan el sistema y dan lugar a ese problema de agitación y bajo qué condiciones. Para hacer este análisis más exhaustivo, además de modelos numéricos se han empleado datos reales de las dos monitorizaciones in situ realizadas en el puerto. Los resultados obtenidos con los datos reales y los modelos numéricos concuerdan y son bastante coherentes con la geometría en planta que tiene el puerto actualmente. 1. Introducción El puerto de Málaga se sitúa al sur de la Península Ibérica (4º 25 O y 36º 43 N) resguardado por una bahía natural. Ha ido creciendo en busca de calados mayores en la dirección normal a la costa debido a la aglomeración urbana al este y a la presencia del río Guadalmedina al oeste. (Figura 1).. Figura 1. Emplazamiento del puerto con su entorno. 1

2 Las actuaciones que se vienen llevando a cabo en el puerto están consolidándolo como un importante referente del sector marítimo y turístico del sur de Europa. Cuenta con más de metros lineales de atraque, lo que le permite operar con tráfico de todo tipo. La dársena objeto de estudio es la dársena Guadiaro. Ésta se encuentra en la parte más septentrional del puerto y está constituida (ver Figura 1) por el muelle Ricardo Gross (en adelante, muelle 1), el muelle Guadiaro (en adelante, muelle 2) y el muelle Cánovas (en adelante, muelle 3). Actualmente, el muelle 1 presenta una longitud de 150 m que permite el atraque de 18 barcos de 10 metros de eslora y 6 barcos de 20 m de eslora. La propuesta de cambio de uso de la dársena sostiene incrementar el número de atraques en el muelle 1 a 16 de 15 metros de eslora, 18 atraques de 20 metros y 6 atraques de 30 metros, de forma que la línea de atraque aumenta hasta casi los 250 metros. Los condicionantes principales que afectan a una dársena y a sus muelles son los agentes climáticos atmosféricos, los agentes climáticos marítimos y los agentes de uso y explotación. Dentro de los atmosféricos se consideran el viento y los gradientes de presión atmosférica como los principales y sus acciones afectan principalmente al buque y la calidad del agua en la dársena. Los marítimos producen oscilaciones en toda la banda de frecuencias por lo que afectarán al buque (oleaje), sobre la agitación de la dársena (oleaje, grupos de olas y ondas de transición) y sobre la calidad de las aguas (marea y corrientes) de pendiendo de la banda de frecuencias. Los de uso y explotación son también relevantes ya que la configuración general del puerto, la integración de la dársena en sus áreas de flotación, la navegación de acceso y salida de los buques, generan una serie de acciones que afectan a otros buques tanto en el atraque como en su desplazamiento. La acción de todos estos agentes genera una serie de aspectos que influyen determinantemente sobre la agitación. 2. Motivación El puerto de Málaga ha ido creciendo en sentido perpendicular a la línea de costa, ganándole terreno al mar en busca de mayores calados para satisfacer la demanda de actividades. De esta forma, la configuración final que ha adquirido el puerto en planta se asemeja a un canal rectangular donde entra el oleaje y el viento, presentando una serie de problemáticas entre ellas: El estrangulamiento del rio Guadalmedina, sobretodo en su desembocadura. La orientación de la bocana de forma que el Puerto no está resguardado del viento y oleaje de procedencia sur y oeste. El oleaje y el viento de estas procedencias entra en el puerto sin dificultad alguna de tal forma, que se acumula en su interior una gran cantidad de energía que provoca problemas de agitación en la dársena Guadiaro, afectando a los buques atracados en sus muelles. Para la conversión de uso de la dársena Guadiaro en una marina deportiva, primero habría que analizar e intentar solventar el problema de agitación que sufren los buques amarrados en la dársena, concretamente en el muelle 1 y 2, ya que resulta molesto para hacer vida a bordo y repercute en la seguridad. 3. Objetivo En este trabajo se pretende analizar y caracterizar el comportamiento hidrodinámico de la dársena Guadiaro ante la acción de diferentes agentes forzadores en el puerto. Para ello es preciso separar el análisis de los forzamientos en dos fases. En la primera fase, se van a obtener cuales son los principales agentes actuantes 2

3 en el puerto y se van a implementar modelos numéricos para simular el comportamiento hidrodinámico del puerto en general. En la segunda fase, se pretende analizar en concreto, la hidrodinámica de la dársena mediante datos reales obtenidos de la monitorización in situ llevada a cabo a su vez en dos fases. La primera en condiciones normales, durante la época estival y la segunda en condiciones extremas durante el invierno. Ambas realizadas en Metodología y resultados 4.1 Caracterización de los agentes climáticos principales Del análisis de los principales agentes se manifiesta que el puerto se encuentra forzado por dos agentes principales: El oleaje, que presenta un componente bidireccional con direcciones principales de incidencia SW y EES El viento que también presenta una estructura bidireccional de componentes E y W. 4.2 Modelo numérico para el cálculo de la agitación y resonancia. Con objeto de realizar un análisis preliminar del comportamiento hidrodinámico del puerto y localizar los puntos con mayor afección para la posterior instalación de dispositivos se han utilizado el modelo numérico Telemac-Artemis.Este modelo numérico, a partir de la geometría del puerto, sus condiciones de contorno y la batimetría, calcula la altura de onda, la fase de la onda, la velocidad en la superficie libre y la elevación de la superficie libre. Entre otras simulaciones, se ha forzado el puerto con oleaje regular y periodos pertenecientes a la banda de oleaje (7 segundos) y a la de grupos de olas (70, 100 y 120) con dirección de incidencia SW por ser una de las direcciones principales del oleaje y no estar resguardada por la configuración de abrigo del puerto. Se han localizado a 700 metros de la bocana con una altura de ola inicial de 1 metro. Figura 2. Coeficiente de agitación a lo largo del puerto y eje transversal del puerto. 3

4 La Figura 2 presenta el valor del coeficiente de agitación a lo largo del eje transversal del puerto penetrando en la dársena. Con el oleaje de periodos asociados a grupos de olas, se puede ver en la Figura 2 como el puerto por su configuración, no atenúa la altura de ola sino que ésta oscila a su paso por el puerto e incluso se intensifica en algunos puntos. También se aprecia el efecto de la reflexión en las paredes al oscilar el coeficiente de agitación a lo largo del eje y cabe destacar como la agitación se amplifica cuando la onda se propaga por la dársena con el periodo de 100 segundos. 4.3.Monitorizaciones in situ de la dársena Una vez hecho el análisis preliminar descrito en los apartados anteriores, ya se tenía un criterio más o menos claro para la ubicación de la instrumentación de medida y se continuó el análisis con la realización de una campaña de campo. Analizando los datos reales obtenidos de algunas de las variables medidas en la campaña, se aprecia que las mayores alturas de ola significante se alcanzan para la dirección de incidencia sur (Figura 3, panel a, línea azul), coincidiendo con la dirección de incidencia del viento W de intensidad variable entre los 4 y 8 m/s. El mar durante toda la campaña ha estado en calma por lo que la altura de ola significante no supera el metro (Figura 3.a). Otro hecho destacable en el ADCP2 es que la altura de ola significante es casi constante entorno al valor de los 0,4 metros para todo el registro. Aún en estas condiciones tan favorables, se observa como cerca del 10% del registro del ADCP06 y en el 65% del registro del ADCP2 se amplifica la altura de ola. Se aprecia en el ADCP06 que la amplificación de la altura de ola tiene cierta periodicidad entorno a los 4 5 días, posiblemente asociada a vientos locales. Fuera de los tramos de amplificación, el valor de la altura de ola en la entrada y extremo de la dársena se reduce a casi un cuarto y casi la mitad de la que se registra en la bocana. Esto constituye una relación bocana/entrada/extremo de 0,7/0,15/0,4 metros, respectivamente. Este comportamiento diferencial entre los dos dispositivos colocados en la dársena demuestra como a la entrada de la dársena el régimen de oleajes es el que viene de su propagación desde la bocana con la reducción de la parte de energía correspondiente por la propagación por el puerto, sin embargo, en el extremo de la dársena, el comportamiento se debe de forma mucho más acentuada a la geometría de la dársena, a los efectos de reflexión y re-reflexión en diques. Por lo tanto, el oleaje incrementa su valor y el efecto sobre la agitación conforme se propaga por la dársena. 4

5 Figura 3. Oleaje y viento en la dársena. En azul se presenta la información de las variables del AWAC, en negro la del ADCP", en ropo la del ADCP06 y en verde la información procedente del punto SIMAR. Las franjas amarillas encuadran las zonas de amplificación de la agitación en la zona próxima al final de la dársena. 5. Conclusiones Como queda demostrado, la agitación es uno de los principales problemas en la dársena Guadiaro. Tras el análisis de los resultados de la campaña se comprobó que el oleaje se amplifica cuando proviene del SSE, además, los periodos del oleaje (entorno a los seis segundos) y los grupos de olas (alrededor de los 25 segundos) coinciden con los periodos propios de balanceo de los buques que se esperan maniobren en la dársena, lo que magnifica el problema. La geometría sin obstáculos del puerto en la dirección S N unida a la forma en embudo de la dársena, favorecen el problema de la agitación en la dársena Guadiaro. Aún en estas condiciones de amplificación, la magnitud de altura de ola significante que llega a la bocana y se propaga por el puerto no es significativa, por lo que la agitación no es notable. Los agentes forzadores principales que actúan en la dársena Guadiaro son dos: el agente climático marítimo, cuyos periodos se concentran en las bandas de oleaje entre los 3 y 12 segundos (que aumentan en eventos de tormenta hasta los segundos) y la banda de los grupos de ola que oscilan entre los 40 y los 120 segundos (que en eventos de tormenta se elevan hasta los 180 segundos); y el agente climático atmosférico (forzamiento en forma de viento y cambios de presión), cuya banda se encuentra entre los 8 y los 20 minutos. La agitación producida por la banda de oleaje es significativa tanto en condiciones normales como extremas. En cuanto a oscilaciones forzadas y resonancia en el puerto, si bien la configuración geométrica actual del puerto permite que los accesos a las distintas dársenas tengan una anchura inferior a la dársena, lo que repercute en la amplificación de las oscilaciones forzadas (Wiegel, R., 2013), la pequeñísima amplitud, de varios centímetros (Sammartino y col., 2014), que generalmente presentan hace que los efectos producidos en el puerto 5

6 de Málaga por las oscilaciones de las ondas de periodos comprendidos entre los 3 minutos y las 3 horas, sean casi despreciables frente a los efectos de agitación que genera el oleaje y los grupos de olas (del orden de varias decenas de centímetros). El puerto de Málaga no presenta problemas significativos de resonancia de ondas de periodo intermedio en condiciones de trabajo operativas y extremas. 6. Referencias Pawlowicz, Rich, Beardsley, Bob and Lentz, Steve, Classical tidal harmonic analysis including error estimates in MATLAB using T_TIDE. Computer & Geosciences 28, Puertos del Estado, Recomendaciones para Obras Marítimas : Procedimiento General con Bases de Cálculo para el Proyecto - ROM - en las Obras portuarias o/y Marítimas. Puertos del Estado, Recomendaciones para Obras Marítimas : Recomendación para Oleaje y Atlas de Clima Marítimo en Litoral español. Puertos del Estado, Recomendaciones para Obras Marítimas : Recomendación de Obras Marítimas con Acciones climáticas II: Viento. Puertos del Estado, Recomendaciones para Obras Marítimas : Recomendaciones del diseño y ejecución de las Obras de Abrigo. Puertos del Estado, Recomendaciones para Obras Marítimas : Recomendaciones para el proyecto y ejecución en las Obras de Atraque y Amarre. Puertos del Estado, Recomendaciones para Obras Marítimas : Configuración marítima del Puerto: canal de acceso y área de flotación. Sammartino, S., Sánchez Garrido, J.C., Delgado, J., Naranjo, C., Criado Aldeanueva, F. y García Lafuente, J. ( 2014). Experimental and numerical characterization of harbor oscillations in the port of Málaga, Spain. Ocean Engineering 88, Wiegel, Robert L. (2013). Oceanographical Engineering. Courier Dover Publications. 6