ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR

Transcripción

1 Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR Anejo nº 14 ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR CONTENIDOS 1. INTRODUCCIÓN DATOS DE PARTIDA ÁREA DE ESTUDIO CARACTERÍSTICAS DEL OLEAJE EN AGUAS PROFUNDAS AGITACIÓN INTERIOR MODELO NUMÉRICO CASOS DE ESTUDIO RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES ANÁLISIS DE RESULTADOS... 7 APÉNDICES: APÉNDICE Nº 1: GRÁFICOS DE SIMULACIONES DE AGITACIÓN INTERIOR 1

2 Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR. CABILDO INSULAR DE TENERIFE ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Áreas de estudio en detalle para las direcciones NW-N-NNE. Figura 2. Coordenadas de las diferentes mallas. Figura 3. Distribución altura de ola significante y dirección de oleaje. Figura 4. Distribución conjunta Hs -Tp. Figura 5. Hipótesis de oleaje en régimen extremal. Figura 6. Hipótesis de oleaje en régimen medio. Figura 7. Zonas definidas para el análisis de agitación interior. Figura 8. Alturas de ola medias en cada zona (m) NW Régimen medio. Figura 9. Alturas de ola medias en cada zona (m) N Régimen medio. Figura 10. Alturas de ola medias en cada zona (m) NNE Régimen medio. Figura 11. Alturas de ola medias en cada zona (m) Régimen extremal. 2

3 1. INTRODUCCIÓN ÁREA DE ESTUDIO Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR El objetivo del estudio que se presenta en este anejo es determinar las condiciones de agitación interior en el puerto de Puerto de la Cruz. La agitación interior condiciona la operatividad en las dársenas del puerto y, por lo tanto, deben garantizarse unas condiciones de agitación admisibles. Se han tomado como referencia las condiciones estipuladas en el pliego de condiciones técnicas y en las reuniones técnicas celebradas entre el Cabildo Insular de Tenerife y los redactores del proyecto. De esta forma, se debe asegurar que la disposición de las obras de abrigo una vez realizada la ejecución del puerto de Puerto de la Cruz sea tal que la agitación interior no supere los 0,5 metros de altura de ola en la dársena deportiva durante los temporales extremales. Debido a la forma en que trabaja el software empleado en las simulaciones, se han utilizado dos áreas de estudio diferentes para cada una de las direcciones de oleaje en aguas profundas consideradas. La primera área de estudio es la misma utilizada en el estudio de propagación del oleaje mientras que la segunda es un área de detalle más pequeña. En las siguientes figuras se muestran las áreas de estudio elegidas para cada en la zona de detalle. Una vez más se ha recurrido a modelos numéricos para realizar simulaciones de oleaje con el fin de comprobar que no se supera el umbral de altura de ola. Siguiendo las directrices adoptadas en las reuniones técnicas, en este estudio se utilizan oleajes de régimen extremal para realizar las simulaciones además de los regímenes medios. 2. DATOS DE PARTIDA Los datos de partida del estudio de agitación interior son el área de estudio, la batimetría y las características del oleaje para régimen medio en aguas profundas obtenidas en el estudio de clima marítimo. Figura 1. Áreas de estudio en detalle para las direcciones NW-N-NNE. Se adjunta a su vez una tabla con las características de cada área. La información presentada en la tabla corresponde a las coordenadas del punto inferior izquierdo del área en la proyección WGS 1984 Complex UTM Zone 28N, las dimensiones de anchura y altura, y el área total. 3

4 Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR. CABILDO INSULAR DE TENERIFE DIRECCIÓN PROYECCIÓN (m) DIMENSIONES (m) ÁREA (km 2 ) NW N NNE ,00 3,00 3,00 Figura 2. Coordenadas de las diferentes mallas. CARACTERÍSTICAS DEL OLEAJE EN AGUAS PROFUNDAS El rango de condiciones de oleaje que se presenta en aguas profundas para régimen medio es muy amplio, se tienen múltiples combinaciones de período y altura de ola. Así pues, se debe estudiar un gran número de condiciones de oleaje frecuentes, que se dan en un año medio. Figura 3. Distribución altura de ola significante y dirección de oleaje. La definición de las características del oleaje en aguas profundas se realiza aquí mediante las distribuciones conjuntas de altura significativa-dirección y altura significativa-período de pico extraídas del estudio de clima marítimo. De esta forma se puede conocer la frecuencia de presentación de cualquier oleaje dado por su dirección, altura de ola significativa y período en aguas profundas. En la figura que se muestra a continuación, se presenta la distribución conjunta de altura significativa y dirección de oleaje. Se puede apreciar que los oleajes de mayor altura de ola provienen de NW mientras que las direcciones más frecuentes son NNW, N y NNE. Por otra parte, en la figura 4 se tiene la distribución conjunta de altura significativa y período. El período pico de oleaje más frecuente es superior 10 segundos. Figura 4. Distribución conjunta Hs -Tp. 4

5 3. AGITACIÓN INTERIOR Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR El modelo considera los siguientes fenómenos presentes en la propagación: El estudio de agitación interior se lleva a cabo mediante la comprobación de que la altura de ola en la dársena deportiva del puerto no supera los 0,5 metros. Para ello es necesario simular las condiciones de agitación interior generadas por los diferentes oleajes que se tienen en aguas profundas mediante modelos numéricos. A diferencia del caso de propagación de oleaje, en un estudio de agitación cobra mucha importancia el fenómeno de la difracción del oleaje. La difracción es de los fenómenos que más influyen en el oleaje en las inmediaciones del puerto y en las dársenas, debido a la presencia de las obras de abrigo. También se han tenido en cuenta en las simulaciones las porosidades de los diferentes contornos (diques, muelles, bloques, escolleras, contornos rocosos naturales, etc.) en cuanto al efecto que producen sobre la reflexión del oleaje al incidir sobre ellos. Lo anterior es así tanto para el exterior del puerto, donde se tienen diques rompeolas, como para el interior, donde se tienen muelles verticales y tramos con escollera que atenúan la agitación interior. MODELO NUMÉRICO Con el objetivo de realizar las simulaciones de oleaje para el estudio de agitación interior en el puerto se han utilizado dos modelos numéricos diferentes que se complementan. En primer lugar se ha propagado el oleaje desde aguas profundas hasta el contorno del área de detalle de cada dirección mediante el modelo MIKE 21 Spectral Wave Module (SW). MIKE 21 SW es un modelo de viento-olas que describe la propagación, crecimiento y decadencia de olas de períodos cortos y crestas cortas en áreas próximas a la costa. Refracción. Asomeramiento. Generación local de viento. Disipación de energía por fricción del fondo. Disipación de energía por rotura del oleaje. Interacción ola-corriente. Este modelo es ideal para realizar la propagación del oleaje en un área de estudio grande pero no considera los efectos de la difracción por lo que no puede utilizarse para simulaciones del oleaje en el interior del puerto. Una vez obtenidas las condiciones de oleaje en el contorno del área de detalle se lleva a cabo una segunda simulación para hacer llegar el oleaje al interior del puerto. El modelo utilizado para ello es el MIKE 21 Boussinesq Waves Module (BW). MIKE 21 BW es capaz de reproducir los efectos combinados de todos los fenómenos importantes de interés en ingeniería costera y portuaria. Estos incluyen: Refracción. Asomeramiento. Difracción. Rotura del oleaje. Movimiento de la orilla. Reflexión y transmisión parcial. Interacción no lineal ola-ola. Dispersión de la frecuencia. Dispersión direccional. 5

6 Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR. El modelo MIKE 21 BW es ideal para el estudio de propagación y agitación del oleaje en un área de estudio reducida y donde la difracción tiene un papel protagonista. El resultado de las simulaciones realizadas mediante este modelo son las alturas de ola en las dársenas del puerto asociadas a las condiciones de oleaje en aguas profundas. Los resultados permiten entonces verificar que no se superan los 0,5 metros de altura de ola en la dársena deportiva. CASOS DE ESTUDIO A continuación se presentan las características de los temporales cuyas agitaciones han sido objeto de estudio. Para ello, se han analizado tanto regímenes medios como extremales. Se propagarán las direcciones NW, N y NNE. Estas tres son las direcciones principales. La primera por ser la más desfavorable en términos energéticos, la segunda por tener la mayor frecuencia de presentación y la tercera por estar encarada a la bocana del puerto. Las condiciones propagadas para los regímenes extremales son las siguientes: Dirección Hs (m) Tp (s) NW 10,75 20 NW 8,62 19 NNE 8,15 17 Figura 5. Hipótesis de oleaje en régimen extremal. CABILDO INSULAR DE TENERIFE En el caso de regímenes medios se han propagado los siguientes estados de mar: Dirección Hs (m) Tp (s) NW 1,5 10 NW 2 10 NW 2,5 10 N 1,5 10 N 2 10 N 2,5 10 NNE 1,5 10 NNE 2 10 NNE 2,5 10 Figura 6. Hipótesis de oleaje en régimen medio. RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES Las condiciones de oleaje resultantes de la propagación se utilizan a continuación como datos de partida de la simulación de agitación interior realizada mediante el modelo BW. De forma que se puedan evaluar las condiciones de operatividad en las dársenas del puerto se han dividido éstas en 5 zonas de análisis en función de los diferentes usos. En la siguiente figura se puede ver la zonificación adoptada en este estudio. 6

7 Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR Sector Tp (s) Hs (m) Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5 N 10 1,5 0,05 0,11 0,04 0,03 0,03 2 0,06 0,14 0,05 0,04 0,04 2,5 0,08 0,18 0,06 0,05 0,05 Figura 9. Alturas de ola medias en cada zona (m) N Régimen medio. Sector Tp (s) Hs (m) Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5 1,5 0,03 0,09 0,02 0,02 0,02 NNE ,04 0,12 0,03 0,03 0,03 2,5 0,04 0,15 0,04 0,04 0,03 Figura 10. Alturas de ola medias en cada zona (m) NNE Régimen medio. Figura 7. Zonas definidas para el análisis de agitación interior. La zona 1 corresponde al área destinada al amarre de embarcaciones pesqueras. En la zona 2 se encuentra el muelle donde atracan las embarcaciones comerciales. En la zona 3, 4 y 5 se ubicarán pantalanes con amarres para embarcaciones deportivas. Se presentan a continuación los resultados de las alturas de ola medias según el sector direccional en aguas profundas de los oleajes. Sector Tp (s) Hs (m) Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5 1,5 0,05 0,12 0,04 0,03 0,03 NW ,07 0,17 0,06 0,05 0,04 2,5 0,09 0,21 0,07 0,06 0,05 Sector Hs (m) Tp (s) Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5 NW 10, ,53 1,06 0,45 0,40 0,32 N 8, ,62 1,22 0,44 0,42 0,33 NNE 8, ,44 1,10 0,32 0,39 0,27 Figura 11. Alturas de ola medias en cada zona (m) Régimen extremal. ANÁLISIS DE RESULTADOS De los resultados obtenidos tras el estudio realizado se desprende que, para las condiciones de mar tenidas en cuenta, la distribución planteada produce un correcto abrigo, puesto que en la dársena deportiva (zonas 3, 4 y 5) para los casos ensayados, tanto en régimen medio como en régimen extremal y para las direcciones planteadas, la altura de ola no supera los 0,5 metros. Figura 8. Alturas de ola medias en cada zona (m) NW Régimen medio. 7

8 Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR. CABILDO INSULAR DE TENERIFE Las zonas 1 y 2, que corresponden a la dársena pesquera y al muelle de embarcaciones comerciales, respectivamente, son las que obtienen mayor agitación, siendo la zona 2 donde se producen las mayores alturas de ola de alrededor de un metro de altura, considerándose admisible la permanencia de los buques en el muelle, tratándose de una situación extremal. Este aspecto se deberá comprobar en futuros estudios de detalle donde se realice un análisis exhaustivo de los tiempos de inoperatividad de cada muelle/zona. Con los resultados obtenidos, se puede concluir que se garantiza la operatividad del puerto en las situaciones más desfavorables propuestas y de acuerdo con las exigencias planteadas tanto en el pliego de prescripciones técnicas como en las reuniones técnicas celebradas. 8

9 Anejo nº 14. ESTUDIO DE AGITACIÓN INTERIOR APÉNDICE 1. GRÁFICOS DE SIMULACIONES DE AGITACIÓN INTERIOR

10

11 Mallas definidas para las simulaciones de agitación interior Dirección NW, N, NNE Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 1 1

12 CABILDO INSULAR DE TENERIFE Coeficientes de reflexión y zonas de amortiguación del oleaje Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 2 2

13 Zonas definidas para el análisis de agitación interior Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 3 3

14 CABILDO INSULAR DE TENERIFE Batimetría de la zona de estudio Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 4 4

15 Coeficientes de agitación interior Dirección NW - Tp=10s Frentes de oleaje Dirección NW Tp=10s Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 5 Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 6 5

16 CABILDO INSULAR DE TENERIFE Coeficientes de agitación interior Dirección N Tp=10s Frentes de oleaje Dirección N Tp=10s Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 7 Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 8 6

17 Coeficientes de agitación interior Dirección NNE Tp=10s Frentes de oleaje Dirección NNE Tp=10s Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 9 Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 10 7

18 CABILDO INSULAR DE TENERIFE Coeficientes de agitación interior Dirección NW Tp=20s Frentes de oleaje Dirección NW Tp=20s Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 11 Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 12 8

19 Coeficientes de agitación interior Dirección N Tp=19s Frentes de oleaje Dirección N Tp=19s Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 13 Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 14 9

20 CABILDO INSULAR DE TENERIFE Coeficientes de agitación interior Dirección NNE Tp=17s Frentes de oleaje Dirección NNE Tp=17s Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 15 Proyecto Básico de: Puerto en el Término Municipal del Puerto de la Cruz Figura 16 10

21 11