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Publicado: 2013-08-20

Nueva teor铆a para modelar oleaje aplicada a la erosi贸n de sedimentos

El acad茅mico del Departamento de Geolog铆a de la FCFM, Prof. Jacobus Le Roux, est谩 desarrollando una investigaci贸n que promete impactar la forma en c贸mo se ha desarrollado hasta ahora la teor铆a de modelamiento de oleaje. Su trabajo contempla una teor铆a unificada, que permitir谩 modelar cualquier condici贸n de oleaje monocrom谩tico en base a datos atmosf茅ricos y la propiedad del agua, en un modelo que va desde la profundidad del oc茅ano hasta la orilla de la playa, proveyendo informaci贸n de relevancia para la ingenier铆a costera. Autor: FCFM U. de Chile. Fecha de publicaci贸n original: 20/8/2013

El diseño de cualquier obra costera presenta varios desafíos: cómo se comporta la morfología de la costa en relación al oleaje, y qué efecto tienen la forma y frecuencia de las olas en los sedimentos costeros. La acumulación y erosión de sedimentos, entre muchos otros factores que influyen las mareas y corrientes marinas, tornan la costa en un escenario dinámico y complejo.Cuando las olas rompen en la costa, es el fin de un viaje que comenzó en las profundidades del océano, por lo tanto para entender el efecto de la aparentemente simple postal de la ola reventando en la arena, es necesario contar con un modelo capaz de acoger todos los factores que afectan el oleaje desde el origen hasta su fin: la dirección del viento, la presión atmosférica, humedad relativa del aire, la densidad y viscosidad del aire y del agua, la forma de las olas, los cambios que se producen al pasar de agua profunda a agua superficial, pendiente de la playa, el tamaño del grano de los sedimentos, su densidad, entre otros. "Todos estos datos existen", explica Jacobus Le Roux, académico del Departamento de Geología de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, quien agrega que "son datos que se pueden adquirir desde diversas fuentes, pero que usualmente no se han incorporado, en su conjunto, en estos problemas de modelamiento".

Actualmente, más de la mitad de la población mundial vive a menos de 100 km de la costa, lo que implica que existe una alta dinámica de actividades sociales y económicas sustentadas en un litoral cuyas condiciones de evolución son importantes de conocer en detalle. "La idea es usar esta metodología en la ingeniería costera. Hay muchas ciudades que viven del turismo y tienen problemas con la erosión de las playas durante las tormentas. A veces hacen construcciones para preservar las playas y éstas tienen un efecto adverso, se ven más afectadas al final. O también en la construcción de las plataformas de petróleo los ingenieros necesitan saber cuan grandes serían las olas si el viento sopla por X tiempo sobre Y distancia y a Z velocidad, y cuál es la velocidad de las partículas de agua, que podrían ser peligrosas. Es importante tener la metodología para prevenir daños mediante el diseño de construcción, y hasta ahora no existen modelos que tomen en cuenta todos estos factores"., señala el académico.

Según explica Le Roux, cada zona de oleaje tiene sus propias características. En aguas profundas, las olas se comportan muy diferente que en agua intermedia, somera, muy somera y en la zona de desarrollo. "Hay modelos que, por ejemplo, funcionan solamente en las rompientes, pero estos modelos no se pueden aplicar a las otras zonas. Hay un modelo para cada zona, pero ninguno que vincule las distintas profundidades de agua", y agrega que "dado lo complejo de hacer mediciones en el mar, muchas veces lo que se hace es recrear en laboratorio ciertas condiciones en acuarios, pero allí no se usa viento para recrear las olas, sino movimientos del acuario u otras técnicas que produce un oleaje muy distinto al que se produciría por viento. Para revertir esto, en mi modelo he usado datos de viento del Joint North Sea Wave Project, un proyecto europeo que por años han tomado datos de viento, de oleaje, tormentas. En el modelo se incorporan esos datos reales".

Durante años Le Roux ha estado interesado en el trabajo de transporte de sedimentos, pero no fue hasta hace siete años, durante un encuentro internacional con expertos en el área, que el académico del Departamento de Geología se motivó a involucrarse en el tema específico del oleaje marino y la erosión de playas, producto de la falta de modelos fiables para modelar la construcción y destrucción de playas. "Es un tema que afecta a gran parte de la población, y conversando con expertos de todo el mundo en esta área me di cuenta que no existía un modelo confiable para trabajar este tema", cuenta el investigador.

El trabajo de Jacobus Le Roux estará acompañado de un programa que facilitará el cálculo de dimensión, forma, y velocidad de las olas, así como la velocidad de desplazamiento de las partículas de agua en cualquier profundidad bajo superficie. Las ecuaciones que componen este trabajo tienen la ventaja de que proveen de continuidad ininterrumpida desde agua profunda hasta la playa sobre cualquier pendiente, lo que permitiría modelar la erosión, transporte y morfología del sedimento bajo distintas condiciones de oleaje hasta el límite exterior de la zona de desarrollo. Le Roux comenzó a trabajar en este proyecto a fines de 2012 y espera publicar su modelo completo a fines de este año. Además de la nueva metodología, el trabajo que está preparando contempla una revisión de publicaciones anteriores, así como una comparación con otros modelos que están actualmente en uso.

Las olas tienen distintas características en diferentes profundidades, cambiando su forma, altura, longitud y velocidades del movimiento de las partículas de agua.

 

Departamento de Geología - FCFM, U. de Chile.

http://ingenieria.uchile.cl/noticias/93983/nueva-teoria-para-modelar-oleaje-aplicada-a-la-erosion-de-sedimentos

 

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