Estudio de oleaje en Cancún ii.1 PDF

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Oleaje normal que incide en la costa de Cancun...

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ESTUDIO DE OLEAJE EN CANCÚN. Ing. Guillermo López Blackmore 1. Batimetría del frente marino. La zona entre Isla Mujeres y Cancún, es sumamente somera con bajos arrecifales contínuos aleatorios profundidades hasta 14 m. Esto permite que los oleajes de las trayectorias norte, noreste y sureste se refracten considerablemente. La fig. 1 muestra las zonas de la batimetría de la bahía de MujeresLa mayoría no presentan profundidades superiores a 8 m. Realmente al oeste de Isla Mujeres , ya adentrándose al mar Caribe, las profundidades aumentan paulatinamente y ya a 12 km de distancia se encuentra la batimétrica -24. Por otra parte desde punta Cancún las profundidades aumentan hacia el sureste y la batimétrica .24 está a unos 11 Km. 2.1 Direcciones del Oleaje. Una observación importante respecto a los oleajes de incidencia para la zona es que, en el frente de playa de la zona hotelera y marina de Cancún, los oleajes de mayor frecuencia son los del este, originados por los vientos alisios. Los oleajes de mayor energía tienen en la zona dos orígenes: el primero de las masas de aire continental polar que viaja hacia el sur durante la época de fin de otoño e invierno, y el segundo generado por las depresiones tropicales que se generan en los mares Caribe y Caimán. Respecto a esta última fuente de oleaje a la zona se observó lo siguiente: el oleaje de aguas profundas generado por huracanes tiene dos componentes, el “Sea” (oleaje local de periodos cortos, 6 a 10 segundos) y el “Swell” (oleaje distante, de periodos largos, de 14 a 20 segundos y mayores). Las olas de periodos cortos penetran en los bajos y son refractadas en su viaje a la línea de costa. El tipo de oleaje es el “spilling”, rompe una ola, avanza unas decenas de metros y vuelve a romper y así hasta tres o cuatro rompimientos, que se presentan a veces hasta una distancia de más de un kilómetro de la costa. Así pues, el oleaje es el principal fenómeno que incide en la zona de estudio. El proveniente del Este (E) y Este-Sur Este (ESE) es el de mayor probabilidad de ocurrencia (81%). Cuando este se propaga hacia la playa se ve afectado por tres razones: el fenómeno de difracción que genera la Isla Mujeres que disminuye su altura y desvía la dirección de incidencia original, la refracción por la configuración batimétrica del fondo y la presencia de los bajos de origen coralígeno. 3.1 Régimen Anual del Oleaje Norma Zona 9 Sea and Swell Charts (ZONA IX). Se procesaron datos de cinco años de 2013 a 2017, para la Boya No. 42056 operada por la NOOA (National Oceanic and Atmospheric Administration’s), situada en las coordenadas (19°55'6" N 84°56'18" O), al este de Cozumel, cuya localización se muestra en la figura 7. En la tabla 1 se muestra un resumen de los

datos. Las velocidades del viento provienen en promedio del este (97° de azimut)). El promedio de esas velocidades es de 6.2 m/seg. Se advierte que las olas más altas observadas entre 2013 y 2017 varían de 3.32 m a 5.72m; esta última de 2017. Con períodos que fluctúan entre 8.3 seg y 10.8 seg., con direcciones promedio de norte, este sureste y sur sureste. Con velocidades de los vientos de 11.2 a 19.3 m/seg, dirección de los vientos, provenientes del norte, noreste, este y sur. Las alturas de ola media promedio anual han sido para 2013:1.55 m, 2014: 1.23 m, 2015: 1.13 m, 2016: 1.29 m y 2017: 1.30 m para un promedio de 1.30 m; con períodos promedio de 7 seg, y dirección de oleaje predominantemente del este y la segunda sureste y la dirección promedio es de 95 °, o sea provienen en promedio, prácticamente del este. La Isla Mujeres es un obstáculo para la propagación del oleaje de allí que las olas procedentes del norte y noreste se difractan o expanden lateralmente. Luego la bahía de Mujeres tienen profundidades inferiores a la mitad de una longitud de ola de 7 u 8 segundos (38 o 50 m); por lo que sólo las olas de procedencia del este son las que penetran francamente; pero como las profundidades son bajas, ya llegan muy amortiguadas al muelle en espigón situado a uno 300 m de la marina de Cancún.

Tabla 1 Resumen de análisis de datos de oleaje de la boya 42056 para los años de 2013 a 2017. (Análisis en Anexo 1, a partir de las estadísticas de la boya 42056, que opera la NOOA). 3 Refracción del oleaje.

Los oleajes con procedencia del SE y periodos de 4.5, 6 y 12 segundos entran de manera franca a la costa desde el sur de la laguna Bojorquez hasta Punta Nizuc. (Ver plano Diagramas de refracción dirección sureste para el período de T= 7 seg). Esta dirección es de poca frecuencia tanto por vientos alisios como por huracanes, sin embargo, como se observa, entran de manera franca a la costa de la zona hotelera Los oleajes del Este ((Ver plano Diagramas de refracción dirección sureste para el período de T= 7 seg), provenientes de los vientos alisios, son los más frecuentes, mientras que los del ESE los de mayor altura y energía del oleaje para Cancún; pero entran ya muy refractados.. En los planos citados se incluyó unos diagramas de refracción para analizar con que altura de ola se llega al pie de del muelle en espigón. Para determinar el coeficiente de refracción se determinó éste como Kr =√bo/b. En el análisis se calculó un ancho de 2 Longitudes de ola (bo) en aguas profundas, que equivale

para Lo, con 7 seg.una longitud de 76.44 m , de modo que al extraer la raíz cuadrada de la relación bo/b resulta √152.88/107, esto es Kr = 0.7. La altura de ola que llega al pie del espigón equivale a Hesp= HmxKrxKs, donde Kr es coeficiente de refracción y Ks = coeficiente de shoaling que se considera Ks= √ Lo/L

donde Lo = gT2/2p; Lo = Longitud de ola en aguas profundas:

= 9.81x(7)2/2x3.1416 = 76.44 m y la celeridad de ola en aguas profundas co=Lo/T= 76.50/7 = 10.93 m/seg. La celeridad de ola en aguas bajas a la cota -8 es c= √ gd = 8.86 m/seg, de modo que el coeficiente de Shoaling está definido por cd/co = 8.86/10.93 =0.81; de ésta manera , la altura de ola media que llega al frente del muelle en espigón se define Hesp= HmxKrx Kr’xKs, Tomando como dato la altura de ola media a partir de las mediciones de 5 años del N.O.A.A. que es de 1.30m se tienen los siguientes cálculos. El coeficiente de refracción a la cota -8 es 0.7x0.0.81= 0.56 Lo que da altura de ola refractada al pie del muelle en espigón = Hesp. = de para la dirección este de 0.44 m y para la dirección sureste de 0.30 M. Transporte Litoral y erosión playera. La trayectoria de los vientos y el oleaje, ponen de evidencia el predominio del transporte paralelo hacia el Norte (punta Cancún). Fuentes diversas estiman que el volumen de sedimento transportado fluctúan entre 70 y 80 mil metros cúbicos por año.(SEMARNAT,2017) Por otra parte respecto a la alimentación neta del tramo por punta Nizuc (aunque menor que aquél, lo que se resuelve en erosión neta en el conjunto de la playa) y sobre la pérdida neta de materiales por delante de punta Cancún, ambas producidas por dicho transporte longitudinal. Pero aunque señala bien las evidencias de un transporte transversal neto hacia el mar CONCLUSIONES. Efecto del oleaje sobre las obras construidas. . Con el diagrama de refracción en aguas bajas para la dirección este se obtiene un coeficiente de (bo/b) = 156.44/256. = 0.61 que afectado por el coeficiente de refracción a la cota -8, nos da un coeficiente de 0.61 X 0.56 = 0.34. Considerando la altura de ola en aguas profundas de 1.30m se tiene una altura de ola refractada de 0.34x1.30= 0.44m. Para el caso de la dirección sureste,el coeficiente de refracción a la cota -8 es 0.7x0.0.81= 0.56. Con el diagrama de refracción en aguas bajas para la dirección este se obtiene un coeficiente de (bo/b) = 156.44/378 = 0.41 que afectado por el coeficiente de refracción a la cota -8, nos da un coeficiente de 0.41 X 0.56 = 0.23 Considerando la altura en aguas profundas de 1.30m se tiene una altura de ola refractada de 0.23x1.30= 0.30m.

Obviamente se advierte que las obras construídas disipan la energía de oleaje y por lo tanto las olas procedentes del este y sureste que llegan ya muy refractadas, se refractan con el muelle en espigón y con el geotubo orientado en la dirección de los frentes de oleaje del este....