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Rompeolas (estructura)

El canal de entrada a la bahía de Alamitos , California . Los rompeolas crean puertos más seguros, pero también pueden atrapar sedimentos que se desplazan a lo largo de la costa...

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El canal de entrada a la bahía de Alamitos , California . Los rompeolas crean puertos más seguros, pero también pueden atrapar sedimentos que se desplazan a lo largo de la costa.
Rompeolas en construcción en Ystad , Suecia (2019)
Un rompeolas en Haukilahti , Espoo , Finlandia

Un rompeolas es una estructura permanente construida en una zona costera para proteger contra las mareas, las corrientes, las olas y las marejadas ciclónicas. Los rompeolas se han construido desde la antigüedad para proteger los fondeaderos , ayudando a aislar a las embarcaciones de peligros marinos como las olas provocadas por el viento. [ 1 ] Un rompeolas, también conocido en algunos contextos como muelle o dique , puede estar conectado a tierra o ser independiente, y puede contener una pasarela o carretera para el acceso de vehículos.

Como parte de un sistema de gestión costera , los rompeolas se instalan paralelos a la costa para minimizar la erosión . En playas donde la deriva litoral amenaza con erosionar el material de la playa, se pueden instalar estructuras más pequeñas, generalmente perpendiculares a la orilla. Su acción sobre las olas y la corriente tiene como objetivo frenar la deriva litoral y evitar la movilización del material de la playa. En este contexto, se les suele denominar espigones .

Propósitos

Barra da Tijuca – Río de Janeiro

Los rompeolas reducen la intensidad del oleaje en aguas costeras, proporcionando así un refugio seguro. También pueden ser pequeñas estructuras diseñadas para proteger playas de pendiente suave y reducir la erosión costera ; se ubican entre 30 y 90 metros (100 y 300 pies) mar adentro, en aguas relativamente poco profundas. 

Un fondeadero solo es seguro si los barcos allí anclados están protegidos de la fuerza de las olas por alguna gran estructura tras la cual puedan resguardarse. Los puertos naturales se forman por barreras como promontorios o arrecifes . Algunos puertos naturales, como los de Plymouth Sound , Portland Harbour y Cherbourg , se han mejorado o ampliado con rompeolas de roca. Los puertos Mulberry eran rompeolas móviles que se remolcaron para crear un puerto artificial durante la invasión aliada de Normandía en 1944 .

Tipos

Los tipos de rompeolas incluyen rompeolas de pared vertical, rompeolas de montículo y rompeolas de montículo con superestructura o rompeolas compuestos.

Una estructura rompeolas está diseñada para absorber la energía de las olas que la golpean, ya sea mediante el uso de masa (por ejemplo, con cajones) o mediante el uso de una pendiente de revestimiento (por ejemplo, con unidades de protección de roca o de hormigón).

En ingeniería costera , un revestimiento es una estructura respaldada por tierra, mientras que un rompeolas es una estructura respaldada por el mar (es decir, agua a ambos lados).

Escombros

Los rompeolas de escollera utilizan huecos estructurales para disipar la energía de las olas. Consisten en pilas de piedras más o menos clasificadas según su peso unitario: piedras más pequeñas para el núcleo y piedras más grandes como capa de protección que lo resguarda del oleaje. Las unidades de protección de roca o concreto en el exterior de la estructura absorben la mayor parte de la energía, mientras que la grava o la arena impiden que la energía de las olas se propague a través del núcleo del rompeolas. Las pendientes del revestimiento suelen estar entre 1:1 y 1:2, dependiendo de los materiales utilizados. En aguas poco profundas, los rompeolas de revestimiento suelen ser relativamente económicos. A medida que aumenta la profundidad del agua, los requisitos de material —y, por lo tanto, los costos— aumentan significativamente. [ 2 ]

Cajón hidráulico

Los diques de cajón suelen tener paredes verticales y se construyen generalmente donde se desea atracar una o más embarcaciones en la cara interior del dique. Utilizan la masa del cajón y el relleno en su interior para resistir las fuerzas de vuelco que ejercen las olas. Su construcción es relativamente costosa en aguas poco profundas, pero en zonas más profundas pueden suponer un ahorro considerable en comparación con los diques de revestimiento.

En ocasiones, se coloca un terraplén adicional frente a la estructura vertical para absorber la energía de las olas y, de este modo, reducir la reflexión y la presión horizontal de las mismas sobre el muro vertical. Este diseño proporciona protección adicional en el lado del mar y un muro de contención en el lado interior del rompeolas, pero puede aumentar el riesgo de que las olas rebasen la estructura .

Cajón absorbente de olas

Un concepto similar, pero más sofisticado, es el de un cajón absorbente de olas, que incluye varios tipos de perforaciones en la pared frontal.

Estas estructuras se han utilizado con éxito en la industria petrolera en alta mar, pero también en proyectos costeros que requieren estructuras de poca altura (por ejemplo, en un paseo marítimo urbano donde la vista al mar es un aspecto importante, como se ve en Beirut y Mónaco ). En este último caso, actualmente se está desarrollando un proyecto en Anse du Portier que incluye 18 cajones de absorción de olas de 27 m (89 pies) de altura.  

Atenuador de ondas

Los atenuadores de olas consisten en elementos de hormigón colocados horizontalmente a 30 cm (un pie) por debajo de la superficie libre, alineados paralelamente a la costa. Cada atenuador tiene cuatro losas orientadas hacia el mar, una losa vertical y dos losas orientadas hacia tierra; cada losa está separada de la siguiente por un espacio de 200 milímetros (7,9 pulgadas) . La hilera de cuatro losas orientadas hacia el mar y dos orientadas hacia tierra refleja las olas provenientes del mar gracias al volumen de agua que se encuentra debajo, el cual, al oscilar bajo el efecto de la ola incidente, crea olas en oposición de fase a la ola incidente aguas abajo de las losas. 

rompeolas de membrana

Un rompeolas de montículo flexible sumergido puede emplearse para el control de olas en aguas poco profundas como una alternativa avanzada a los diseños sumergidos rígidos convencionales. Además de que el costo de construcción de los rompeolas de montículo flexible sumergido es menor que el de los rompeolas sumergidos convencionales, los barcos y los organismos marinos pueden transitar por ellos, siempre que la profundidad sea suficiente. Estas estructuras marinas reducen la energía de las olas impactadas y evitan la generación de olas estacionarias. [ 3 ]

Unidades de protección contra rompeolas

A medida que aumenta la altura de las olas de diseño, los rompeolas de escollera requieren unidades de protección de mayor tamaño para resistir la fuerza de las olas. Estas unidades pueden estar formadas de hormigón o roca natural. La clasificación estándar máxima para unidades de protección de roca , según la norma CIRIA 683 "The Rock Manual", es de 10 a 15 toneladas. Si bien existen clasificaciones mayores, el tamaño final está limitado en la práctica por las propiedades de fractura natural de la roca disponible localmente.

Las unidades de protección de hormigón con formas (como Dolos , Xbloc , Tetrapod , etc.) pueden suministrarse en hasta aproximadamente 40 toneladas (por ejemplo, Jorf Lasfar , Marruecos), antes de que se vuelvan vulnerables a daños por su propio peso, impacto de olas y agrietamiento térmico de las formas complejas durante el vertido/curado. Cuando se requieren las unidades de protección más grandes para las ubicaciones más expuestas en aguas muy profundas, las unidades de protección suelen estar formadas por cubos de hormigón, que se han utilizado hasta ~ 195 toneladas Archivado el 12/05/2019 en Wayback Machine para la punta del rompeolas en Punta Langosteira cerca de La Coruña, España.

El diseño preliminar del tamaño de las unidades de protección se suele realizar utilizando la ecuación de Hudson , Van der Meer y, más recientemente, Van Gent et al. Estos métodos se describen en CIRIA 683, «The Rock Manual», y en el manual de ingeniería costera del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (disponible gratuitamente en línea), entre otras fuentes. Para el diseño detallado, el uso de modelos hidráulicos físicos a escala sigue siendo el método más fiable para predecir el comportamiento real de estas estructuras complejas.

Simulación 3D del movimiento de las olas cerca de un dique. MEDUS (2011) División de Ingeniería Marina de la Universidad de Salerno.
Movimiento ondulatorio similar a lo largo de un muro de contención en el rompeolas de Visby en Suecia.

Consecuencias no deseadas

Los rompeolas son propensos a sufrir daños y desbordamientos durante tormentas severas. Algunos también pueden generar olas únicas que atraen a los surfistas, como The Wedge en el rompeolas de Newport.

Efectos de los sedimentos

La disipación de energía y la relativa calma del agua que se crea a sotavento de los rompeolas suelen favorecer la acumulación de sedimentos (según el diseño del sistema de rompeolas). Sin embargo, esto puede provocar una acumulación excesiva de salientes, dando lugar a la formación de tómbolos , lo que reduce la deriva litoral hacia la costa. Esta retención de sedimentos puede causar efectos adversos aguas abajo de los rompeolas, provocando la escasez de sedimentos en la playa y un aumento de la erosión costera . Esto puede requerir la implementación de medidas de protección adicionales aguas abajo del desarrollo del rompeolas. La acumulación de sedimentos en las áreas que rodean los rompeolas puede generar zonas planas con profundidades reducidas, lo que modifica el paisaje topográfico del lecho marino. [ 4 ]

Las formaciones de salientes resultantes de los rompeolas dependen de la distancia a la que se construyen de la costa, la dirección en la que la ola incide sobre el rompeolas y el ángulo de construcción del rompeolas (con respecto a la costa). De estos tres factores, el ángulo de construcción del rompeolas es el más importante en la formación de salientes. Este ángulo determina la nueva dirección de las olas (tras su impacto) y, por consiguiente, la dirección en la que fluirán y se acumularán los sedimentos con el tiempo. [ 5 ]

Efectos ambientales

La menor heterogeneidad en el paisaje del fondo marino introducida por los rompeolas puede conducir a una menor abundancia y diversidad de especies en los ecosistemas circundantes. [ 6 ] Como resultado de la menor heterogeneidad y la disminución de la profundidad que producen los rompeolas debido a la acumulación de sedimentos, la exposición a los rayos UV y la temperatura en las aguas circundantes aumentan, lo que puede alterar los ecosistemas circundantes. [ 4 ] [ 6 ]

Tres de los cuatro rompeolas que forman el puerto de Portland , Reino Unido.
Los ocho rompeolas marinos en Elmer, Reino Unido.

Construcción de rompeolas exentos

Existen dos tipos principales de rompeolas marinos (también llamados rompeolas independientes): simples y múltiples. Un rompeolas simple, como su nombre indica, consiste en una barrera continua, mientras que los rompeolas múltiples (entre dos y veinte) se ubican con espacios entre ellos (de 50 a 300 metros ). La longitud de estos espacios depende en gran medida de las longitudes de onda de las olas. Los rompeolas pueden ser fijos o flotantes, e impermeables o permeables para permitir el transporte de sedimentos hacia la costa, según la amplitud de la marea y la profundidad del agua. Generalmente están formados por grandes bloques de roca (granito) de hasta 10-15  toneladas cada uno, o por un montículo de escombros. Su diseño está influenciado por el ángulo de incidencia de las olas y otros parámetros ambientales. La construcción de los rompeolas puede ser paralela o perpendicular a la costa, según las necesidades del litoral.

Lugares destacados

Véase también

Referencias

  1. ↑ A. de Graauw (2022) “Estructuras portuarias antiguas, paralelismos entre lo antiguo y lo moderno”
  2. ↑ CIRIA, CUR, CETMEF (2007). "Manual de rocas: el uso de rocas en ingeniería hidráulica" . Ciria-CUR .{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  3. ↑ Jafarzadeh, E., Kabiri-Samani, A., Mansourzadeh, S., & Bohluly, A. (2021). Modelado experimental de la interacción entre olas y rompeolas de montículo flexible sumergidos. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 235(1), 127-141.
  4. 1 2 Masucci, Giovanni Diego; Acierno, Alessandro; Reimer, James Davis (2020). "Erosionando la diversidad: Impactos de un rompeolas de tetrápodos en un arrecife de coral subtropical" . Conservación acuática: ecosistemas marinos y de agua dulce . 30 (2): 290– 302. doi : 10.1002/aqc.3249 . ISSN 1052-7613 . S2CID 212939487 .  
  5. ↑ Jackson, Nancy L.; Harley, Mitchell D.; Armaroli, Clara; Nordstrom, Karl F. (15 de junio de 2015). "Morfologías de playa inducidas por rompeolas con diferentes orientaciones". Geomorphology . 239 : 48–57 . Bibcode : 2015Geomo.239...48J . doi : 10.1016/j.geomorph.2015.03.010 .
  6. 1 2 Aguilera, Moisés A.; Arias, René M.; Manzur, Tatiana (2019). "Mapeo de patrones térmicos de microhábitats en rompeolas artificiales: Alteración de la biodiversidad intermareal por mayor temperatura de la roca" . Ecology and Evolution . 9 (22): 12915– 12927. doi : 10.1002/ece3.5776 . ISSN 2045-7758 . PMC 6875675. PMID 31788225 .   
  • USACE (1984) – Manual de protección costera (Volumen I y II)
  • NWH Allsop (2002) – Rompeolas, estructuras costeras y líneas costeras .
  • Fotografía aérea oblicua del USGS : Erosión costera provocada por las tormentas invernales de El Niño en octubre de 1997 y abril de 1998.
  • Observatorio Costero del Canal — Galería de los Rompeolas
  • Formas de las unidades de protección de rompeolas y año de su introducción.
  • SeaBull Marine, Inc. — Sistemas para revertir la erosión costera
  • WaveBrake – Especialistas en atenuación de ondas
  • IAS Breakwater en Facebook
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