Rompeolas (estructura)

Un rompeolas es una estructura permanente construida en una zona costera para proteger contra mareas, corrientes, olas y marejadas ciclónicas. Desde la Antigüedad se han construido rompeolas para proteger los fondeaderos, ayudando a aislar a los buques de peligros marinos como las olas impulsadas por el viento. Un rompeolas, también conocido en algunos contextos como embarcadero o topo, puede estar conectado a tierra o ser independiente, y puede contener una pasarela o camino 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 costera amenaza con la erosión del material de la playa, se pueden instalar estructuras más pequeñas en la playa, generalmente perpendiculares a la orilla del agua. Su acción sobre las olas y las corrientes tiene como objetivo frenar la deriva costera y desalentar la movilización de material de playa. En este uso se les suele denominar espigones.

Propósitos

Los rompeolas reducen la intensidad de la acción de las olas en aguas costeras y, por lo tanto, proporcionan un refugio seguro. Los rompeolas también pueden ser pequeñas estructuras diseñadas para proteger una playa de suave pendiente para reducir la erosión costera; se colocan a 30 a 90 m (100 a 300 pies) de la costa en aguas relativamente poco profundas.

Un fondeadero sólo es seguro si los barcos anclados allí están protegidos de la fuerza de las olas poderosas por alguna estructura grande detrás de la cual puedan refugiarse. Los puertos naturales están formados por barreras como promontorios o arrecifes. Se pueden crear puertos artificiales con la ayuda de rompeolas. Los puertos móviles, como los puertos Mulberry del Día D, se colocaron flotando en su posición y actuaron como rompeolas. Algunos puertos naturales, como los de Plymouth Sound, Portland Harbour y Cherbourg, han sido realzados o ampliados mediante rompeolas de roca.

Tipos

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

Una estructura de 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 un talud de revestimiento (por ejemplo, con unidades de armadura de roca u 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 en ambos lados).

Escombro

Los rompeolas de montículos de escombros utilizan huecos estructurales para disipar la energía de las olas. Los rompeolas de montículos de escombros consisten en montones de piedras más o menos clasificadas según su peso unitario: piedras más pequeñas para el núcleo y piedras más grandes como capa de armadura que protege el núcleo del ataque de las olas. Las unidades de armadura de roca u hormigón en el exterior de la estructura absorben la mayor parte de la energía, mientras que las gravas o arenas impiden que la energía de las olas continúe 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 tanto, los costos) aumentan significativamente.

Cajón

Los rompeolas de cajón suelen tener lados verticales y generalmente se construyen donde es deseable atracar uno o más buques en la cara interior del rompeolas. Utilizan la masa del cajón y el relleno que contiene para resistir las fuerzas de vuelco aplicadas por las olas que los golpean. Son relativamente costosos de construir en aguas poco profundas, pero en sitios más profundos pueden ofrecer un ahorro significativo en comparación con los rompeolas de revestimiento.

A veces se coloca un montículo de escombros adicional frente a la estructura vertical para absorber la energía de las olas y así reducir la reflexión de las olas y la presión de las olas horizontales sobre la pared vertical. Este diseño proporciona protección adicional en el lado del mar y un muro de muelle en el lado interior del rompeolas, pero puede mejorar el desbordamiento de las olas.

Caja absorbente de olas

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

Estas estructuras se han utilizado con éxito en la industria petrolera costa afuera, pero también en proyectos costeros que requieren estructuras de cresta más bien baja (por ejemplo, en un paseo urbano donde la vista al mar es un aspecto importante, como se ve en Beirut y Mónaco). En este último, actualmente se está llevando a cabo un proyecto en Anse du Portier que incluye 18 cajones absorbentes de olas de 27 m (89 pies) de altura.

Atenuador de ondas

Los atenuadores de olas consisten en elementos de hormigón colocados horizontalmente a un pie bajo la superficie libre, colocados a lo largo de una línea paralela a la costa. Los atenuadores de olas tienen cuatro losas orientadas al mar, una losa vertical y dos losas orientadas a tierra; cada losa está separada de la siguiente por un espacio de 200 milímetros (7,9 pulgadas). La hilera de cuatro placas orientadas al mar y dos placas orientadas a tierra refleja el oleaje marino por la acción del volumen de agua situado debajo de ella que, hecho oscilar bajo el efecto de la ola incidente, crea olas en fase opuesta a la ola incidente aguas abajo de las losas.

Diques de membrana

Se puede emplear un rompeolas de montículo flexible sumergido para el control de olas en aguas poco profundas como una alternativa avanzada a los diseños sumergidos rígidos convencionales. Además del hecho de que el costo de construcción de los rompeolas sumergidos de montículos flexibles es menor que el de los rompeolas sumergidos convencionales, los barcos y los organismos marinos pueden pasar por ellos, si son lo suficientemente profundos. Estas estructuras marinas reducen la energía de las olas colisionadas y evitan la generación de olas estacionarias.

Unidades blindadas rompeolas

A medida que la altura de las olas de diseño aumenta, los rompeolas de montículos de escombros requieren unidades de blindaje más grandes para resistir las fuerzas de las olas. Estas unidades de armadura pueden estar formadas por hormigón o roca natural. La clasificación estándar más grande para unidades de armadura de roca dada en CIRIA 683 "The Rock Manual" es de 10 a 15 toneladas. Es posible que se encuentren disponibles granulometrías más grandes, pero el tamaño final está limitado en la práctica por las propiedades naturales de fractura de la roca disponible localmente.

Las unidades de armadura de hormigón con forma (como Dolos, Xbloc, Tetrapod, etc.) se pueden proporcionar en hasta aproximadamente 40 toneladas (por ejemplo, Jorf Lasfar, Marruecos), antes de que se vuelvan vulnerables a daños por peso propio, impacto de olas y térmicas. agrietamiento de las formas complejas durante la fundición/curado. Mientras que se requieren unidades de blindaje muy grandes para los lugares más expuestos en aguas muy profundas, las unidades de blindaje suelen estar formadas por cubos de hormigón, que se han utilizado hasta ~195 toneladas. Archivado el 12 de mayo de 2019 en Wayback Machine para la punta. del rompeolas de Punta Langosteira, cerca de La Coruña, España.

El diseño preliminar del tamaño de la unidad de blindaje a menudo se realiza utilizando la ecuación de Hudson, Van der Meer y, más recientemente, Van Gent et al.; Todos estos métodos se describen en CIRIA 683 "The Rock Manual" y el manual de ingeniería costera del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (disponible de forma gratuita en línea) y otros lugares. Para el diseño detallado, el uso de modelos hidráulicos físicos a escala sigue siendo el método más confiable para predecir el comportamiento de estas estructuras complejas en la vida real.

simulación 3D de movimiento de onda cerca de una pared de mar. MEDUS (2011) División de Ingeniería Marina de la Universidad de Salerno.

Consecuencias no deseadas

Los rompeolas están sujetos a daños y desbordes en caso de tormentas severas. Algunas también pueden tener el efecto de crear tipos únicos de olas que atraen a los surfistas, como The Wedge en el rompeolas de Newport.

Efectos de los sedimentos

La disipación de energía y el agua relativamente tranquila creada a sotavento de los rompeolas a menudo fomentan la acumulación de sedimentos (según el diseño del esquema del rompeolas). Sin embargo, esto puede llevar a una acumulación excesiva de salientes, lo que resulta en la formación de tómbolos, lo que reduce la deriva costera hacia la costa de los rompeolas. Esta captura de sedimentos puede causar efectos adversos a la deriva de los rompeolas, provocando una falta de sedimentos en las playas y un aumento de la erosión costera. Esto puede llevar a que se necesite mayor protección de ingeniería a la deriva del desarrollo del rompeolas. La acumulación de sedimentos en las zonas circundantes a los espigones puede provocar zonas planas con profundidades reducidas, lo que cambia el paisaje topográfico del fondo marino.

Las formaciones salientes como resultado de los rompeolas son función de la distancia a la que se construyen los rompeolas desde la costa, la dirección en la que la ola golpea el rompeolas y el ángulo en el que se construye el rompeolas (en relación con la costa). De estos tres, el ángulo en el que se construye el rompeolas es el más importante en la formación diseñada de salientes. El ángulo en el que se construye el rompeolas determina la nueva dirección de las olas (después de que hayan golpeado los rompeolas) y, a su vez, la dirección en la que los sedimentos fluirán y se acumularán con el tiempo.

Efectos ambientales

La reducida heterogeneidad en el paisaje del fondo marino introducida por los rompeolas puede conducir a una reducción de la abundancia y diversidad de especies en los ecosistemas circundantes. 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.

Construcción de espigones exentos

Hay dos tipos principales de rompeolas marinos (también llamados rompeolas independientes): simples y múltiples. Único, como su nombre indica, significa que el rompeolas consta de una barrera ininterrumpida, mientras que varios rompeolas (en números entre dos y veinte) se colocan con espacios intermedios (de 160 a 980 pies o de 50 a 300 metros). La longitud de la brecha está determinada en gran medida por las longitudes de onda que interactúan. Los rompeolas pueden ser fijos o flotantes, e impermeables o permeables para permitir la transferencia de sedimentos hacia la costa de las estructuras, la elección depende del rango de mareas y la profundidad del agua. Suelen estar formados por grandes trozos de roca (granito) que pesan entre 10 y 15 toneladas cada uno, o montículos de escombros. Su diseño está influenciado por el ángulo de aproximación de las olas y otros parámetros ambientales. La construcción del rompeolas puede ser paralela o perpendicular a la costa, dependiendo de los requisitos de la costa.

Ubicaciones destacadas

• UK – The Sound, Plymouth; Sea Palling, Norfolk; Elmer, West Sussex; Brixham, Devon; South Gare, North Yorkshire
• Estados Unidos – Long Beach, California; Santa Monica, California; Winthrop Beach, Massachusetts; Colonial Beach, Virginia; Rockland, Maine
• Japón – Central Breakwater, Tokio; Ishizaki (檜 borde便 temprano), Prefectura de Hokkaido; Kaike, Prefectura de Tottori
• India – Breakwater Offshore en Udangudi para el jetty de carbón cautivo; Marine Drive, Mumbai.
• UAE - Palm Islands, Dubai; Corniche, Abu Dhabi
• Hong Kong – Aeropuerto Kai Tak; Aeropuerto Internacional de Hong Kong
• Kuwait - Sabah Al Ahmad Sea City