Fundamentos de Oceanografía Física: Oleaje Irregular y Dinámica Naval

¿Qué es el período medio de picos de un oleaje irregular?

Es la media aritmética de los intervalos de tiempo entre crestas sucesivas de un registro de oleaje irregular.

Se calcula mediante:

¿Qué es el período medio de cortes por cero?

Es la media de los intervalos de tiempo entre dos cruces consecutivos del nivel medio del mar.

Tipos:

• Zero up crossing: cruce ascendente.
• Zero down crossing: cruce descendente.

Para banda estrecha:

¿Cómo se define la altura significativa?

La altura significativa es la media del tercio de olas más altas de un estado de mar.

En términos espectrales:

Donde es el momento espectral de orden cero.

¿Cómo generar una serie temporal de oleaje a partir de un espectro?

• Paso 1: Discretizar el espectro en intervalos de ancho .
• Paso 2: Calcular la amplitud de cada componente:
• Paso 3: Asignar una fase aleatoria:
• Paso 4: Superponer todas las olas regulares:

El resultado es una realización de mar irregular.

¿Cómo se describe un mar irregular mediante olas regulares?

Según el principio de superposición de Airy, un mar irregular puede representarse como la suma de un gran número de olas regulares. Cada ola queda definida por:

• Frecuencia:
• Amplitud:
• Dirección de propagación

Se supone que el proceso es: estacionario, ergódico y homogéneo.

Espectros de oleaje más utilizados

• Pierson-Moskowitz (PM): Mar completamente desarrollado por el viento. Es uniparamétrico.
• Bretschneider: Mar abierto, no completamente desarrollado, con alcance (fetch) limitado. Es biparamétrico:
• JONSWAP: Mar abierto con alcance limitado (típico del Mar del Norte). Es biparamétrico y representa una versión más "picuda" del espectro Bretschneider.

¿Cuáles son los subproblemas del comportamiento en la mar?

Problema de difracción

Se analiza un buque fijo. Estudia las fuerzas y momentos producidos por la perturbación de la ola incidente. Intervienen:

• Fuerzas de Froude-Krylov.
• Fuerzas de difracción.
• Momento excitador.

Problema de radiación

Se analiza un buque oscilando en aguas tranquilas. Intervienen:

• Masa añadida: Efectos inerciales del agua.
• Amortiguamiento hidrodinámico: Efectos disipativos.
• Fuerzas restauradoras hidrostáticas: Proceden de la estabilidad estática.

Ecuación de dinámica de balance

Significado de cada término

• Inercia propia e inercia añadida: Procede del problema de radiación.
• Amortiguamiento equivalente: Procede del problema de radiación.
• Momento restaurador: Procede de la estabilidad estática.
• Momento excitador: Procede del problema de difracción.