Estimación del potencial de disipación de energía del oleaje de estructuras sumergidas y flotantes

Estimate of wave energy potential dissipation of submerged and floatable offshore structures

  • Jesus Alberto Campo Correa Universidad del Norte http://orcid.org/0000-0003-0331-3144
  • Stephanie Diaz Umaña Universidad del Norte
  • Humberto Ávila Rangel Universidad del Norte
  • German Rivillas Ospina Universidad del Norte
Palabras clave: artificial reefs, coastal erosion, coastal protection, wave energy (en_US)
Palabras clave: arrecifes artificiales, energía del oleaje, erosión costera, protección costera (es_ES)

Resumen (es_ES)

Contexto: Los fenómenos erosivos en las playas del Caribe colombiano tienen repercusiones negativas sobre la población, razón por la cual se decidió evaluar diferentes propuestas de estructuras para la protección costera. Se realizó un análisis comparativo entre arrecifes artificiales y estructuras flotantes mediante modelación CFD para condiciones típicas del Caribe colombiano con el objetivo de establecer cuál estructura presenta mejor comportamiento.

Métodos: Se utilizó el software Flow3D para evaluar cinco estructuras básicas sumergidas, configuraciones grupales de éstas y una placa flotante, en dos profundidades de lámina de agua y dos escenarios de altura de ola.

Resultados: Se estableció el efecto de la profundidad y de la geometría en el flujo para las estructuras básicas y las grupales, así como los campos de velocidad y esfuerzos cortantes presentes en éstas. Para la estructura flotante sólo se analizó el efecto de la profundidad.

Conclusiones: Se encontró que las estructuras que presentan el mejor comportamiento son el prisma triangular para las básicas y el grupo de cubos para las grupales. La estructura cónica es aquella con el peor comportamiento para ambas condiciones. La estructura flotante funciona mejor cuando está más cerca de la superficie y, para la misma profundidad, la configuración grupal de cubos tiene un mejor comportamiento que la estructura flotante.

Resumen (en_US)

Context: The erosive phenomenon on beaches of the Colombian Caribbean has negative repercussions over the people, which is why we decided to analyze different proposals for structures for coastal protection. In order to establish under which conditions each structure works best, a comparative analysis between artificial reefs and floatable structures was made with CFD modeling.

Method: The Flow3D software was used to evaluate, in two depths of water sheet and two wave height scenarios, five submerged basic structures, group configurations of these basic structures, and a floating plate.

Results: The effect of depth and geometry on the flow was established for the basic and group structures, as well as the velocity and shear stress fields present for each case. For the floating structure, only the effect of depth was analyzed.

Conclusions: It was found that the structures that show the best behavior are the triangular prism (for the basic structures) and the cubes (for the group structures); while the conical structure presents the worst behavior in both conditions. Additionally, the floating structure works best when it is closer to the surface while, for the same depth, the group configuration of cubes has a better behavior than the floating structure.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Biografía del autor/a

Jesus Alberto Campo Correa, Universidad del Norte

Ingeniero civil, magíster en Ingeniería Civil. Universidad del Norte. Barranquilla

Stephanie Diaz Umaña, Universidad del Norte

Ingeniera civil, magíster en Ingeniería Civil. Universidad del Norte. Barranquilla

Humberto Ávila Rangel, Universidad del Norte

Ingeniero civil, especialista en Ríos y Costas, magíster en Recursos Hídricos, magíster en Estadística, doctor en Recursos Hídricos. Docente de la Universidad del Norte, departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Barranquilla

German Rivillas Ospina, Universidad del Norte

Ingeniero civil, magíster en Ingeniería, doctor en Ingeniería. Docente de la Universidad del Norte, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Barranquilla

Referencias

Alonso C., D.A., Sierra-Correa, P.C., Arias-Isaza, F.A. y Fontalvo, M.L. (2003). Conceptos y guía metodológica para el manejo integrado de zonas costeras en Colombia. Manual 1: preparación, caracterización y diagnóstico. Santa Marta, Colombia: Invemar.

Coastal Engineering Research Center (CERC) (1984). Shore Protection Manual. Vol. 2. Washington, D.C. DOI: http://doi.org/10.5962/bhl.title.47830

Chen, Z., Wang, Y., Dong, H. y Zheng, B. (2012). Time-Domain Hydrodynamic Analysis of Pontoon-Plate Floating Breakwater. Water Science and Engineering, 5(3), 291–303. DOI: http://doi.org/doi:10.3882/j.issn.1674-2370.2012.03.005

Correa, I.D., Alcántara-Carrió, J. y González R, D.A. (2005). Historical and Recent Shore Erosion along the Colombian Caribbean Coast. Journal of Coastal Research, 49, 52-57. DOI: http://doi.org/10.2112/014-NIS.1

Diamantoulaki, I. y Angelides, D.C. (2010). Analysis of performance of hinged floating breakwaters. Engineering Structures, 32(8), 2407–2423. DOI: http://doi.org/10.1016/j.engstruct.2010.04.015

Dorrel, D. E. (2004). EP 0 628 113 B1. Europe.

Invemar y Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (2003). Programa holandés de asistencia para estudios en Cambio Climático: Colombia. Definición de Vulnerabilidad de los sistemas bio-geofísicos y socioeconómicos debido a un cambio en el nivel del mar en la zona costera colombiana y medidas para su adaptación. Santa Marta.

Ji, C. Y., Chen, X., Cui, J., Gaidai, O. e Incecik, A. (2016). Experimental study on configuration optimization of floating breakwaters. Ocean Engineering, 117, 302–310. DOI: http://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2016.03.002

Jiang, Z., Liang, Z., Zhu, L. y Liu, Y. (2016). Numerical simulation of effect of guide plate on flow field of artificial reef. Ocean Engineering, 116, 236–241. DOI: http://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2016.03.005

Liu, H., Zhang, K., Li, Y. y Xie, L. (2013). Numerical study of the sensitivity of mangroves in reducing storm surge and flooding to hurricane characteristics in southern Florida. Continental Shelf Research, 64, 51–65. DOI: http://doi.org/10.1016/j.csr.2013.05.015

Lonin, S. y Escobar, C.A. (2009). Aspectos sobre modelación numérica de la evolución morfológica en el mar Caribe. En J. Alcántara-Carrió et al. (ed.), Métodos en teledetección aplicada a la prevención de riesgos naturales en el litoral (pp. 189–204). Madrid: Servicio de Publicaciones Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo.

Mendonça, A., Fortes, C., Capitão, R., Neves, M., do Carmo, J. y Moura, T. (2011). Hydrodynamics around an artificial surfing reef at Leirosa, Portugal. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, 138(3), 226–235. DOI: http://doi.org/10.1061/(ASCE)WW.1943-5460.0000128.

Michailides, C. y Angelides, D.C. (2012). Modeling of energy extraction and behavior of a Flexible Floating Breakwater. Applied Ocean Research, 35, 77–94. DOI: http://doi.org/10.1016/j.apor.2011.11.004

Peng, W., Lee, K.H., Shin, S.H. y Mizutani, N. (2013). Numerical simulation of interactions between water waves and inclined-moored submerged floating breakwaters. Coastal Engineering, 82, 76–87. DOI: http://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2013.07.002

Posada, B.O. y Henao, W. (2008). Diagnóstico de la erosión en la zona costera del Caribe colombiano. Santa Marta: Invemar

Srisuwan, C. y Rattanamanee, P. (2015). Modeling of Seadome as artificial reefs for coastal wave attenuation. Ocean Engineering, 103, 198–210. DOI: http://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2015.04.069

Cómo citar
Campo Correa, J., Diaz Umaña, S., Ávila Rangel, H., & Rivillas Ospina, G. (2018). Estimación del potencial de disipación de energía del oleaje de estructuras sumergidas y flotantes. Tecnura, 22(58), 13-24. https://doi.org/10.14483/22487638.13387
Publicado: 2018-12-20
Sección
Investigación