Este documento proporciona instrucciones para el uso y funcionamiento de un modelo tridimensional del flujo de agua subterránea en la Península de Yucatán. El modelo ilustra la dinámica del agua dulce y salada que fluye por debajo de la superficie y puede usarse para simular la contaminación. Se requiere llenar el modelo con agua teñida, arena y dejarlo estabilizarse para mostrar claramente la interfaz entre aguas dulces y saladas.

1. Instructivo De Uso Y Partes del
Modelo del Flujo del Agua en la Península de Yucatán.
Rick Exner, dnexner@iastate.edu; Jorge Cárdenas, caaj67@yahoo.com , 9991 22-9881
Marzo 13, 2012
¡Hola! Gracias por su interés en este modelo de las aguas de la Península de Yucatán. El modelo es muy
gráfico y bastante simple. No obstante se requiere conocer algunos conceptos clave del mismo, con el
fin de operarlo y cuidar de manera óptima.
El modelo ilustra la dinámica de las aguas
subterráneas en la península yucateca -- como
se mueven, como se pueden contaminar y la
relación entre el agua dulce y el agua salada
debajo de nuestros pies. Por medio del modelo
se puede visualizar lo que quizás ya sabe, pero
nos proporciona una manera de visualizar el
comportamiento de las aguas de manera
concreta y que facilita e invita a reflexiones y
discusiones al respecto. Un modelo similar es
usado por los estudiantes y ciudadanos en
EE.UU. para comunicar con sus comunidades,
siendo ese uno de nuestros objetivos aquí en Yucatán.
¿Cómo funciona el modelo?
Un modelo puede ser manual o electrónico. El modelo responde a entradas o cambios en una manera
que ilustra lo que pasa en realidad. Se usan modelos en investigaciones así como en demostraciones.
Un buen modelo es un simulacro de realidad. Un modelo erróneo, o un modelo mal manipulado, tienen
poco que ver con la realidad.
Este modelo del flujo del agua subterránea de Yucatán, es una caja de acrílico que se llena con arena y
agua. Es bastante frágil y pesado, particularmente cuando esta cargado de agua. Incluso cuando se
encuentra drenado, el modelo debe permanecer en posición vertical para evitar la fuga de agua.
Agua: Salada y Dulce
Un aspecto muy fundamental del agua en Yucatán es la interacción de agua dulce y
agua salada. La lluvia que cae pasa fácilmente en la piedra permeable de la
Península. Esta agua dulce pasa lentamente del centro a las costas. Pero
subyacente a esta agua dulce se encuentra el agua salada.
El modelo también usa agua salada (teñida de rojo) y dulce (teñida de azul o verde),
y sí funcionan en una manera similar a la realidad. ¿Por qué? Porque el agua salada
es más densa que el agua dulce. Por lo que en el modelo se agrega el agua salada
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2. en el lado del modelo donde hay “MAR,” y el agua dulce en el lado cerca al
simulado CENOTE.
Las botellas (contenedores de agua dulce y agua salada), son de un litro en
capacidad. Para te ir el agua, añade 20-30 gotas de colorante de la cocina por
botella. Para preparar el agua salada (líquido rojo), también agrega 70 mililitros
de sal de la cocina. Esta se mide con el cilindro graduado, que es parte del
modelo. Antes de llenar completamente con agua, deberás poner el tapón en el frasco y agitarlo para
disolver la sal.
Posteriormente pegar los tubos de plástico en los orificios de los tapones de goma,
y poner los tapones en las botellas. Hay marcas en los tubos de plástico para
indicar las posiciones de operación típicas. Luego invertir la botella, acciona
rápidamente la colocación del tubo en el receptáculo apropiado en el modelo. La
longitud del tubo que sobresale de la botella determinará el nivel del agua en el
modelo. Es posible que se desee comenzar con los tubos totalmente extendidas de
las botellas para que pueda elevar el nivel del agua poco a poco. Como más
adelante explicamos es aconsejable empezar con el agua salada (roja) y
posteriormente agregar el agua dulce.
Cenote
Si el modelo está funcionando correctamente, el cenote proporciona una
visualización sorprendente. En ausencia de turbulencia, el agua salada teñida de
rojo y el agua dulce teñida de azul, permanecen separadas. Es lo que se puede
ver en un cenote de suficiente profundidad. Aunque las aguas de un cenote no
son de diferentes colores, la diferencia de refracción hace el límite del las dos
aguas distinto.
Pozos y fosas
El modelo también tiene pozos y fosas simuladas. El color al
fondo de un pozo muestra en cual tipo de agua está (rojo o
azul). Cuando contaminantes entran en una fosa, o cuando un
pozo no se mantenga, los contaminantes pueden pasar al agua
subterránea. Este se puede simular por medio de inyectar
agua de diferente tinte en el pozo o fosa (la ilustración se
muestra con tinta verde). A una cantidad pequeña de agua en
una copa, agrega 20-30 gotas de tinte, de diferente color si
posible (puede ser verde como la ilustración u otro color
distinto al azul o rojo). Utilice la hipodérmica para inyectar
esta agua en el tubo de un pozo.
Presione con firmeza la
hipodérmica e inyecta lentamente,
de modo que el agua de color no se
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3. derrame por la parte superior del tubo. En pocos minutos usted puede ver cómo se extiende la mancha
de contaminación. Si no, agrega más agua con tinte. En realidad tales contaminantes se mueven hacia
la costa.
Pozo Artesiano / Ojo de Agua
El modelo también cuenta con un estrato impermeable cerca del mar. El delgado
sueleo aquí se llama tzekel. Este estrato impermeable es fundamental para la
dinámica del agua dulce en la península porque funciona como una presa para
aumentar el espesor de la llamada “lente” de agua dulce. En la costa se encuentran
ojos de agua y pozos artesanos en donde sale el agua. En el modelo se puede
simular esto por medio del pequeño tubo flexible, que se inserta en el tubo del
pozo artesiano (hasta el fondo). En el modelo al agua no sale por presión. Es
necesario aspirar en el tubo para iniciar un sifón. Luego el agua gotea de este tubo. Coloque una copa
para capturar esta agua.
Desagües y Mallas
El modelo tiene dos principales desagües, uno cerca del cenote y uno cerca la costa. Se puede ignorar
los desagües en el frente del modelo. Los accesorios para estos drenajes están envueltos en cinta de
Teflón para lubricar y sellar las juntas. Estos accesorios pueden quedarse
en el modelo. Conecte el tubo flexible de estos accesorios. Puede ser útil
lubricar el tubo flexible para ayudar a que encaje en los accesorios. Si tiene
dificultades para retirar este tubo, puede ayudar el uso de las pinzas. Sin
embargo, recuerde que el modelo de plástico es frágil. Hay abrazaderas de
manguera de plástico y metal para este tubo flexible. Hay un pedazo corto
de tubo con una pinza conectada para la conexión menor antes de que el
modelo se utilice.
El modelo usa malla muy fina de hierro inoxidable para mantener la arena fuera del cenote y pozos. No
obstante, la sal es muy corrosiva al hierro y debe ser enjuagada del sistema después de su uso, si no se
va a volver a usar por varias semanas.
Manejar el modelo
Se regula el modelo por medio de
1) desagües en la parte posterior
del modelo, 2) una válvula cerca la
costa, y 3) las aguas que se agregan
al modelo.
Hay un desagüe cerca de la “costa”
del modelo y uno cerca de la base
del cenote. Se usa estos para asistir cargar el modelo, para ajustar la
operación, y al fin para drenar el modelo.
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4. La válvula se ubica en el estrato costero para regular el equilibrio de agua dulce y agua salada. La válvula
consiste en tres piezas planas de plástico que forman una "I" mayúscula. La parte superior e inferior de
la "I" son de un grosor ligeramente diferente. Las partes superior e inferior se deslizan en una pista en
la capa impermeable. Los granos de arena harán que sea difícil de mover esta válvula. Mueva la válvula
ligeramente y tenga cuidado de no romperla. Usted puede decidir mantenerla en la posición cerrada.
Abrir ligeramente el desagüe cerca de la “costa” del modelo también regula el monto de agua
acumulada en la superficie a la costa.
Limitaciones de este Modelo
Lo ideal es ser capaz de mostrar simultáneamente la separación de agua salada y dulce, el movimiento
de los contaminantes, y el agua que fluye desde el pozo artesiano. En este momento hay aspectos del
modelo que hacen que esto sea difícil de lograr:
1) El nivel de la superficie del suelo, la fosa, y algunos pozos es demasiado alto en relación a la
costa. Es difícil conseguir que el agua dulce sea suficientemente alta en estas características sin
forzar el agua salada del cenote.
2) Con arena del mar, el agua se movía muy lentamente en el sistema, lo que hacía que se requería
de mucho tiempo para cargar el sistema. ¡Además debido a la finura de la arena, cuando salió el
agua del modelo también salió arena! Luego probamos arena gruesa; el modelo era rápido,
pero no era posible levantar el agua suficientemente alto en la fosa sin inundar el mar con agua
dulce. Actualmente el modelo contiene arena de un rango de finura (material de construcción
no cribado). Sí sirve mejor, aunque el agua sigue los lugares de arena más gruesa. También hay
indicaciones en que las partículas más finas migran hacia las salidas, por lo que la fuga sea más
lentamente. (Ver el archivo Limpiando un Desagüe.)
Cargando el Modelo
Debido a las características descritas
anteriormente, se sugiere que le dé tiempo
suficiente para cargar el modelo, como dos horas.
La primera cosa es agregar una botella de agua
salada (roja) y abrir el desagüe ubicado cerca el
fondo del cenote para dar de salir el agua dulce que
queda en el modelo de su uso anterior. (Dejar el
otro desagüe cerca el mar cerrado.) Si se cierra el
desagüe que está cerca al cenote, se puede ver
acumulación de agua en él, pero esta agua no sería
el color del agua salada. Deje el drenaje abierto
hasta que aparezca que el agua salada se acerca el desagüe. Usted puede ver el movimiento del color
en la arena.
Si se queda sin tiempo, usted puede cerrar la fuga y dejar que el cenote comience a llenar. En algún
momento, el agua salada debe aparecer debajo del agua dulce. Cuanto más tiempo se puede esperar
antes de cerrar la fuga, será mejor, porque el límite entre agua dulce y agua salida estará más distinto de
resultado.
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5. Cuando hay a lo menos dos centímetros de roja agua salada (preferible 10 cm) en el cenote, cierre el
desagüe completamente. De este punto en adelante, solamente deberás de usar el desagüe cerca el
mar. Ajusta a longitud máxima el tubo de una botella de agua dulce y agrega el agua al recipiente
apropiado del modelo. Es importante crear la menor turbulencia posible al entrar el agua dulce al
modelo. Más tarde, se puede acortar el tubo de manera que el agua dulce llegue a todos los pozos y
fosas.
Cuando el modelo alcanza el equilibrio, que desea un movimiento ligero de agua hacia el “mar.” El agua
que gotea del pozo artesiano puede ser suficiente para lograr este objetivo. Si no, abra el desagüe cerca
del mar sólo un poco. Este desagüe también es útil si se necesita eliminar acumulaciones de agua entre
las "dunas costeras" y la tierra. Esto puede ocurrir porque en elevar el agua fresca al nivel de la fosa, el
nivel de agua fresca será varios centímetros más alto que el nivel del mar. Pero abra el desagüe sólo un
poco. El movimiento de las manchas de contaminación le dirá si hay una corriente hacia el mar.
Es posible que tenga que sacrificar el agua salada en el cenote, a fin de demostrar otros aspectos del
modelo. Entre las demostraciones usted puede restaurar el agua salada en el cenote mediante la
eliminación de la botella de agua fresca, dejando la botella de agua salada en su lugar.
Drenar, Mover y Almacenar el Modelo
Al final de una demostración, abrir tanto los desagües. Tomará algún
tiempo para que el agua deje de gotear del drenaje inferior. Usando
un tubo, saque con sifón el agua de los recipientes en cada extremo
del modelo En caso de no requerir usar el modelo en varias semanas,
enjuague el agua salada fuera del modelo. Vierta cuidadosamente el
agua dulce en la parte superior del modelo para lavar la sal de esta
parte. Esto tomará algún tiempo, pero es importante porque la sal
oxida la malla de acero inoxidable en el modelo.
A propósito, si la arena ha retrocedido por debajo de la capa
impermeable costera (de plástico), se puede introducir más arena
debajo de esta capa. Vierte con cuidado el agua dulce en el borde de
la capa para “arrojar” más arena debajo de esta parte, de la misma
manera que lo haría para enjuagar la sal. Para ello, primero coloque
cuidadosamente el modelo de manera que el extremo del mar es
más bajo que el extremo con el cenote.
Retire cuidadosamente la válvula de su lugar en la “costa” del
modelo.
Sacar los tubos y colocar el tubo corto con la abrazadera en el drenaje inferior otra vez.
Coloca los 5 retenedores de espuma verde encima de la arena, para que
se ajusten a la forma de la tierra y los pozos. Ponga la tapa de acrílico
sobre el modelo. Coloca las correas azules en el modelo con los pestillos
en el mismo lado que los drenajes. Ajuste las correas, pero no
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6. demasiado (recuerde lo frágil del modelo).
Colocar el modelo en el estuche de
transporte con las letras en contra de la
espuma blanda y los desagües contra el
lado de la espuma ondulado. Retire los
tubos de los tapones de goma y los
pone en una de las botellas de plástico.
Colocar la probeta graduada y una
botella de plástico juntos y coloque en
el estuche. Asegúrese de que los cuatro tapones de goma
están en los agujeros redondos en el estuche.
Cierre la caja y asegure la misma. Ahora en adelante el estuche debe ser siempre vertical para evitar
pérdidas de agua del modelo.
Lista de Partes
1. El estuche de transporte para el modelo
2. El modelo de acrílico
3. 2 bases de madera para el modelo
4. 2 cubetas para abastecer el agua y recibir salidas
5. La válvula (pequeño pedazo de plástico acrílico, en forma de “I”)
6. 4 botellas de 1 litro con tapas plásticas
7. 4 tapones de goma, perforados para tubos
8. 4 tubos de 15-20 cm que encajan en los tapones de goma
9. 2 tubos flexibles de plástico de casi 2 metros
10. 2 abrazaderas de plástico, 3 de metal
11. 1 pedacito de tubería con abrazadera de metal (para mantener el drenaje inferior cerrado
cuando el modelo no está en uso)
12. 1 rollo de cinta de teflón para usar si usted tiene que volver a instalar un desagüe en el modelo
13. 1 probeta graduada de 100 mililitros de capacidad
14. colorante para alimentos – rojo, azul, y quizás verde
15. bolsa de sal de la mesa (Si se agota, compra más de la tienda.)
16. 1 tubería de pequeño diámetro para el pozo artesiano (Se puede adjuntar una abrazadera de
metal para hacer que el tubo de colgar.)
17. 1 par de pinzas (por favor, utilice con cuidado)
18. 1 cuchara de plástico para agregar más arena si necesario
19. Copas de plástico para recibir agua del pozo artesiano, mezclar agua “contaminada,” etc.
20. 1 esponja para controlar los derrames
21. 5 retenedores de espuma verde para mantener la forma de la tierra (arena) en transporte
22. 1 bolsa “Rogers Hall” para contener los insumos y equipo del modelo
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