Hidrodinamica-de-Lagunas-Costeras---Salvador-Farrera-2004

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H I D R O D I N A M I C A 
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L A G U N A S C O S T E R A S 
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S a l v a d o r F. F a r r e r a s 
 
 
 
 
 
 
Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada 
 
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H I D R O D I N A M I C A 
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L A G U N A S C O S T E R A S 
 
(Apuntes de texto de posgrado de las postrimerías del siglo XX) 
 
 
 
 
 
 
S a l v a d o r F. F a r r e r a s S. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) 
Convenio # 920107 de Cátedra Patrimonial de Excelencia Nivel III 
 
Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada 
 
 
 ii 
 
 551.............. 
...................... 
Farreras S., Salvador 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras/ Salvador Farreras S.- México: 
Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada: 2004. 
 
1. Geomorfología– Investigaciones. 
2. Lagunas costeras - México. 
3. Transporte de materia - Circulación y dispersión 
4. Contaminación costera – Medidas de prevención. 
 
GC.............. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Portada: Fotografía de Salvador F. Farreras : Estuario del rio Balsas 
 
Diseño: Salvador F. Farreras 
 
Primera edición electrónica, 2006 
 
 
 Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada 
 
 
ISBN: .................................... 
 
 
Hecho en México 
Printed in Mexico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 iii 
____________________________________ 
C o n t e n i d o 
 
 
 
 Prefacio .......................................................................................................................... viii 
 Agradecimientos ............................................................................................................ xii 
 
CAPITULO 1 
 
Introduccion, conceptos básicos, y clasificaciones 
 
1.1 Justificación del Estudio ................................................................................................. 3 
1.1 Definiciones ................................................................................................................... 3 
1.2.1 Estuarios ............................................................................................................... 3 
1.2.2 Lagunas Costeras (Estuarinas o No-Estuarinas) ..................................................... 4 
1.3 Origen y Efimerismo ...................................................................................................... 4 
1.4 Clasificaciones ............................................................................................................... 5 
1.4.1Discretas ............................................................................................................... 6 
1.4.1.1 Geomorfólogica Estuarina ......................................................................... 6 
1.4.1.2 Geomorfólogica Mixta (para México) ....................................................... 6 
1.4.1.3 Según Estructura Salina ............................................................................ 11 
1.4.1.3.1 Verticalmente Estratificados (Clase A)......................................... 12 
1.4.1.3.2 Fiordos (Clase A-1) .................................................................... 12 
1.4.1.3.3 Parcialmente Mezclados (Clase B) .............................................. 13 
1.4.1.3.4 Verticalmente Homogéneos con Estratificación Lateral (Clase C)..
 14 
1.4.1.3.5 Lateral y Verticalmente Homogéneos (Clase D) ........................... 14 
1.4.1.3.6 Casos No-Estuarinos .................................................................. 15 
1.4.1.3.7 Procesos de Transporte Hidrológico y de Materia ....................... 19 
1.4.1.3.8 Ecuación de Transporte de Sal .................................................... 20 
1.4.1.4 Según Parámetro de Estratificación .......................................................... 22 
1.4.2 Continua .............................................................................................................. 22 
1.4.2.1 Según Diagrama de Estratificación-Circulación ......................................... 22 
1.4.2.1.1 Extensión por Número de Richardson ........................................ 27 
1.4.2.1.2 Extensión para Mezcla Total ...................................................... 29 
 
CAPITULO 2 
 
Agentes de la dinamica y sus efectos 
 
2.1 Mareas ......................................................................................................................... 35 
2.1.1 Definiciones ......................................................................................................... 35 
2.1.1.1 Marea Astronómica en General ................................................................ 35 
2.1.1.2 Marea en una Laguna Costera ................................................................... 35 
 iv 
2.1.2 Marea Astronómica de Equilibrio ......................................................................... 36 
2.1.2.1 Constituyentes Armónicas de la Marea de Equilibrio .................................... 38 
2.1.2.1.1 Características en las Costas de México ....................................... 38 
2.1.3 Marea Meteorólogica ............................................................................................ 42 
2.1.4 Marea Local ......................................................................................................... 42 
2.1.5 Marea Total y sus Métodos de Análisis ................................................................. 43 
2.1.5.1 Ejemplos en Lagunas Costeras de México ................................................. 44 
2.1.6 Mareas en Canales sin Fricción ni Reflexión (Ley de Green) ................................. 44 
2.1.7 Tratamiento de Mareas Cooscilantes .................................................................... 48 
2.1.7.1 Sin Fricción ni Reflexión ........................................................................... 49 
2.1.7.2 Sin Fricción, con Reflexión ....................................................................... 50 
2.1.7.3 Con Fricción, sin Reflexión ....................................................................... 52 
2.1.7.4 Con Fricción y Reflexión .......................................................................... 53 
2.1.7.5 Nomogramas para Número de Onda y Coeficiente de Amortiguación ....... 56 
2.1.7.6 Disipación de la Energía de las Ondas por Fricción y Mezcla ..................... 57 
2.2 Descargas de Agua Dulce por Afluentes ........................................................................ 59 
2.3 Esfuerzo del Viento ....................................................................................................... 59 
2.3.1 Efectos Locales ..................................................................................................... 59 
2.3.1.1 Evaporación .............................................................................................. 59 
2.3.1.2 Apilamiento ............................................................................................... 61 
2.3.1.3 Formación de Olas .................................................................................... 63 
2.3.2 Efectos No-Locales en Frecuencias Bajas .............................................................. 64 
2.4 Gradientes de Densidad ................................................................................................. 65 
2.4.1 Por Variaciones de Salinidad ................................................................................ 65 
2.4.1.1 Influencia de Evaporación, Precipitación, y Afluentes ............................... 65 
2.4.1.1.1 La Evaporación y sus Agentes ....................................................66 
2.4.1.1.2 Casos Estuarino y No-Estuarino en Escalas Temporales ............. 66 
2.4.2 Por Variaciones de Temperatura .......................................................................... 66 
2.4.2.1 La Transferencia de Calor y sus Mecanismos ............................................ 66 
2.4.2.1.1 Casos Estuarino y No-Estuarino en Escalas Temporales ............ 68 
2.4.3 Interacciones entre Variaciones de Temperatura y de Salinidad ............................ 68 
2.4.3.1 Efecto de la Radiación Térmica ................................................................ 68 
2.4.3.2 Efecto de la Evaporación ......................................................................... 69 
2.4.3.3 Efecto de la Saturación ............................................................................ 69 
2.4.3.4 Efecto de Area ......................................................................................... 69 
2.4.3.5 Efecto del Tiempo de Residencia .............................................................. 69 
2.4.4 Patrones de Corrientes Residuales por Gradientes de Densidad ............................ 69 
2.5 Presión Barométrica ..................................................................................................... 72 
2.6 Morfología de la Cuenca .............................................................................................. 73 
2.6.1 Meandros ............................................................................................................. 73 
2.6.2 Bombeo por Marea ............................................................................................... 74 
2.7 Fricción Lateral y de Fondo ........................................................................................... 74 
2.7.1 Ecuaciones y Coeficientes de Chèzy y de Manning ................................................ 76 
2.8 Efecto de Coriolis .......................................................................................................... 79 
 
 v 
CAPITULO 3 
 
Cinemática y dinámica de la circulación y de la dispersión 
 
3.1 Ecuación de Continuidad ............................................................................................. 83 
3.1.1 Flujo Estacionario ............................................................................................... 83 
3.1.2 Flujo No-Estacionario ......................................................................................... 84 
3.1.2.1 Modelo para Evaluación de Velocidades ............................................. 85 
3.2 Conservación de la Energía (Estacionaria y No-Estacionaria) ....................................... 88 
3.2.1 Energía Específica ............................................................................................... 90 
3.2.2 Transiciones (Flujo Subcrítico, Crítico, y Supercrítico) ........................................ 91 
3.2.3 Contracciones y Ensanches .................................................................................. 94 
3.2.4 Distribución de Velocidades en Cortes Seccionales .............................................. 95 
3.2.5 Método de Medición de Velocidades por Arrastre ............................................... 96 
3.3 Conservación del Momentum ....................................................................................... 99 
3.3.1 Salto Hidráulico Estacionario .............................................................................. 99 
3.3.2 Salto Hidráulico No-Estacionario (El Bore) ......................................................... 101 
3.4 Modelos Analíticos Puramente Advectivos ................................................................... 103 
3.4.1 Ecuación de Transporte Advectivo de Sal ............................................................ 103 
3.4.2 Unidimensional Estratificado (Teorema de Knudsen) ............................................ 103 
3.4.3 Bidimensional Bien Mezclado (Bombeo por Marea) ............................................. 104 
3.4.4 Para Intercambio con Tributarios .......................................................................... 107 
3.4.4.1Tributario Somero ..................................................................................... 107 
3.4.4.2Tributario Profundo ................................................................................... 108 
3.4.5 Unidimensional Bien Mezclado para Intercambio en la Boca ................................. 109 
3.4.6 Unidimensional Bien Mezclado para Concentración de Descarga .......................... 111 
3.4.7 Métodos para el Tiempo de Evacuado .................................................................. 112 
3.4.7.1 Definiciones .............................................................................................. 112 
3.4.7.2 Del Prisma de Marea ................................................................................. 113 
3.4.7.3 Modificado del Prisma de Marea ............................................................... 113 
3.4.7.3.1 La Excursión y la Razón de Intercambio Interior ........................ 113 
3.4.7.3.2 Concentración Remanente y Tiempo para su Reducción ............. 115 
3.4.7.3.3 Variación de Concentración en el Segmento de 
Inyección, Aguas Arriba y Aguas Abajo .............................. 115 
3.5 Transporte de Materia Difusivo-Dispersivo ................................................................. 116 
3.5.1 Escalas de Tiempo, Coeficientes y Ecuaciones ..................................................... 116 
3.5.2 Difusion Unidimensional sin Advección ............................................................... 120 
3.5.2.1 Inicialmente Puntual, e Instántanea (Fick) ................................................ 120 
3.5.2.2 Inicialmente Extensa, e Instántanea .......................................................... 123 
3.5.2.3 Inicialmente Puntual, y Continua .............................................................. 125 
3.5.2.4 Inicialmente Extensa, y Continua ............................................................. 125 
3.5.3 Extensión a 2 o 3 Dimensiones y con Fronteras Finitas (Cerradas) ...................... 125 
3.5.4 Difusión Simultánea con Advección .................................................................... 128 
3.5.4.1 En la Misma Dirección (Taylor) .............................................................. 128 
3.5.4.1.1 Condición para Desprecio ........................................................ 130 
 vi 
3.5.4 .2 Transversalmente .................................................................................... 130 
3.5.4.2.1 Lateral y Verticalmente ............................................................ 130 
3.5.4.2.2 Solo Lateral con Mezcla Vertical Total .................................... 131 
3.5.5 Difusión Turbulenta ............................................................................................ 132 
3.5.5.1 Tamaño de Nubes y Escala de Tiempo Lagrangiana ................................ 134 
3.5.5.2 Simil con Difusión Molecular y Escala de Longitud Lagrangiana ............ 136 
3.5.6 Dispersión en Flujos Cizallados (con Shear) ....................................................... 138 
3.5.6.1 Dispersión Laminar: Coeficientes y Ecuaciones ........................................ 139 
3.5.6.2 Dispersión Turbulenta: Coeficientes y Ecuaciones .................................... 143 
3.5.7 Determinación de los Coeficientes de Difusión Turbulenta Vertical y Transversal 
 y de Dispersión, en Canales y Rios ................................................... 144 
3.5.7.1 Canales Rectangulares Lisos y Anchos ...................................................... 144 
3.5.7.2 Canales Irregulares y Rios ......................................................................... 145 
3.5.8 Dispersión en Flujos Oscilatorioscon la Marea ..................................................... 147 
3.5.8.1 Período de las Oscilaciones y Tiempo de Mezcla Total .............................. 148 
3.5.8.2 Coeficientes de Difusión Turbulenta Vertical y Transversal, y de 
 Dispersión, en Lagunas Costeras ...................................................... 149 
3.5.8.2.1 Verticalmente Estratificadas y Verticalmente Homogéneas ......... 151 
 
CAPITULO 4 
 
Modelos numéricos hidrodinámicos y de transporte de materia 
 
4.1 Características y Tipos ................................................................................................... 155 
4.2 Selección de las Ecuaciones y sus Términos ................................................................... 157 
4.3 Organización de los Datos y del Algoritmo Resolutivo ..................................................... 158 
4.3.1 Discretización Espacial (Esquematización) ............................................................. 158 
4.3.1.1 Canales de Transporte y Areas de Almacenamiento .................................... 158 
4.3.2 Discretización Temporal, Redes Espacio-Temporales de Resolución, y 
Condiciones Iniciales y de Frontera ....................................................................... 159 
4.4 Métodos de Integración ................................................................................................. 160 
4.5 Metodología de Aplicación de los Modelos ................................................................... 160 
4.6 Casos de Aplicación a Lagunas Costeras ....................................................................... 161 
4.6.1 Modelo de Continuidad ........................................................................................ 161 
4.6.2 Modelo Hidrodinámico ........................................................................................ 163 
4.6.2.1 Aplicación al Estuario del Rio Siuslaw, Oregon, U.S.A. ............................ 166 
4.6.3 Modelo de Intercambio ......................................................................................... 168 
4.6.3.1 Aplicación a la Laguna Costera No-Estuarina: Estero de Punta Banda, 
B.C., México ...................................................................................... 171 
4.6.4 Modelo de Dispersión ........................................................................................... 175 
 
Bibliografia .................................................................................................................................. 179 
 
_____________________________ 
 vii 
P r e f a c i o 
 
 
 
 De los 10,000 kilómetros de costas de México, aproximadamente un tercio lo forman los 
contornos de lagunas costeras. A pesar de que el desarrollo y la explotación de sus recursos por parte de 
las comunidades que habitan sus costas es cada dia mas creciente, muchas de ellas están 
insuficientemente estudiadas. 
 
 Es tarea urgente para México la formación de recursos humanos capacitados para el estudio 
científico, como asimismo para la aplicación de técnicas de planificación, que permitan un desarrollo 
eficiente y en armonía con la preservación del medio ambiente, para estas lagunas costeras. 
Prioritariamente se requiere del conocimiento de la hidrodinámica de estos sistemas y de las 
características de su transporte de materia disuelto y en suspensión. 
 
 Inspirado en la inquietud anterior, nace este libro de texto basado en los apuntes de clases del 
curso de Dinámica de Lagunas Costeras impartido durante los últimos 24 años del siglo XX por el autor 
en los programas de Licenciatura, Maestría y Doctorado en la Facultad de Ciencias Marinas de la 
Universidad Autónoma de Baja California, en el Centro de Investigación Científica y de Educación 
Superior de Ensenada (CICESE), y ocasionalmente en el extranjero. 
 
 El nivel de tratamiento supone del lector conocimientos matemáticos básicos de Cálculo Integral y 
elementos de Ecuaciones Diferenciales Parciales, y nociones de Física en general, e Hidráulica o 
Mecánica de Fluídos. Sin embargo, se ha tratado que sus desarrollos sean auto-contenidos en el sentido de 
que no sea necesario recurrir a soporte adicional para comprenderlos. 
 
 El enfoque del libro es hacia la exposición previa de la teoria de los fenómenos, seguida con 
especial énfasis de sus aplicaciones. Mención especial merecen las técnicas de modelación computacional 
que son esenciales para abordar situaciones de configuración real en las lagunas costeras. 
 
 El texto está dirigido al nivel de posgrado universitario en disciplinas de Oceanografía e 
Ingeniería Costera-Ambiental; aunque también puede usarse en cursos a nivel de Licenciatura 
seleccionando a criterio los temas que sean de interés y la profundidad con que se cubran. Sin embargo, 
no es solamente el propósito proporcionar un texto para la docencia, sino también de auto-estudio para los 
científicos e ingenieros interesados en los problemas hidrodinámicos de las lagunas costeras, y como obra 
de consulta para los profesionistas y autoridades especializadas que necesiten la aplicación de 
metodología científica a la solución de algún problema específico. Con este último propósito, se incluyen 
detalles sobre aplicabilidad y alguna metodología de campo sencilla a lo largo del texto. La amplia 
Bibliografía final de referencias específicas y obras de consulta permitirá al lector profundizar en 
cualquier tema que sea de su interés. 
 
 
 Se pretende con esta obra, a pesar de sus posibles imperfecciones, llenar el vacío existente en la 
literatura científica en idioma castellano en el tema de la Hidrodinámica y el Transporte de Materia en 
Lagunas Costeras. A pesar de que en idiomas extranjeros existen numerosos textos sobre la 
 viii 
hidrodinámica de Estuarios, no los hay que traten esta especialidad para Lagunas No-Estuarinas, que son 
predominantes en varias regiones costeras de México. Al respecto, se incluyen en este libro numerosos 
ejemplos, tanto de la experiencia del autor como de sus colegas investigadores y de estudiantes tesistas, 
de resultados de investigaciones efectuadas en las lagunas costeras no-estuarinas de la Península de Baja 
California. 
 
 Este libro fue elaborado bajo contrato de Cátedra Patrimonial de Excelencia de CONACYT. Fué 
aprobada su edición tras arbitrajes favorables de la Universidad Autónoma de Baja California y del 
CONACYT (ver constancias en las páginas siguientes). Dificultades financieras no hicieron posible su 
publicación convencional impresa. Hoy se ofrece en versión electrónica sin costo al público lector 
interesado. 
 
 
 
Salvador F. Farreras 
 
 
Ensenada, Baja California 
 
Agosto de 2006 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ix 
 x 
 xi 
 
 
 
________________________________________ 
A g r a d e c i m i e n t o s 
 
 
 Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología 
(CONACyT) que financió parcialmente la elaboración 
de esta obra mediante el Convenio # 920107 de 
Cátedra Patrimonial de Excelencia Nivel III. 
 
 A los integrantes de los comités de evaluación de la 
Facultad de Ciencias Marinas de la Universidad 
Autónoma de Baja California y de la Dirección de 
Fomento y Desarrollo Científico (DAIC) del Consejo 
Nacional de Ciencia y Tecnología, por sus valiosos 
comentarios y sugerencias y sus dictámenes favorables 
a esta publicación. 
 
 A Diego Holmgren, Felicitas Velasco y Joel Montejano 
por el eficiente procesado de los textos y ecuaciones. 
 
 A José M. Domínguez y Francisco J.Ponce por el 
procesado digital de las figuras. 
 
 xii 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 1 
___________________________________________________________________________________ 
 
CAPITULO 1 
 
INTRODUCCION, CONCEPTOS BASICOS, Y CLASIFICACIONES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 2Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 3 
 
 
OBJETIVOS DEL CAPITULO: Establecer la importancia socio-económica del estudio de las 
lagunas costeras y de la preservación y explotación, en un equilibrio armónico, de los recursos de su 
medio ambiente. Conocer su origen y mecanismos de formación geológica. Determinar las 
características que las definen como estuarinas y no-estuarinas. Identificarlas y clasificarlas según 
geomorfología, estructura salina, y procesos de circulación y estratificación. 
 
 
1.1 Justificación del Estudio 
Por qué estudiamos la hidrodinámica de las lagunas costeras ? 
Porque en estas zonas: 
- es factible el cultivo de especies marinas (principalmente moluscos y peces), ya que son cuerpos 
de agua semi-cerrados controlables; 
- ocurren actividades de navegación y comunicación y se efectúan instalaciones portuarias 
menores y faenas de dragado; 
- existen playas y áreas de recreación; 
- son hábitat natural de muchas especies ( consideradas "santuario" para algunas de carácter 
migratorio); 
- ocurren problemas de contaminación por residuos industriales y domésticos; 
- se establecen comunidades habitacionales; y 
- es posible aprovechar, en algunas ocasiones, la energía de las mareas, las olas, o la energía 
térmica. 
En resumen, por su importancia socio-económica, ya que las lagunas costeras son asiento de 
recursos alimentarios, energéticos, turísticos, de habitación y de comunicación, que es urgente 
aprovechar y desarrollar armónicamente, preservando simultáneamente el medio ambiente natural 
(equilibrio entre explotación y preservación). 
Para llevar a cabo esto, se requiere prioritariamente el conocimiento de la hidrodinámica del 
sistema, es decir, saber cómo se está moviendo el agua, a qué agentes se debe su movimiento, 
cúales de éstos se podría controlar y cómo, y cómo se moverá ante eventuales modificaciones 
naturales o artificiales. Asimismo es necesario conocer cómo se transporta la materia en suspensión 
o dilución en el agua, Ej: dispersión de larvas de organismos o particulas contaminantes. De esta 
forma será posible abordar y resolver adecuadamente problemas de acuacultura, contaminación, 
navegación, formación de playas, transporte de sedimentos, construcción de obras, etc. 
 
1.2 Definiciones 
 
1.2.1 Estuarios 
Por convención se acepta como mas adecuada la definición de Pritchard (1967): "Estuario es un 
cuerpo o masa de agua costera semi-encerrada, con conexión libre al mar abierto, y en el cual es 
medible la dilución del agua de mar por agua dulce proveniente de la tierra". Que sea 
semi-encerrado implica que su patrón de circulación es influido considerablemente por las fronteras 
laterales, y por lo tanto es un cuerpo costero, pero no forma parte de la linea de costa en si misma; 
permitiendo así distinguirlo de cuencas de mayor tamaño como una bahía o un golfo. Que la 
conexión al mar abierto sea libre significa que la comunicación entre el océano y el estuario debe 
permitir el intercambio de agua, sal, y la transmisión de la energía de la marea permanentemente, 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
para todo estado de marea y durante todas las estaciones del año. Que la dilución de agua de mar 
sea medible significa que la salinidad en el interior del estuario debe ser menor que en el océano 
adyacente; es decir que el volumen de agua dulce que ingresa por afluentes y precipitación es 
mayor que el que se pierde por evaporación en el mismo lapso de tiempo. 
Con anterioridad Pritchard usó la terminología, hoy desechada, de: 
Estuario Positivo para aquel en que el volumen de agua dulce que ingresa es mayor que el que se 
pierde (salinidad interior menor que en el océano): y 
 Estuario Negativo o Inverso para aquel en que ocurre lo contrario (salinidad en el interior mayor 
que en el océano). 
Actualmente se denomina al primer caso como "cuenca estuarina" y al segundo como "cuenca 
no-estuarina" (evítese usar la acepción "anti-estuario" para este último caso). 
Fischer (1976) comenta al respecto que la definición de Pritchard excluye a lagunas 
no-estuarinas que se comportan similarmente a las estuarinas en cuanto a procesos de mezcla y 
dispersión; agregando, frivolamente, que no es fácil identificar los estuarios porque son como la 
"pornografía", difíciles de definir pero facilmente reconocibles cuando los vemos. 
 
1.2.2 Lagunas Costeras (Estuarinas o No-Estuarinas) 
Lankford (1976), refiriéndose expresamente a estas cuencas en México, define: "laguna costera 
es una depresión en la zona costera, bajo el nivel de pleamar media superior (sigla MHHW en 
inglés), que tiene una conexión permanente o efímera con el mar, pero protegida de este por algún 
tipo de barra". 
Los elementos geomorfológicos (existencia de la depresión bajo el nivel de MHHW y de la barra 
frente a la boca) son importantes en esta definición. La conexión con el mar puede ser permanente o 
efímera, y no hay restricciones para los valores de la salinidad en el interior. 
Según Lankford en México se usa indistintamente los términos laguna costera, bahía, sonda, 
boca, estero, estuario, caleta, lago, laguna, o lagunilla, para denominar este tipo de cuencas que 
conforman aproximadamente 1/3 de los 10,000 kilómetros de longitud de costas de México. 
Boca de una laguna costera es la sección transversal que coincide con la linea de costa. 
Cabeza de una laguna costera es la sección transversal mas lejana aguas arriba en que son 
detectables las fluctuaciones en la superficie libre del agua debidas a la marea. En el caso estuarino 
esta sección es mas lejana que la última en que se detecta salinidad significativa, porque las ondas 
de marea se propagan mas allá del límite de transporte dispersivo de sal. En el caso no-estuarino 
esta sección suele coincidir con la frontera de costa interior. 
 
1.3 Origen y Efimerismo 
Los siguientes eventos secuenciales de variación histórica del nivel del mar son el agente 
principal del origen de las lagunas costeras: 
I- Estabilización del nivel de la línea de costa en el Pleistoceno (hace 80,000 años), a 
aproximadamente 5 a 8 metros sobre el actual, formándose un arrecife, cantil o bordo 
elevado de depósitos de playa que aún existe actualmente rodeando algunas lagunas costeras 
y bahías. 
II- Descenso del nivel del mar en el Holoceno (hace 18,000 años) por la glaciación de Wisconsin 
(transgresión Flandriana), a razón de un metro cada 100 años, y hasta 130 metros bajo el 
 4 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
actual, durante el cual los procesos terrestres y atmosféricos erosionaron valles y cañones 
formando deltas y planicies costeras. 
III- Rápido ascenso (regresión) del nivel del mar a fines del Holoceno (hasta hace 5000 años 
atrás de hoy), hasta 3 o 4 metros bajo el actual nivel, durante el cual el agua de mar inunda 
las planicies y los valles previamente excavados por los rios y glaciares descendentes. La 
turbulencia litoral y el oleaje retrabajan los sedimentos costeros, cubren con una capa de 
arena la plataforma, y forman playas en la linea de costa. 
IV- Desaceleración de la regresión anterior (desde hace 5,000 años atrás hasta hoy), en que el 
nivel del mar sube lentamente (2 milímetros cada año). Los nuevos ríos que ocupan las partes 
altas de los antiguos valles, transportan sedimentos, forman deltas progresivos en la costa y 
construyen barras en las bocas de las lagunas costeras. 
Subidas actuales o futuras del nivel del mar producirían nuevas lagunas costeras en los 
valles altos, con poco sedimento depositado, pero aumentaría el sedimento por erosión costera. 
Descensos actuales o futuros del nivel del mar producirían nuevas lagunas costeras 
someras que se llenarían rapidamente con sedimentos arrastrados de las zonas altas. 
Las lagunas costeras son por ende fenómenos de origen geológico reciente y de vida corta, 
estando en permanente alteración por erosión y depósito de sedimentos y por fluctuaciones del 
nivel del mar decarácter eustático (debidos a cambios del volumen de agua del océano) e 
isostáticos (debidos a cambios del nivel de la tierra). Además, las descargas de los rios afluentes 
y los rangos de las mareas están variando permanentemente, por lo que las lagunas costeras 
nunca logran alcanzar un estado de equilibrio definitivo. Son sistemas complejos de vida 
efímera, en permanente interacción y modificación, y facilmente afectables por acciones 
externas. 
 
1.4 Clasificaciones 
Las clasificaciones se agrupan en: 
I- Discretas: 
 1) Geomorfológica Estuarina 
 2) Geomorfológica Mixta (para México) 
 3) Según Estructura Salina 
 4) Según Parámetro de Estratificación 
II- Continua: 
5) Según diagrama de Estratificación-Circulación. 
Ventaja de las clasificaciones discretas: 
- Son claras y sencillas en explicar los procesos básicos de la dinámica, sus agentes causales, y el 
origen y configuración de las lagunas costeras; y son fáciles de aplicar a casos concretos por la 
calidad y cantidad de mediciones de campo requeridas. 
 
Desventajas de las clasificaciones discretas: 
- Cada clasificación abarca solo uno o dos aspectos de la hidrodinámica. 
- Distintas partes de un misma laguna costera pueden corresponder simultáneamente a distintos 
tipos en la clasificación. 
 5 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 6 
- Encasillan las lagunas costeras en categorías discretas. 
- No todas son aplicables a las lagunas costeras no-estuarinas. 
- Una laguna costera puede cambiar de categoría estacionalmente, o con distintas fases de la 
marea diariamente. 
- No hay dos lagunas costeras en el mundo con características topográficas, de circulación y de 
dispersión, y variaciones estacionales idénticas (solo las hay similares) como para ponerlas 
exactamente en la misma categoría. 
Ventajas de la clasificación continua: 
- Clasifica la laguna costera como una curva o superficie dentro de regiones de un diagrama, 
siendo mas completa en la cantidad de procesos hidrodinámicos y de transporte de materia 
involucrados. 
- Permite la evolución temporal de las características para una laguna, y la ubicación de sus 
diferentes zonas en regiones distintas del diagrama. 
Desventaja de la clasificación continua: 
- No es sencilla de entender, y es difícil de aplicar en casos concretos por la cantidad y calidad 
de las mediciones de campo requeridas. 
 
1.4.1 Discretas 
 
1.4.1.1 Geomorfólogica Estuarina 
Clasifica estuarios según Pritchard (1967) de acuerdo a su origen y formación, 
profundidad máxima, forma de la sección transversal, razón ancho/profundidad, geometría del 
canal central, tipo de sedimentos, latitud, y volumen de descarga del río. Los separa en 4 
clases: 
I- Estuarios de valle de río inundado; 
II- Fiordos; 
III- Estuarios con formación de barra de arena en la boca; y 
IV- Estuarios tectónicos y Otros. 
 Se detalla su contenido en la Tabla 1.1 
 
1.4.1.2 Geomorfólogica Mixta (para México) 
Lankford (1976) clasifica las 123 mayores lagunas costeras de México según un 
criterio geomorfológico basado en el origen y formación de la depresión y las características de 
la barra. Estos 2 hechos están controlados por los siguientes agentes causales: 
a) controles geológicos y fisiográficos: variaciones históricas del nivel del mar, perfil o relieve 
costero, vertientes, valles, ríos y desagües terrestres. 
b) condiciones climáticas: precipitaciones, principalmente; y 
c) condiciones oceanográficas de la costa: dimensiones de la plataforma continental, energía 
del oleaje, energía de la marea y sus corrientes predominantes. 
Las variaciones históricas del nivel del mar son comunes a todas las lagunas costeras y ya se 
analizaron en la sección anterior. 
 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 7 
 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 8 
 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 9 
 
 Los demás agentes causales varían en naturaleza e intensidad a lo largo de las costas de México, 
permitiendo separarlas en 7 regiones diferentes (Tabla 1.2). Esta variación en el actuar de dichos agentes 
ha originado una multiplicidad de características en las lagunas costeras, que se agrupan clasificándolas 
en 5 tipos con 16 subtipos (Tabla 1.3 y Figura 1.1). En cada región predomina cierto tipo de lagunas (Ej: 
tipo III en región A y D, tipo II en C y E, etc) (Tabla 1.4). 
 Es de notar que la clasificación no es unívoca, es decir una laguna puede tener características de 2 o 
más tipos; y además, pueden estar continuamente evolucionando de un tipo a otro, o cambiando 
estacionalmente por el régimen de lluvias, entre otras causas. 
 Un cambio estacional importante es el paso de boca cerrada a boca abierta y viceversa que depende del 
régimen de lluvias, rango de la marea, y altura de la barra (acumulación o acreción de sedimentos 
terrígenos y litorales). 
Otro cambio importante es la segmentación de lagunas producido por la migración de barras de dunas 
de arena debida al transporte eólico. 
La única laguna costera de México que está permanentemente en condición estuarina es el Estuario del 
Río Colorado. 
 
 T A B L A 1.3 T I P O S D E L A G U N A S C O S T E R A S 
 
I. Erosión Diferencial 
A. Valle inundado abierto 
B. Boca de rio inundada abierta 
C. Valle inundado con barra 
D. Boca de rio inundada con barra 
E. Cañón rocoso inundado 
F. Depresión de Karst inundada 
II. Sedimentación Terrígena diferencial 
A. Depresión intradeltaica y marginal 
B. Depresión de delta con barra 
C. Entradas de playa de delta 
III. Plataforma Interior con Barra 
A. Laguna de barra según Gilbert-de-Beaumont 
B. Laguna cuspada 
C. Depresiones de ribera plana 
IV Orgánica 
A. Laguna de barra coral-algal 
B. Laguna de barra de manglar 
V. Tectónicas 
A. Laguna estructural 
B. B. Laguna tectónica 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 10 
 
 
Fig 1.1 Tipos de Lagunas Costeras, según Lankford (1976)
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 11 
 
TABLA 1. 4 Distribución Regional de Lagunas Costeras 
 
TIPO 
REGION I II III IV V TOTAL 
A BAJA CALIFORNIA 
COSTA PACIFICO 
5 8 3 16 
B BAJA CALIFORNIA 
COSTA GOLFO CALIFORNIA 
1 3 1 5 
C GOLFO DE CALIFORNIA 
COSTA ESTE 
6 16 9 31 
D COSTA PACIFICO 
CENTRAL-SUR 
4 27 31 
E GOLFO DE MEXICO 
COSTA NORTE-CENTRO 
2 14 6 1 23 
F GOLFO DE MEXICO 
COSTA YUCATAN 
 5 4 9 
G MAR CARIBE 
COSTA YUCATAN - Q. ROO 
4 2 2 8 
TOTAL 22 30 60 6 5 123 
 
1.4.1.3 Según Estructura Salina 
Pritchard (1955 y 1959) clasifica los estuarios en las siguientes clases: 
A.- Verticalmente estratificado (o de 2 capas, o de cuña de sal). 
A-1.- Fiordo. 
B.- Parcialmente mezclado. 
C.- Verticalmente homogéneo, con estratificación lateral; y 
D.- Verticalmente homogéneo, sin estratificación lateral (o bien mezclado, o 
totalmente homogéneo). 
Supongamos una situación ideal: un río de agua dulce que se vacía en un océano sin 
mareas, ambos sin viscosidad. 
El agua dulce (menos densa) fluye sobre la salada, la velocidad disminuye hacia la boca 
(por ensanche y profundización, si se supone que el régimen es subcrítico como es usual, 
concepto que se explica en el Capítulo siguiente). La interfase es horizontal (o inclinada 
lateralmente si el efecto de Coriolis es significativo), no hay movimiento en la cuña salada, y 
no hay mezcla (Figura 1.2). 
 
 
 
 
Fig. 1.2 Perfiles verticales de salinidad y velocidad en cortes de la cabeza a la boca (1 a 4) para caso 
ideal sin mareas ni viscosidad. 
 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 12 
 
 
Fig. 1.3 Forma de la interfase y perfiles verticales de salinidad y velocidad para estuarios de Clase A 
 
En las situaciones reales siguientes hay mareas y viscosidad: 
1.4.1.3.1 Verticalmente Estratificados (Clase A) 
El esfuerzo tangencial del agua dulce empuja el agua salada y la inclina hacia arriba en 
dirección a la boca, y si es suficientemente grande forma olas internas en la interfaseque 
eventualmente rompen mezclando el agua salada con la dulce (abordamiento o "entrainment"). 
Esto incrementa la descarga de agua superior mezclada hacia la boca y por continuidad también 
del agua salada de la cuña inferior hacia el interior. La salinidad en la cuña es vertical y 
horizontalmente constante, la razón descarga rio/descarga marea es mayor que uno (debido a 
una descarga grande del rio y/o a un rango de marea pequeño), y la razón ancho/profundidad es 
menor que 5 (Figura 1.3). 
1.4.1.3.2 Fiordos (Clase A-1) 
Son similares en estructura salina y de corrientes a los estuarios de Clase A, pero debido a 
la presencia de la barra rocosa en la boca (sill) difieren en que la capa de agua dulce es muy 
somera, la interfase es casi horizontal, la salinidad en la capa superficial no es rigurosamente 
nula (especialmente en el sill), hay variaciones estacionales marcadas debido a las fluctuaciones 
en la descarga del río y al congelamiento, y la capa profunda es de no-movimiento y anóxica 
(Figura 1.4). El abordamiento es muy activo en verano y variable con el rango de la marea. 
 
 
 
 
Fig. 1.4 Forma de la interfase y perfiles verticales de salinidad y velocidad para estuarios de Clase 
A-1 (fiordos) 
 
Los fiordos solo se presentan en zonas con glaciares en latitudes altas, y por ende no los 
hay en México. Descripciones de fiordos en Canadá, Alaska, Noruega, y Chile pueden verse en 
Pickard (1961, 1967, y 1971), Rattray (1967), y Saelen (1967). 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 13 
 
El criterio de Burt y Mc Allister (1957) para clasificar un estuario en las Clases A o A-1 
es que en aquella sección transversal en que la salinidad promedio sea 17 o/oo, la diferencia 
entre salinidad superficial y de fondo sea mayor o igual a 20 o/oo. 
 
1.4.1.3.3 Parcialmente Mezclados (Clase B) 
Si el rango de la marea es suficientemente grande, todo el contenido de agua del estuario 
oscila, y la energía cinética de este movimiento es parcialmente disipada por fricción en el 
fondo, originando turbulencias. Estos remolinos turbulentos a su vez disipan energía, 
produciendo calor y mezclando el agua salada hacia arriba y el agua dulce hacia abajo. Esto 
incrementa la salinidad en la capa superior y su volumen de descarga hacia el océano, lo que 
hace aumentar también la descarga de agua salada profunda hacia el interior. Se ha medido en 
algunos de estos casos razones de descarga de agua salada hacia el interior en la boca/descarga 
de agua dulce del rio en la cabeza ≈ 20/1. 
La estructura salina muestra: 
a) un gradiente horizontal aumentando la salinidad hacia la boca en forma 
aproximadamente lineal, tanto en la capa superficial como en la profunda; 
b) un gradiente vertical pronunciado a media profundidad, siendo la salinidad 
verticalmente constante en cada capa (superficial y profunda); 
c) una forma geométrica similar del perfil vertical de salinidad a lo largo del estuario. 
 
La razón descarga de rio/descarga de la marea es de 0.2 a 0.5 (debido a una descarga de 
rio moderada y/o a un rango de marea moderado o grande; y la razón ancho/profundidad es de 
7 a 10. Ver Figura 1.5. 
 
 
 
 
Fig. 1.5 Forma de la interfase y perfiles verticales de salinidad y velocidad para estuarios de Clase B. 
 
 
 El criterio de Burt y Mc Allister (1957) para clasificar un estuario en la Clase B es que en 
aquella sección transversal en que la salinidad promedio sea de 17 o/oo, la diferencia entre salinidad en 
superficie y en fondo esté entre 4 o/oo y 19 o/oo. 
 
 
 1.4.1.3.4 Verticalmente Homogéneos con Estratificación Lateral (Clase C) 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 14 
Si el estuario es somero y la velocidad en el fondo es suficientemente grande, la 
columna vertical de agua se mezcla completamente, resultando un gradiente vertical de 
salinidad despreciable. No hay transporte advectivo vertical de sal considerable. La sal se 
transporta por difusión (ver Capítulo 3) hacia el interior en dirección del gradiente horizontal. 
Si además el estuario es suficientemente ancho, el efecto de Coriolis separa 
notoriamente un flujo neto hacia el interior a la izquierda y un flujo neto hacia el océano a la 
derecha, en el hemisferio Norte, (observando el estuario desde la cabeza hacia la boca). Este 
patrón asimétrico determina la circulación y el transporte de sal en toda la extensión del 
estuario y desde la superficie hasta el fondo. El gradiente de sal es también lateralmente 
asimétrico (Figura 1.6). 
 
 
 
 Fig. 1.6 Perfiles lateral y vertical de salinidad, y vertical de velocidad neta en un ciclo de marea, 
para estuarios de Clase C. 
 
1.4.1.3.5 Lateral y Verticalmente Homogéneos (Clase D) 
 
Si además de ser somero y tener velocidades de flujo grandes en el fondo, el estuario es 
suficientemente angosto, los esfuerzos tangenciales en las paredes laterales anulan la asimetría 
del efecto de Coriolis y el estuario es homogéneo vertical y lateralmente (es decir homogéneo 
en toda la sección transversal). 
La circulación se establece con un transporte advectivo (ver Capítulo 3) hacia el interior 
en la llenante y otro hacia el exterior en la vaciante de la marea; sin embargo, el transporte neto 
es hacia el océano debido al flujo permanente de agua dulce del río. Hay un ingreso neto de 
sal hacia el interior por difusión turbulenta que balancea el neto hacia el océano por advección. 
El desbalance de transporte difusivo de sal se debe a la mayor fricción de fondo durante la 
máxima corriente de vaciante, que ocurre cuando el nivel del agua es mínimo por predominar 
una onda de marea progresiva (ver Capítulo 2) en esta Clase de estuario. Ver Figura 1.7. 
 
 Para estuarios de Clases C y D, la razón descarga de río/descarga de marea es 
menor que 0.1, debido a un flujo muy pequeño del rio y/o a un rango de marea muy grande. La 
razón ancho/profundidad es igual o mayor que 20 para los de Clase C y aproximadamente 
entre 5 y 15 para los de Clase D. 
 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 15 
 
 
Fig. 1.7 Perfiles lateral y vertical de salinidad, y vertical de velocidad neta en un ciclo de marea, 
para estuarios de Clase D. 
 
El criterio de Burt y Mc Allister (1957) para clasificar un estuario en las Clases C o D 
(indistintamente) es que en aquella sección transversal en que la salinidad promedio vertical 
sea 17 o/oo, la diferencia entre salinidad en superficie y fondo sea menor o igual que 3 o/oo. 
Estas clasificaciones según estructura salina: A,B,C, y D pueden varíar estacionalmente 
para un mismo estuario. 
El contenido de esta clasificación según estructura salina se detalla en forma resumida en 
la Tabla 1.5. 
 
1.3.1.3.6 Casos No-Estuarinos 
En las lagunas costeras no-estuarinas, debido a la ausencia de aporte significativo de 
agua dulce de rios, son las mareas el factor más importante en su dinámica. Por este motivo y 
por ser muy pequeña o nula la razón entre la descarga del rio y la descarga de la marea y el 
ancho mayor que 20 veces la profundidad (son generalmente muy someras), tienden a ser 
verticalmente homogéneas (como los estuarios C ó D). Sin embargo, el viento, la radiación 
solar, y la temperatura atmosférica alta de las latitudes en que predominantemente se 
encuentran, producen (ver Capítulo 2): 
a) evaporación en las extensas zonas superficiales cercanas a la cabeza, suficiente para 
originar un gradiente longitudinal de salinidad aumentando hacia la cabeza, y otro vertical 
aumentando hacia la superficie (Figura 1.8); y 
b) calentamiento en estas mismas zonas, originando un gradiente longitudinal de temperatura 
también aumentando hacia la cabeza, y otro vertical también aumentando hacia la 
superficie (Figura 1.9). 
La capa superficial tiende a ser mas densa por su mayor salinidad, pero menos densa por su 
mayor temperatura. El predominio de la influencia de uno u otro de los gradientes en la 
densidad, o el balance entre el efecto de ambos produce finalmente los3 posibles casos-tipo de 
estructura salina que se muestran en la Figura 1.10, para estas lagunas costeras no-estuarinas 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 16 
 
 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 17 
 
 
 Fig. 1.8 Perfiles verticales de salinidad para laguna costera no-estuarina con evaporación 
apreciable y sin evaporación apreciable. 
 
 
 
 Fig. 1.9 Perfiles de temperatura para laguna costera no-estuarina con calentamiento solar 
apreciable y sin calentamiento solar apreciable. 
 
 Como ejemplo del caso de estabilidad por volcamiento, Plascencia-Diaz (1980) 
muestra su ocurrencia 3 veces en un período de 15 dias de mediciones durante el verano en Bahía 
de San Quintín, Baja California. 
En las lagunas costeras Tipo α se producen corrientes débiles inducidas por el gradiente 
de densidad (superpuestas a las corrientes por marea) durante el proceso paulatino de 
volcamiento. 
Para los tres tipos, la circulación se establece con un transporte advectivo hacia el interior 
en la llenante y otro también advectivo hacia el exterior en la vaciante de la marea, en toda la 
columna vertical; con un perfil semejante al de velocidad neta del estuario D (Figura 1.7) pero 
invirtiendo su sentido en llenante y vaciante. Sin embargo, el transporte advectivo neto en un 
ciclo de marea es pequeño al no haber aportes considerables y permanentes de agua dulce por 
rios, sino solamente esporádicos y/o reducidos por precipitaciones y evaporación (ver Capítulo 2). 
 
 
. 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 18 
 
Tipo α Tipo β Tipo γ 
Predominio del efecto de 
∇ ∇ S 
Balance del efecto de 
 T y ∇ S 
Predominio del efecto de 
 ∇ T 
Estabilidad por volcamiento 
con inversión de salinidad 
Estabilidad por mezcla 
homogénea vertical 
Estabilidad por flotación, sin 
inversión de salinidad 
 
 
 
 
Fig 1.10 Patrones de distribución de salinidad y sus perfiles verticales para lagunas costeras 
no-estuarinas 
Como son cuencas muy anchas y poco profundas, es posible en muchos casos observar 
asimetrías laterales debidas al efecto de Coriolis, similares al caso de los estuarios de clase C. 
En resumen, podemos clasificar las lagunas costeras no-estuarinas en los siguientes Tipos 
de acuerdo a su estructura salina: 
 poco estratificada 
(por evaporación). 
verticalmente 
homogénea 
poco estratificada 
(por calentamiento) 
con asimetría lateral α C β C γ C 
sin asimetría lateral α D β D γ D 
 
Hay además variaciones diurnas y estacionales debidas a que la evaporación y el 
calentamiento dependen de la radiación solar, del viento, la humedad, y la temperatura del aire y 
del agua; (los fenómenos de evaporación y calentamiento y los agentes que los regulan se tratan 
en el Capítulo 2). 
 
 
 
 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 19 
1.4.1.3.7 Procesos de Transporte Hidrológico y de Materia 
Para esta clasificación es factor determinante la modalidad del transporte de sal. 
En esta sección identificamos y definimos los procesos físicos de flujo en cuerpos de 
agua naturales que causan el transporte y la mezcla o intercambio de substancias naturales (Ej: la 
sal) o contaminantes con otros medios. Estos procesos son los siguientes: 
Advección (o convección forzada): Transporte impuesto por un sistema de corrientes 
(Ej: corriente de un rio o de mareas, causadas por un gradiente de presión; corrientes horizontales 
causadas por un gradiente de densidad). 
Convección (natural): Transporte vertical inducido por una inestabilidad hidrostática 
(Ej: corriente residual causada por un gradiente vertical de densidad en una laguna costera, flujo 
bajo la superficie congelada o fria de un fiordo o un lago). 
Difusión Molecular: El esparcimiento (“scattering” en inglés) de partículas por 
movimiento molecular aleatorio (ocurre aun en reposo, sin campo de velocidades presente, y 
depende sólo de las materias involucradas. Ej.: sal y agua, azúcar y alcohol, etc.). 
Difusión Turbulenta: El esparcimiento (“scattering”) aleatorio de partículas por 
movimiento turbulento, que puede tratarse matematicamente en forma análoga a la difusión 
molecular, pero con coeficientes de difusión turbulenta (“eddy” en inglés) varios órdenes de 
magnitud mayores que los coeficientes de difusión molecular. Requiere de la existencia de un 
campo de velocidades. 
Efecto del esfuerzo tangencial de corte, deslizamiento, o cizalle (“shear” en inglés): No 
es un proceso de transporte en si, sino una configuración del campo de velocidad advectivo. Es la 
advección del fluido a diferentes velocidades para diferentes posiciones en el espacio. Ejemplos: 
el fluir con velocidad creciente a mayor elevación en la capa límite adyacente al fondo de un rio, 
como resultado de la fricción y la viscosidad; el cambio en magnitud y dirección del vector 
velocidad con la profundidad en un estuario estratificado o en un transporte espiral de Ekman en 
el oceáno. 
Dispersión (longitudinal): El esparcimiento (“scattering”) de partículas o de una nube de 
contaminantes por efecto combinado del cizalle ("shear") y de la difusión transversal al campo de 
velocidad advectivo (la difusión longitudinal al campo de velocidad advectivo no se considera por 
ser generalmente despreciable con respecto al efecto dispersivo longitudinal). La dispersión 
puede ser laminar o turbulenta según que predomine la difusión molecular o la difusión 
turbulenta. 
Mezcla: Resultado de las difusiones o la dispersión ya descritas, entre dos o mas parcelas 
de agua con o sin materia en suspensión o dilución, que interactuan. 
Evaporación.- El transporte de vapor de agua de la superficie del agua o del suelo a la 
atmósfera. 
Abordamiento (“entrainment” en inglés): Transporte en la interfase entre 2 capas de una 
laguna costera, debido al efecto combinado de la convección (natural o forzada) y la difusión 
turbulenta. 
 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 20 
1.4.1.3.8 Ecuación de Transporte de Sal 
Si se considera la sal como una propiedad conservativa, se puede derivar una ecuación 
de conservación de salinidad en forma similar a la de la ecuación de continuidad: la diferencia 
entre la masa de sal que entra menos la masa de sal que sale es igual a la variación interna de sal. 
Si s = salinidad y D = coeficiente de difusión molecular, esta ecuación en 3 dimensiones para 
valores instantáneos es (Officer, 1976): 
 
 





+++−−−= 2
2
2
2
2
2)()()(
z
s
y
s
x
sD
z
ws
y
vs
x
us
t
s
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂ (1.1) 
 
variación local en 
un punto en el tiempo 
advección instantánea a 
 escala no molecular 
difusión molecular 
 
Todo valor instantáneo = valor medio en el ciclo de marea + fluctuaciones no turbulentas 
dentro del ciclo de marea + fluctuaciones turbulentas de período corto; es decir, 
 
s s S s u u U u= + + = + +, , , (1.2) 
 
Reemplazando estos valores en la ecuación (1.1), y efectuando el promedio de ésta en un 
ciclo de marea, muchos términos (productos cruzados) desaparecen por no estar correlacionados 
entre sí [ver detalle en Dyer (1973) pag. 66 u Officer (1976) sección 2-4], quedando: 
 
 
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
s
t
us
x
vs
y
ws
z
u s
x
v s
y
w s
z
= − − − − − −
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (, , , , , , )
 (1.3) 
 
variación local 
 
advección por 
circulación media 
 
difusión turbulenta y por 
variaciones de período corto 
 
La aparente contradicción de que términos de difusión (en promedio) surjan de los 
términos de advección (instantánea) se debe a la consideración relativa de un fenómeno como 
advección o como difusión según la escala espacial o temporal de observación; Ej.: remolinos en 
una corriente pueden ser advectivos para un observador navegando en ellos, y difusivos 
turbulentos para otro observando mediante un satélite. 
En esta última ecuación se ha despreciadola difusión molecular por ser mucho menor 
que la difusión turbulenta. 
Los términos advectivos son medibles; sin embargo, los difusivos no lo son directamente 
y por ende se supone razonablemente que los flujos trubulentos de sal son proporcionales a los 
gradientes de salinidad (Ley de Fourier), i.e: 
 
 ( ), ,u s s
xx
= − ∈
∂
∂
 (1.4) 
 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 21 
Z que es equivalente a definir de esta forma los coeficientes de difusión turbulenta ∈ ∈ , , 
de modo que el tratamiento matemático de la difusión turbulenta resulte ser similar al de la 
difusión molecular; y la ecuación (1.3) queda en la forma conocida como “ de Fick”: 
∈X Y, , y 
 





∈+





∈+




∈+−−=
z
s
zy
s
yx
s
xz
sw
y
sv
x
su
t
s
zyx ∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂ )()()(
 (1.5) 
 
 
 ,∈ ∈ ∈X Y, , y son coeficientes efectivos de difusión turbulenta, es decir representan 
condiciones de mezcla promedio en un ciclo de marea. 
Z 
 
 Usando la ecuación de continuidad: 
 
∂
∂
∂
∂
∂
∂
u
x
v
y
w
z
+ + = 0 (1.6) 
 
 la ecuación (1.5) queda finalmente: 
 





∈−





∈−




∈−++=
z
s
zy
s
yx
s
xz
sw
y
sv
x
su
t
s
zyx ∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
 (1.7) 
 
 
Los coeficientes ∈ ∈ , suelen ser independientes de x, y, y z respectivamente, 
pudiendo extraerse de las derivadas parciales en los 3 últimos términos. 
∈X Y, , y Z
 
Para cada Clase de laguna costera la ecuación de transporte de sal se simplifica dejando 
solamente los términos significativos según los procesos físicos predominantes: 
 
Clase O (ideal): La sal solo se transporta por difusión molecular, 
 
 





++= 2
2
2
2
2
2
z
s
y
s
x
sD
t
s
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
 (1.8) 
 
Clase A: predominan advección horizontal y vertical, 
 
∂
∂
∂
∂
∂
∂
s
t
u s
x
w s
z
= − − (1.9) 
 
Clase B: la difusión vertical es también significativa, 
 
 




∈+−−=
z
s
zz
sw
x
su
t
s
z ∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
 (1.10) 
 
Clase C (y no estuarina βC): el transporte vertical es despreciable, pero la difusión y la 
advección lateral son significativas, 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 22 





−





∈+−−=
z
sw
y
s
yy
sv
x
su
t
s
y ∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂ ..... (1.11) 
 
(el último término se agrega para las clases de lagunas costeras no estuarinas αC 
y γC en que el transporte convectivo vertical puede ser significativo). 
 
Clase D (y no estuarina βD): no hay transporte lateral, pero la difusión horizontal es 
significativa, 
 





−




∈+−=
z
sw
x
s
xx
su
t
s
x ∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂ .... (1.12) 
 
(el último término se agrega para las clases de lagunas costeras no estuarinas αD y γD en 
que el transporte convectivo vertical puede ser significativo). 
 
Para períodos cortos de tiempo durante la plea y la bajamar, si no se observan cambios en 
la distribución de sal en puntos fijos del estuario; o bien para el valor medio en un ciclo de 
marea, puede suponerse estado estacionario: 
 
∂
∂
s
t
= 0 (1.13) 
 
1.4.1.4 Según Parámetro de Estratificación 
Esta clasificación se basa en la definición del parámetro de estratificación G/J, en que G 
es la cantidad de energía perdida por la ola de marea por efecto de la fricción y J es la cantidad 
de energía de la ola de marea usada en mezclar la columna vertical de agua. Se supone que estos 
2 son los factores que determinan la dinámica de la masa de agua y la distribución salina. J es 
una parte de G, de modo que G/J es siempre mayor que uno; y se clasifica las lagunas costeras 
según su valor en las siguientes categorias: 
G/J menor que 20 verticalmente estratificada 
G/J aproximadamente 50 parcialmente mezclada 
G/J mayor que 150 bien mezclada 
En el Capítulo 2 se explica un método para evaluar G y J monitoreando la propagación de 
la onda de marea. 
 
1.4.2 Continua 
 
1.4.2.1 Según Diagrama de Estratificación-Circulación 
Mediante este método, Hansen y Rattray (1966) clasifican bidimensionalmente las 
lagunas costeras según un parámetro de estratificación, característico de la distribución de 
salinidades: 
 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 23 
S S
S
S
S
B S−
< >
=
∂
0
 (1.14) 
 
y un parámetro de circulación, característico de las velocidades: 
 
f
s
x
s
u
u
V
V
=
><
 (1.15) 
 
Supuestamente estos dos parámetros determinan biunivocamente el grado o importancia 
relativa del transporte por advección y por difusión en la laguna costera, que son los dos 
procesos físicos que controlan su dinámica. 
 
Nomenclatura de las ecuaciones (1.14) y (1.15): 
SB = promedio temporal de la salinidad en el fondo (en un ciclo de marea) 
Ss = promedio temporal de la salinidad en la superficie (en un ciclo de marea) 
< >=S S0 = promedio temporal (en un ciclo de marea) de los promedios espaciales (en la 
sección transversal) de la salinidad 
V us = s = promedio temporal de la velocidad en la superficie (en un ciclo de marea) 
< >=Vx uf = promedio temporal (en un ciclo de marea) de los promedios espaciales (en 
la sección transversal) de la velocidad de descarga de agua dulce del río. 
Teóricamente el método se fundamenta en la resolución simultánea de la ecuaciones de 
conservación de sal y de conservación de momentum con las siguientes condiciones de frontera: 
- velocidad cero en el fondo 
- esfuerzo tangencial igual al del viento, en la superficie 
- transporte neto igual a la descarga del río 
- flujo de sal nulo a través del fondo, paredes y superficie; 
con lo que se obtiene como solución para las velocidades horizontales y las salinidades: 
 
µ
φ
∂
∂
−=
fu
u
 (1.16) 
 
y 
 






+−




 −−




 −++= ∫∫∫ ∂ηφ∂ηφ∂ηηη
ν
νξ
η ,
0
1
00
2
0 3
1
2
1
2
11
n
Ms
s
 (1.17) 
 
en que: 
 
φ η η η η η η
ν
η η η( ) ( ) ( ) ( )= − + − − + − − +1
2
2 3
4
2
48
3 23 2 3 3T Ra 4 (1.18) 
siendo: 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 24 
 
 
u = promedio temporal de la velocidad (en un ciclo de marea) 
uf = promedio espacial de la velocidad (en la sección transversal) 
s = promedio temporal de la salinidad 
so = promedio espacial seccional de la salinidad 
η = z/h = coordenada vertical adimensional 
ξ = coordenada horizontal adimensional
T = esfuerzo tangencial del viento, adimensional 
Ra = número de Rayleigh del estuario, asociado al transporte advectivo por convección 
gravitacional (convección natural) al haber 2 capas de diferente salinidad 
M = parámetro de mezcla por acción de la marea 
ν = fracción por difusión turbulenta del transporte total de sal aguas arriba 
Ra, M, y ν son parámetros de transporte, pudiendo los dos primeros evaluarse mediante: 
 
hzf
a A
hS
s
gR
∈





=
3
0
∂
∂ρ
ρ
 y 
r
hv
Q
BM
2∈∈
= (1.19) 
 
siendo: 
g = aceleración de gravedad 
ρ = densidad media 
ρf = densidad del agua dulce del rio 
Qr = descarga del rio 
h = profundidad media 
B = ancho medio 
Az = coeficiente de viscosidad vertical 
εν = coeficiente de difusión vertical; y 
εh = coeficiente de difusión horizontal 
Las ecuaciones (1.17) y (1.18) muestran que las distribuciones de velocidad y salinidad 
dependen directamente de las siguientes combinaciones de los parámetros de transporte: 
ν, ν , y ν R/ M a. Los 2 últimos se relacionan empíricamente con el número de Froude 
densimétrico: 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 25 
 
ρρ /∆
=
gh
u
F fm (1.20) 
 
(en que el denominador de la fracción anterior es la velocidad densimétrica ó velocidad 
de una onda progresiva a lo largo de la interfase aguas arriba; de modo que si Fm es mayor o 
igual a uno no hay propagación, aumenta la amplitud, y se produce ruptura y mezcla por 
abordamiento); 
 
 y conla razón de velocidades: 
 
P u
u
f
t
= (1.21) 
 
(siendo ut = velocidad cuadrática media de la corriente de marea) 
 
mediante: 
 
4
3
16
−
= ma FRν y 
M P
ν
=
−
0 05
7
5. (1.22) 
 
 
 Fig. 1.11 Familias de curvas de ν, Fm, P, y RiE constante (según Hansen, Rattray y Fischer). 
 
Fm es un indicador de la razón entre el transporte forzado o inducido por la descarga del 
río y el potencial para transporte estabilizador inducido por la diferencia de densidad en las dos 
capas (convección gravitacional). Es decir, indica el grado de circulación vertical en la interfase. 
 
P, que es proporcional a la razón de flujo r (aproximadamente r/2), indica la cantidad de 
mezcla por acción de la marea. 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 26 
En resumen, tenemos que s/s0 y u/uf son función de ν, Fm y P que describirían 
completamente la dinámica del transporte en la laguna costera. 
 
s/s0 y u/uf son aproximadamente medibles a través de: 
 
s
s
s s
s
s
s
B s
0 0
≈
−
< >
=
δ
 
u
u
V
V
u
uf
s
x
s
f
≈
< >
= (1.23) 
 
 
de modo que, podemos representar graficamente las funciones matemáticas o curvas 
teóricas de s/s0 versus us/uf en función de ν, Fm, y P, y dividir el diagrama bidimensional de 
familias de curvas paramétricas resultante en distintas regiones de acuerdo a la importancia 
relativa de los distintos procesos dinámicos en la laguna costera. La Figura 1.11 muestra las 
familias de curvas de ν, Fm, y P constante, resultantes. 
 
El diagrama puede dividirse en las siguientes regiones ( que se muestran en la Figura 
1.12) de acuerdo a la importancia relativa de los diferentes procesos de transporte, pudiendo así 
clasificarse las lagunas costeras en las siguientes categorias (se indica la equivalencia con Clases 
de la clasificación por estructura salina en algunos casos): 
 
 
 Fig. 1.12 Zonificación del diagrama según la importancia relativa de los diversos procesos de 
transporte (según Hansen y Rattray). 
 
 
0. - Agua dulce que fluye sin fricción sobre capa de agua salada en reposo (caso ideal) 
 
1.- La descarga neta es aguas abajo en todas las profundidades, y el transporte de sal 
aguas arriba es sólo por difusión. Sub-clases: 
1a.- sin estratificación vertical (D) 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 27 
1b.- con estratificación vertical 
2.- La descarga neta tiene sentido contrario a diferentes profundidades, y la sal se 
transporta hacia el interior por advección y difusión. Sub-clases: 
2a.- con débil estratificación vertical (B) 
2b.- con fuerte estratificación vertical 
3.- El transporte de sal hacia el interior es 99 % advectivo, y la descarga neta es similar a 
las de Clase 2. Sub-clases: 
3a- con débil estratificación vertical 
3b- con estratificación vertical moderada (capa inferior muy profunda, y gradiente de sal 
y circulación no se extiende hasta el fondo (A'). 
4.- Similar a la Clase 3, pero con estratificación vertical muy pronunciada, 
diferenciándose de la Sub-clase 3b en que el espesor relativo de las capas inferior y superior 
puede tener cualquier valor, pero casi no se influencia la circulación en una con respecto a la otra 
(A). 
En el diagrama, los valores de las variables para cada sección transversal y para cada 
instante de tiempo se representan por un punto, de manera que toda la laguna costera en un 
instante es una curva, pudiendo distintas zonas de la laguna quedar en distintas regiones del 
diagrama (Clases). Con los cambios de estación del año, la curva puede desplazarse ocupando 
otras regiones del diagrama; además, cambios en la descarga del río, para el caso de lagunas 
estuarinas, pueden ocasionar que los puntos representativos de las secciones se desplacen a lo 
largo de la curva, indicando que la estructura de salinidad y velocidad es forzada a desplazarse 
aguas arriba o aguas abajo. 
Para lagunas costeras no estuarinas uf es nula, us/uf tiende a infinito, y δs es muy 
pequeña, lo que corresponde en el diagrama a una región 3a lejana con estratificación muy débil; 
aunque us puede ser cero, y uf y δs negativos debido a la evaporación. La ubicación en la región 
3a del diagrama implica: 
v pequeña, es decir, poco transporte difusivo de sal aguas arriba; 
Fm pequeño, es decir que la circulación vertical en la interfase es despreciable; y 
P pequeño, o sea, muy poca mezcla por marea. 
En resumen, el diagrama indica para las lagunas costeras no-estuarinas: transporte 
advectivo predominante con posible estratificación débil, y no considera convección horizontal 
por gradiente salino debido a la evaporación. 
 
1.4.2.1.1 Extensión por Número de Richardson 
 
La necesidad de definir con claridad en el diagrama la separación entre las 
sub-regiones a y b, es decir el grado de formación o destrucción de la estratificación de 2 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 28 
capas, hace que Fischer (1976) considere e introduzca el número de Richardson, definido 
como: 
 
Ri = fuerza estabilizadora de la estratificación o de flotabilidad relativa de la capa 
superior/ fuerza desestabilizadora de la estratificación por el esfuerzo o corte en el perfil 
vertical de la velocidad; que se puede expresar matematicamente como: 
 
2
/ 




−=
z
u
z
gRi ∂
∂
ρ∂
∂ρ
 (1.24) 
 
siendo u la componente horizontal de la velocidad, z la coordenada vertical, y ρ la 
densidad en la capa inferior. 
 
el signo de ∂ρ determina la condición de estabilidad como: ∂/ z
 
Ri > O estratificación estable, 
Ri = O neutro, no estratificado, y 
Ri < O estratificación inestable 
 
aproximando: 
∂ρ
∂
ρ
z h
~ ∆ y 2
22
~
h
u
z
u





∂
∂
 (1.25) 
 
en que ∆ρ es la diferencia de densidad entre la capa inferior y la capa superior, 
resulta: 
 
2
)/(
u
ghRi
ρρ∆
= (1.26) 
 
que en el caso de lagunas costeras estuarinas, considerando que las velocidades 
importantes son: uf = velocidad del agua dulce del río, y ut = velocidad longitudinal de 
las partículas de agua por la marea, Fischer (1976) propone el siguiente número de 
Richardson estuarino: 
32
)/()/()/(
t
f
t
iE u
Abug
u
ghR
ρρρρ ∆
=
∆
= (1.27) 
siendo A el área de la sección transversal. B≈ h
Nótese que el número de Froide, a diferencia del número de Richardson estuarino, 
no contiene la velocidad de las partículas por efecto de la marea sino la velocidad 
densimétrica de la onda interna; esto se debe a que es la onda de marea la que destruye la 
estratificación, pero la circulación vertical de abordamiento entre capas depende de las 
ondas internas en la interfase. 
Considerando que en todas las lagunas costeras estuarinas, y en muchas de las 
no-estuarinas, ∆ρ depende unicamente de δs/sρ/ 0, es posible graficar curvas de igual RiE 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 29 
en el diagrama (ver Figura 1.11); encontrándose que la separación entre subregiones a y b 
ocurre para los casos reales dentro del rango: 0.08 < RiE < 0.8 quedando concretamente 
bien definidas: 
a.- región no estratificada para RiE < 0.08, y 
b.- región estratificada para RiE > 0.8 
RiE pequeño significa: laguna costera verticalmente bien mezclada, con efectos 
despreciables de la densidad en la circulación; es decir, circulación barotrópica. 
RiE grande significa: laguna costera estratificada, con circulación a dos capas de 
diferente densidad, o circulación gravitacional; es decir, circulación baroclinica. 
Simpson y Hunter (1974) consideran para el océano el caso de estratificación por 
calentamiento, es decir gradiente de densidad dependiente del gradiente de temperatura 
(y no del de salinidad), definiendo un número de Richardson térmico: 
 
3/ t
p
iT uc
hQgR ρα
&
= (1.28) 
 
en que: 
 
Q& = flujo de calor que ingresa a la superficie, 
α = coeficiente de expansión térmica del agua, y 
Cp = calor específico del agua. 
 
Para escalas de tiempo grande, se toma un valormedio anual estacionario de , y 
entonces el R
Q&
iT resulta ser solamente función de h / u ; determinándose que para valores 
de este cuociente mayores, iguales, o menores que 50 a 100 (seg
t
3
3/m2) el océano está 
estratificado, hay frentes de cambio bien definidos, o el océano está verticalmente bien 
mezclado, respectivamente. 
 
Este criterio puede ser útil al considerar la clasificación de lagunas costeras 
no-estuarinas, para casos en que la estratificación dependa del gradiente de temperatura. 
 
1.4.2.1.2 Extensión para Mezcla Total 
 
Oey (1984) resuelve las ecuaciones de momentum y conservación de sal por el 
mismo método de Hansen y Rattray, pero en forma más general, para lagunas costeras 
parcialmente y totalmente mezcladas y para variaciones longitudinales arbitrarias de 
ancho, profundidad, aportes de agua dulce, esfuerzo de viento y coeficientes de mezcla. 
Considera la ecuación de transporte de sal conjuntando términos típicos de lagunas 
costeras de Clases B y D: 
 
t
s
z
s
zx
sK
xz
sw
x
su vh ∂
∂
∂
∂
ε
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
∂
=




+




+−− (1.29) 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 30 
el tercer término de la ecuación corresponde a dispersión longitudinal (con 
coeficiente K), y el cuarto a difusión vertical (con coeficiente ε ). 
 
La solución se expresa en función de los parámetros: 
 
2
1
3.084.090.023.0 )/(y , ,/ , hvmaa KFFFRaPFR ∈==== γγβα (1.30) 
 
en que: α determina el grado de estratificación o magnitud del transporte 
advectivo de sal, y β la importancia de la dispersión longitudinal de sal. 
 
La inclusión de curvas de igual α e igual β en el diagrama de 
estratificación-circulación [ver Figura (1.13)] permite ubicar las lagunas costeras de 
Clase A, B, y D ya conocidas, y las siguientes nuevas: 
 
E: es también homogénea vertical como la D, pero los 4 términos de la ecuación 
del transporte de sal son igualmente importantes, es decir que a diferencia de la D, hay 
transporte advectivo y difusivo vertical intenso que mantiene la mezcla vertical; esto 
puede ocurrir si la descarga del río es al igual que la de la marea, muy intensa. 
 
B1 y B2 son subclases de la B que se diferencian solamente en la magnitud de α, 
es decir del transporte advectivo de sal, siendo B2 ligeramente más estratificada que B1. 
 
No se consideran lagunas costeras con asimetrías laterales (Clase C). 
 
 
 
 Fig. 1.13. Isolineas de α y β en el diagrama de estratificación-circulación, y ubicación de 
lagunas costeras de Clases A, B1, B2, D, y E (según Oey). 
 
 
Cap. 1 Introducción, Conceptos Básicos y Clasificaciones 
 31 
 Los rangos de valores o valores relativos de los parámetros para cada Clase, la región a que 
aproximadamente corresponden en el diagrama original, y su denominación, se indican en la siguiente 
Tabla: 
 
A α >> β 4 estratificada 
B1 β << α ≤ 0.1 2a parcialmente mezclada 
B2 β << 0.1 ≤ α ≤ 1 2b parcialmente mezclada 
D α ≈ β << 1 1a bien mezclada 
E α ≈ β ≥ 1 1b -------- 
 
Cap. 2 Agentes de la Dinámica y sus Efectos 
 33 
____________________________________________________________________________________ 
 
CAPITULO 2 
 
AGENTES DE LA DINAMICA Y SUS EFECTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 34 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cap. 2 Agentes de la Dinámica y sus Efectos 
 35 
 OBJETIVOS DEL CAPITULO: Identificar los agentes motrices de la dinámica en las lagunas 
costeras estuarinas y no-estuarinas. Establecer cualitativa y cuantitativamente sus efectos, y su 
importancia relativa. 
 Los principales agentes causales que determinan la circulación y el transporte de materia en las 
lagunas costeras son, en orden de importancia: 
1.- la acción periódica de las mareas 
2.- las descargas de agua dulce por rios afluentes (no son significativas para el caso de lagunas 
costeras no-estuarinas, salvo estacionalmente) 
3.- el esfuerzo del viento 
4.- los gradientes de densidad, que son consecuencia de los gradientes de temperatura y/o de 
salinidad, causados por: algunos de los agentes anteriores (mareas, descargas de agua dulce 
de afluentes), el intercambio de agua dulce con la atmósfera por la evaporación y la 
precipitación, y el intercambio de calor. 
5.- la presión barométrica 
6.- la morfología de la cuenca (batimetría y contorno) 
7.- la fricción en el fondo y las paredes laterales de la cuenca 
8.- el efecto de Coriolis 
 A continuación se detalla cada uno de ellos. 
 
2.1 Mareas 
2.1.1 Definiciones 
2.1.1.1 Marea Astronómica en General 
Según Godín (1972): la marea es un cambio temporal en la posición de la materia en una 
parte de un astro, causado por un cambio temporal de la fuerzas gravitacionales que ejercen 
sobre ella otros astros, y que en el océano se manifiesta como un cambio regular del nivel del 
mar. Estas variaciones del nivel del mar son, adicionalmente, afectadas por turbulencias, efectos 
internos, y efectos locales. 
Como el campo gravitacional es un campo conservativo, sus fuerzas son derivables de un 
potencial escalar; y dado que los movimientos de los astros son periódicos, la inspección de la 
expresión analítica de ese potencial, de ser posible, debe permitir la determinación de los 
períodos y las amplitudes de las componentes de la fuerza de marea, llamadas constituyentes. 
2.1.1.2 Marea en una Laguna Costera 
Marea en una laguna costera es la variación temporal en la posición vertical de la 
superficie libre del agua, con respecto a un nivel de referencia arbitrario (datum), causada por 
cualquier fenómeno o conjunto de fenómenos internos o externos. 
 
Los fenómenos causales de marea en las lagunas costeras son predominantemente: 
a) Astronómicos: interacción de fuerzas gravitacionales de planetas y astros sobre la masa 
de agua; 
Hidrodinámica de Lagunas Costeras 
 36 
b) Meteorológicos: vientos y gradientes de presión atmosférica en la región local o en 
zonas oceánicas adyacentes, evaporación, y precipitación; 
c) Gradientes de densidad: producto de gradientes de salinidad y/o de temperatura 
horizontales o verticales; y 
d) Causas locales u otras: morfología, fricción, dimensiones de la cuenca, efecto de 
Coriolis, y afluentes. 
La marea de origen astronómico es periódica y predecible y es la mas importante en 
magnitud; la de origen meteorológico es en parte periódica y en parte aperiódica y es 
generalmente segunda en importancia; y las restantes son mayoritariamente aperiódicas y de 
menor significación. 
 
2.1.2 Marea Astronómica de Equilibrio 
 
La teoría de marea de equilibrio supone una Tierra esférica, homogénea, compuesta 
enteramente de fluido (agua) y sin masas continentales, y un planeta de masa M alineado frente a su 
Ecuador. 
 
La fuerza tractiva total F sobre un punto P de masa unitaria, ubicado en la superficie de esa 
Tierra, en una posición angular z con respecto a la linea de centros y con coordenadas geográficas 
de latitud y longitud (θ,φ), será la resultante de la atracción gravitacional del planeta + la atracción 
gravitacional del resto de la Tierra + la fuerza centrífuga (ficticia) introducida convencionalmente 
para mantener el aparente equilibrio del sistema acelerado (Figura 2.1). 
 
 
 
 
Fig 2.1 Esquema de fuerzas según la teoría de marea de equilibrio 
 
 En un sistema local de coordenadas, y considerando que la distancia entre el planeta y la Tierra 
es mucho mayor que el radio terrestre (r >> a), las componentes vertical y horizontales geográficas de 
esta fuerza tractiva entre unidad de masa, son: 
 
Cap. 2 Agentes de la Dinámica y sus Efectos 
 37 
F kMa
r
zVertical = 3
23( cos )−1 (2.1) 
 
 
∂θ
∂zzsen
r
kMaFNorteSur )2(2
3
3 −
−
= (2.2) 
 
 
F kMa
r sen
sen z zEsteOeste =
−
−
3
2
23 θ
∂
∂φ
( )