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Diseño y Construcción de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) Book · October 2012 DOI: 10.13140/RG.2.1.1647.6003/1

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3 authors: Luis Angel Sañudo-Fontaneda

Jorge Rodriguez-Hernandez

University of Oviedo

Universidad de Cantabria

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Daniel Castro-Fresno Universidad de Cantabria 217 PUBLICATIONS 935 CITATIONS SEE PROFILE

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SUDS DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

AUTORES: LUIS ÁNGEL SAÑUDO FONTANEDA JORGE RODRÍGUEZ HERNÁNDEZ DANIEL CASTRO FRESNO

E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.

Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives License

Edición 2012-2013

Agradecimientos Gracias a la Universidad de Cantabria por el apoyo a esta asignatura y gracias a la Universidad de Coventry, al CIRIA y a la Universidad de Abertay-Dundee por su guía para la realización de este documento. La reedición de este documento ha sido posible gracias a la financiación de la Secretaría de Estado de Investigación del Gobierno de España de los proyectos del Plan Nacional

con

las

siguientes

referencias

00310/TECNO, BIA2009-08272 y BIA2012-32463.

REN2003-05278/TECNO;

CTM2006-

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

ÍNDICE DE CONTENIDOS

ÍNDICE DE CONTENIDOS ..................................................................................... I ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................... IV ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................ VII BLOQUE 1.

EL AGUA DE LLUVIA EN LAS CIUDADES .............................. 1

1.1

INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 2

1.2

PROBLEMAS ASOCIADOS AL AGUA DE LLUVIA EN LAS CIUDADES ......... 3 1.2.1 PROBLEMAS ................................................................................................ 3 1.2.1.1 Inundaciones ....................................................................................... 4 1.2.1.2

Contaminación difusa .......................................................................... 9

1.2.1.3

Falta de servicio .................................................................................14

1.2.2 CAUSAS .....................................................................................................16

1.3

1.2.2.1

Impermeabilización del suelo .............................................................17

1.2.2.2

Insuficientes infraestructuras de drenaje urbano ................................20

1.2.2.3

Cambio climático ................................................................................22

1.2.2.4

Falta de sensibilidad social.................................................................23

SOLUCIONES PARA LA GESTIÓN DEL AGUA DE LLUVIA EN LAS CIUDADES ........................................................................................................25 1.3.1 DESARROLLO SOSTENIBLE ..........................................................................25 1.3.1.1

Manifiesto del agua ............................................................................27

1.3.1.2

Programa A.G.U.A. ............................................................................31

1.3.2 DRENAJE URBANO SOSTENIBLE...................................................................32 1.3.2.1

Ventajas e inconvenientes..................................................................33

1.3.2.2

Agenda 21 y el drenaje sostenible......................................................33

1.3.2.3

Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) .............................34

BLOQUE 2. 2.1

DISEÑO DE SUDS ................................................................... 36

TIPOLOGÍA DE SUDS.......................................................................................37 2.1.1 MEDIDAS PREVENTIVAS...............................................................................37 2.1.1.1 Legislación .........................................................................................38 2.1.1.2

Formación ..........................................................................................39

2.1.1.3

Inversión ............................................................................................40

2.1.2 SISTEMAS DE INFILTRACIÓN Y CONTROL EN EL ORIGEN .................................41 2.1.2.1

Superficies permeables ......................................................................41

2.1.2.2

Pozos y zanjas de infiltración .............................................................43

2.1.2.3

Depósitos de infiltración .....................................................................45 -I-

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

2.1.3 SISTEMAS DE CAPTACIÓN Y TRANSPORTE ....................................................46 2.1.3.1 Drenes filtrantes .................................................................................47 2.1.3.2

Cunetas verdes ..................................................................................48

2.1.3.3

Franjas filtrantes.................................................................................49

2.1.4 SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y ALMACENAMIENTO ........................................50

2.2

2.1.4.1

Depósitos de detención ......................................................................50

2.1.4.2

Estanques de retención ......................................................................51

2.1.4.3

Humedales artificiales ........................................................................53

LA CADENA DE DRENAJE SOSTENIBLE.......................................................55 2.2.1 EL CRITERIO DE DISEÑO ..............................................................................56 2.2.2 EFICIENCIA DEPURADORA DE LOS SUDS .....................................................56

2.3

DISEÑO DE UN SUDS ......................................................................................62 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4

BLOQUE 3.

TIPOLOGÍA .................................................................................................62 GESTIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA.............................................................64 GESTIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA ...............................................................67 SERVICIO ...................................................................................................68

CONSTRUCCIÓN DE SUDS .................................................... 71

3.1

RECOMENDACIONES BÁSICAS .....................................................................72

3.2

CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DE INFILTRACIÓN Y CONTROL EN ORIGEN .......................................................74 3.2.1 SUPERFICIES PERMEABLES .........................................................................75 3.2.2 POZOS Y ZANJAS DE INFILTRACIÓN ..............................................................80 3.2.3 DEPÓSITOS DE INFILTRACIÓN ......................................................................82

3.3

CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DE CAPTACIÓN Y TRANSPORTE ..................................................................................................85 3.3.1 DRENES FILTRANTES ..................................................................................85 3.3.2 CUNETAS VERDES ......................................................................................88 3.3.3 FRANJAS FILTRANTES .................................................................................91

3.4

CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y ALMACENAMIENTO ...........................................................94 3.4.1 DEPÓSITOS DE DETENCIÓN ..........................................................................94 3.4.2 ESTANQUES DE RETENCIÓN.........................................................................97 3.4.3 HUMEDALES ARTIFICIALES ........................................................................100

REFERENCIAS .................................................................................................. 102 ANEXO: FIRMES PERMEABLES ..................................................................... 118 RESUMEN ............................................................................................................118 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................118 DEFINICIÓN ..........................................................................................................120 - II -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

CLASIFICACIÓN ....................................................................................................120 VENTAJAS ...........................................................................................................124 INCONVENIENTES .................................................................................................127 DISEÑO ...............................................................................................................128 Ajuste de la tipología ........................................................................................129 Diseño de la funcionalidad ...............................................................................131 Comprobación de la durabilidad .......................................................................133 CONCLUSIONES ...................................................................................................134 AGRADECIMIENTOS ..............................................................................................134 REFERENCIAS ......................................................................................................135

- III -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Diferencias entre el ciclo de agua natural y urbano (Fuente: Atlantis). ............... 5 Figura 2. Erosión asociada a la escorrentía superficial (Fuente: Elaboración propia)........ 7 Figura 3. Inundación de zonas bajas (Fuente: Diario Montañés). ..................................... 8 Figura 4. Contaminación difusa (Fuente: Elaboración propia). .......................................... 9 Figura 5. Erosión y arrastre de materiales por la escorrentía superficial (Fuente: Elaboración propia). ..........................................................................................12 Figura 6. Contaminantes presentes en la escorrentía superficial (Fuente: Elaboración propia). ..............................................................................................................13 Figura 7. Acumulaciones superficiales de agua que limitan el servicio (Fuente: Elaboración propia). ..........................................................................................14 Figura 8. Modificación de la temperatura debida a la impermeabilización del suelo de las ciudades (Fuente: Atlantis). ...............................................................................15 Figura 9. Suelo rural y suelo urbano en la Comunidad de Madrid (Fuente: Google Maps). ..........................................................................................................................17 Figura 10. Corrientes de agua superficiales en Santander (Fuente: El Diario Montañés). 18 Figura 11. Gráfico de infiltración de agua de lluvia en el terreno (Fuente: Atlantis). .........19 Figura 12. Problemas de desbordamiento de alcantarillas (Fuente: El Diario Montañes). 20 Figura 13. Problemas de desbordamiento de alcantarillas (Fuente: Elaboración propia). 21 Figura 14. Falta de mantenimiento del drenaje urbano (Fuente: Elaboración propia).......21 Figura 15. Problemas de circulación (Fuente: Elaboración propia). .................................22 Figura 16. Mal uso de las papeleras (Fuente: http://elmortero.blogspot.com/2007/10/elpapel-del-hombre-educado.html) y falta de mantenimiento de las mismas (Fuente: http://getafe.mobi/2007/11/page/2/). ....................................................24 Figura 17. Arrastre de basuras (Fuente: Diario Montañés)...............................................24 Figura 18. Colapso de sumideros por acumulación de basuras (Fuente: Elaboración propia). ..............................................................................................................24 Figura 19. El triángulo del Desarrollo Sostenible (Fuente: www.zonalibre.org). ...............26 Figura 20. Portada del Manifiesto del Agua del Colegio de ICCP (Fuente: http://www.ciccp.es/ImgWeb/Sede%20Nacional/declaraciones/manifiesto%20del %20agua_def.pdf). ............................................................................................27 Figura

21.

Portada

del

Programa

A.G.U.A.

(Fuente:

http://www.mma.es/secciones/agua/entrada.htm). ............................................31 Figura 22. A la izquierda, visión convencional del drenaje, y a la derecha, visión integral del drenaje (Fuente: Formpave). .......................................................................35 Figura

23.

Ejemplo

de

marco

normativo

en

el

Reino

Unido

(Fuente:

http://www.ciria.org.uk/suds/icop.htm). ..............................................................39 Figura 24. Curso de formación en WSUD (Water Sensitive Urban Design) en la Universidad

de

Monash,

Australia

(Fuente:

http://www.monash.edu.au/news/monashmemo/stories/20070725/printversion.html)......................................................................................................40 - IV -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 25. El riesgo de malgastar dinero empleando agua potable para usos no potables (Fuente: http://watersecretsblog.com/archives/reports/index.html). ...................41 Figura

26.

Superficies

permeables

en

parques

y

jardines

(Fuente:

http://www.basefilt.com/View.php?ArticleID=24)................................................42 Figura 27. Distintas tipologías de pavimentos permeables: aglomerado poroso, hormigón poroso

y

adoquines

en

disposición

permeable

(Fuente:

http://www.stormwaterenvironments.com/SuccessStories/perviouspavement.htm ).........................................................................................................................43 Figura 28. Ejemplo de pozo de infiltración con relleno de cajones de plástico (Fuente: http://www.ellipselandscapes.co.uk/photos/soakaways.jpg). .............................44 Figura

29.

Zanja

de

infiltración

(Fuente:

http://www.washco-

md.net/public_works/engineering/swmstruct.htm). ............................................45 Figura

30.

Ejemplo

de

depósito

de

infiltración

a

pequeña

escala

(http://www.trinkausengineering.com/?low-impact-development-lid/lidsystems.html). ...................................................................................................46 Figura

31.

Ejemplo

de

depósitos

de

infiltración

a

gran

escala

(Fuente:

http://pubs.usgs.gov/circ/circ1186/html/boxg.html). ...........................................46 Figura

32.

Dren

filtrante

de

carretera

(Fuente:

http://www.transportscotland.gov.uk/reports/publications-andguidance/road/j10106-05.htm). ..........................................................................47 Figura

33.

Ejemplo

de

un

dren

filtrante

en

un

aparcamiento

(Fuente:

http://sudsnet.abertay.ac.uk/sudsphotos.htm). ..................................................48 Figura 34. Ejemplo de cuneta verde (Fuente: City of Rockledge, Florida). .......................48 Figura

35.

Ejemplo

de

cuneta

verde

cubierta

de

árido

(Fuente:

http://amaxwelllandscaping.com/pagefive.html). ................................................49 Figura 36. Franjas filtrantes (Fuente: Adams County & Water Conservation District (Imagen de la izquierda). Ohio University (imagen de la derecha)). ..................50 Figura

37.

Ejemplo

de

depósito

de

detención

en

urbanización

(Fuente:

http://www.graniteridgegroup.com/2.html). ........................................................51 Figura

38.

Ejemplo

de

depósito

de

detención

en

zona

verde

(Fuente:

http://loisdevries.blogspot.com/2007_09_01_archive.html)................................51 Figura 39. Esquema de un estanque de retención (Fuente: Stormwatercenter). ..............52 Figura

40.

Estanque

de

retención

en

una

zona

residencial

(Fuente:

http://www.waterfallsrock.com/Retention_pond.htm). ........................................53 Figura

41.

Estanque

de

retención

en

una

zona

deportiva.

(Fuente:

http://jrm.phys.ksu.edu/scripts/vince-gallery.pl?Manhattan2). ............................53 Figura 42. Humedal (Fuente: City of Branford).................................................................54 Figura 43. Funcionamiento de un humedal (Fuente: Natural Resources Canadá (Waterscape Bowen Island). .............................................................................54 Figura 44. Etapas de la cadena de gestión de los SUDS (Fuente: CIRIA). ......................55 Figura 45. Decantación de sedimentos arrastrados por la lluvia en los SUDS (Fuente: Elaboración propia). ..........................................................................................58 Figura

46.

Acabado

estético

de -V-

un

conjunto

de

SUDS

(Fuente:

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

http://www.waterbucket.ca/gi/index.asp?sid=74&id=45&type=single). ...............68 Figura 47. Protecciones frente a la erosión en diferentes zonas sensibles de SUDS (Fuente: http://www.waterfallsrock.com/Twin_Waterfalls.htm). ..........................70

- VI -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Concentración humana en ciudades de más de 10000 habitantes (Fuente: Atlantis). ............................................................................................................17 Tabla 2. Relación entre el ser humano y el Medio Ambiente (Fuente: Elaboración propia). ..........................................................................................................................25 Tabla 3. Clasificación de las técnicas del drenaje sostenible (Fuente: Rodríguez Hernández, 2008)..............................................................................................37 Tabla 4. Niveles de tratamiento según grado de riesgo (Fuente: CIRIA). .........................56 Tabla 5. Principales contaminantes presentes en la escorrentía urbana de zonas impermeables (Fuente: Elaboración propia a partir de diversas referencias bibliográficas). ...................................................................................................57 Tabla 6. Concentración media de contaminantes en el efluente de las distintas técnicas de tratamiento de las aguas de lluvia (Fuente: CIRIA C609, 2004). ..................59 Tabla 7. Ficha de recogida de información propuesta para el diseño de SUDS (Fuente: Elaboración propia). ..........................................................................................62 Tabla 8. Estimación de la capacidad de eliminación de contaminantes para la valoración de los SUDS en la gestión de cadenas de tratamiento (Fuente: Elaboración propia a partir de diversas referencias bibliográficas). .......................................67 Tabla 9. Información útil a suministrar a los operarios de SUDS (Fuente: CIRIA). ...........72 Tabla 10. Operaciones de mantenimiento de las superficies permeables (Fuente: CIRIA). ..........................................................................................................................79 Tabla 11. Operaciones de mantenimiento de los pozos de infiltración (Fuente: CIRIA). ..81 Tabla 12. Operaciones de mantenimiento de los depósitos de infiltración (Fuente: CIRIA). ..........................................................................................................................84 Tabla 13. Operaciones de mantenimiento de los drenes filtrantes (Fuente: CIRIA). ........86 Tabla 14. Operaciones de mantenimiento de las cunetas verdes (Fuente: CIRIA). .........90 Tabla 15. Operaciones de mantenimiento de las franjas filtrantes (Fuente: CIRIA). .........92 Tabla 16. Operaciones de mantenimiento de los depósitos de detención (Fuente: CIRIA). ..........................................................................................................................96 Tabla 17. Operaciones de mantenimiento de los estanques de retención (Fuente: CIRIA). ..........................................................................................................................98 Tabla 18. Operaciones de mantenimiento de los humedales artificiales (Fuente: CIRIA). ........................................................................................................................101

- VII -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

- VIII -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Bloque 1. EL AGUA DE LLUVIA EN LAS CIUDADES

-1-

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

1.1

INTRODUCCIÓN Según la Real Academia, drenar es dar salida y corriente a las aguas muertas o a

la excesiva humedad de los terrenos, por medio de zanjas o cañerías. Por su parte, el drenaje urbano podría definirse, de una forma general, como la gestión del agua de lluvia precipitada sobre una determinada zona urbanizada. Sin embargo, en la actualidad y en la mayoría de los casos, el drenaje de las ciudades se limita a mover el agua de lluvia de un lugar a otro sin tener en cuenta el ciclo natural del agua. Esta práctica lleva asociados una serie de problemas entre los que destacan las inundaciones, la contaminación difusa y la pérdida de servicio de los sistemas de saneamiento. Este primer módulo de la asignatura está dividido en dos partes fundamentales: problemas asociados al agua de lluvia en las ciudades y soluciones de los mismos. Con este módulo se pretende situar al alumno en la asignatura, analizando la necesidad de la misma en el contexto actual de la gestión del agua de lluvia en las ciudades. En la primera parte del módulo 1, se tratan los problemas generados por el agua de lluvia en las ciudades, analizando las principales causas y efectos asociados. Entre las causas se señalan y explican: la creciente impermeabilización del terreno, la insuficiencia de algunas infraestructuras de drenaje, el cambio climático y la falta de sensibilidad social. Mientras, como principales efectos o problemas propiamente dichos se destacan las inundaciones, la contaminación difusa y la falta de servicio. Tras el análisis inicial de los problemas y de la necesidad de una gestión eficiente del agua de lluvia, se presenta el desarrollo sostenible como la herramienta integral de gestión presente y futura que debe ser aplicada también al drenaje urbano. Así, la ingeniería civil debe ofrecer soluciones a los problemas planteados y estas soluciones deben estar basadas en el concepto de desarrollo sostenible. Es en este punto donde nace la el concepto del drenaje sostenible, como elemento fundamental para frenar las consecuencias perniciosas que una mala gestión de la lluvia en las ciudades pueda tener. Dentro de esta corriente general de desarrollo sostenible aplicado a la construcción civil en general y al drenaje urbano en particular, se enmarcan los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS). Los SUDS permiten gestionar el agua ya sea desde el punto de vista de cantidad o de calidad, así como de evitar las pérdidas de servicio. Por último, se cierra el módulo presentando una serie de conclusiones sobre los problemas asociados al agua de lluvia en las ciudades, sus causas y efectos, así como sobre las soluciones que se plantean para hacerlos frente. Estas conclusiones, a modo de resumen, tratan de recoger las principales ideas que deben servir de base para el desarrollo de los siguientes módulos.

-2-

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

1.2

PROBLEMAS ASOCIADOS AL AGUA DE LLUVIA EN LAS CIUDADES Los problemas generados por el agua de lluvia en las ciudades son de sobra

conocidos, sobre todo cuando se habla de grandes precipitaciones que desbordan el sistema de drenaje existente, produciendo inundaciones, contaminación difusa por reboses de aguas residuales o pérdidas de servicios urbanos. Todos los años hay que lamentar numerosas pérdidas personales, naturales y económicas derivadas de dichos problemas. Ante estos problemas, la sociedad se encuentra con una sensación de inseguridad y fragilidad, sobre todo con el aumento de la intensidad de las precipitaciones en algunas zonas. La ingeniería civil debe tratar de solucionar, o al menos minimizar, estos problemas, atendiendo a una visión global de la economía, el medio ambiente y la sociedad, tres aspectos que van ligados y no deben separarse. Esto deriva hacia un tratamiento integral de los diversos aspectos de diseño asociados al agua de lluvia: cantidad, calidad y servicio. Por tanto, en el diseño del drenaje urbano no sólo se debe tener en cuenta el punto de vista de control de avenidas, sino también el de la calidad de las aguas pluviales y su posible servicio a la sociedad. A continuación se pasa a analizar las principales causas y los principales efectos de los problemas asociados a la cantidad, calidad y servicio del agua de lluvia en las ciudades. Entre ellos, la impermeabilización del terreno sea tal vez el fundamental pues hace que pues el agua de lluvia se acumule y concentre, arrastrando en su trayectoria gran cantidad de sustancias y sedimentos contaminantes, y haciendo que el agua de lluvia pierda su posible utilidad y además cause pérdidas de otros servicios urbanos. 1.2.1 PROBLEMAS Existen distintos tipos de efectos o problemas asociados al agua de lluvia en las ciudades y motivados por las causas que se expondrán posteriormente. La siguiente clasificación de problemas toma como referencia los tres aspectos que definen el desarrollo sostenible: economía, medio ambiente y sociedad. Al igual que las causas, los efectos o problemas asociados están relacionados entre sí, no existiendo una clara diferenciación entre ellos, más allá de la simplificación realizada para su presentación. Los principales efectos económicos son los aumentos de los siguientes costes: •

Ejecución de las infraestructuras de drenaje urbano, al diseñarse para gestionar volúmenes de agua cada vez mayores.

•

Mantenimiento de las grandes infraestructuras de drenaje construidas, así como del resto de servicios urbanos asociados.

•

Reparación de los daños materiales causados por las inundaciones.

•

Compensación ante la imposibilidad de resolver los problemas asociados -3-

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

al agua de lluvia a lo largo de los años, incluidas pérdidas humanas. Por su parte, los principales efectos sobre el medio natural son: •

Fractura completa del ciclo natural del agua en el medio urbano con la desaparición de los principales mecanismos de depuración natural e infiltración al terreno.

•

Aumento contaminación física, química y térmica en el interior de las ciudades y en los ecosistemas naturales que reciben las aguas procedentes de estas.

•

Aumento de la erosión en los cauces de los ríos con pérdida de ecosistemas de ribera y disminución de la biodiversidad tanto en las ciudades como en los espacios naturales afectados por ellas.

En tercer lugar, pero no menos importantes, los principales efectos sociales son: •

Inseguridad de los ciudadanos ante las fuertes precipitaciones.

•

Incomodidades de servicio en el interior de las ciudades debidas a las insuficiencias en el sistema de drenaje: charcos, cortes de circulación, etc.

•

Falta de estética de la ciudad debida a arrastres, erosiones, reboses, etc.

•

Pérdida de valor del agua de lluvia, la cual podría ser recogida y utilizada en multitud de usos no potables.

A modo de resumen, todos estos efectos o problemas se pueden agrupar en tres categorías fundamentales: •

Inundaciones: principal problema desde el punto de vista económico.

•

Contaminación difusa: problema asociado con el medio ambiente.

•

Falta de servicio: problema que aglutina los efectos sociales.

1.2.1.1 Inundaciones En los últimos años, debido al rápido desarrollo urbano, los sistemas de drenaje urbano que forman parte del sistema de saneamiento de cualquier ciudad se han visto desbordados en tiempo de lluvias debido a la gran cantidad de agua pluvial que reciben. Los volúmenes de aguas pluviales procedentes de zonas urbanas impermeables se suman una y otra vez hasta que llegan a sobrepasar la capacidad de los colectores, tanques de tormenta y depuradoras existentes. Así, los problemas económicos más importantes causados por el agua de lluvia en las ciudades están asociados a su cantidad y a los daños que producen inundaciones, riadas, desbordamientos, etc. El aumento de la acción del ser humano sobre el territorio conlleva una alteración hidrogeológica del ciclo natural del agua debida a: la pérdida de cobertura vegetal, la falta de sustrato mineral y la impermeabilización del suelo (Figura 1).

-4-

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 1. Diferencias entre el ciclo de agua natural y urbano (Fuente: Atlantis).

En el ciclo natural del agua, parte de la precipitación es interceptada por las plantas antes de tocar el suelo, el resto, una vez en el terreno, se infiltra y aumenta la humedad del mismo hasta alcanzar el máximo, produciéndose a partir de entonces acumulaciones superficiales y flujos de escorrentía superficial y subsuperficial. El agua acumulada superficialmente puede formar lagos, o bien infiltrarse al cabo del tiempo, recargando los acuíferos. Mientras, la escorrentía superficial de una cuenca tiene un tiempo de concentración en los cauces que depende de la topografía, el tipo de suelo y la vegetación. Una vez en los arroyos y ríos, el agua corre hacia el mar oxigenándose fundamentalmente en el cauce alto, pudiendo ser almacenada en superficie en embalses. De este modo, lagos, acuíferos, ríos y embalses se convierten en las principales fuentes de agua dulce disponible para ser utilizada por el ser humano. Destaca en el ciclo natural la presencia constante del proceso de evapotranspiración de la vegetación, que junto con la evaporación por acción del sol, cierra el ciclo en cualquier punto devolviendo el agua a la atmósfera en forma de vapor. Por el contrario, el ciclo del agua en las ciudades es completamente distinto. En la ciudad no hay apenas cobertura vegetal para interceptar la lluvia, sino tejados y suelos impermeables con un umbral de escorrentía muy bajo. Por lo tanto, la precipitación se transforma en su mayor parte en escorrentía superficial que se concentra rápidamente originando grandes caudales punta. Esta gran cantidad de agua es drenada a través de sumideros y alcantarillas pasando al sistema de saneamiento. En comparación con las -5-

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

zonas naturales no urbanizadas, en las ciudades apenas se produce escorrentía subsuperficial,

infiltración,

filtración,

almacenamiento

superficial

y

subterráneo,

evapotranspiración y evaporación. Por tanto, en una cuenca urbana el hidrograma de escorrentía de una lluvia dada es totalmente distinto al que se produce en una cuenca natural de similar área. La principal diferencia es la importante punta de caudal que se genera en muy poco tiempo debido al mayor porcentaje de superficie impermeable. La gestión de estas puntas para evitar los daños que puedan causar motiva la construcción de sistemas de drenaje de gran tamaño en las ciudades. Entre los procesos hidrológicos naturales ausentes en las ciudades, además de la retención natural del agua, destacan los dos que se definen a continuación: •

Infiltración: proceso por el cual se introduce un líquido en el interior de los huecos de un medio sólido, siendo la capacidad de infiltración la máxima velocidad con la que el agua penetra a través de la superficie del medio sólido.

•

Filtración: proceso por el cual una mezcla de sólidos, líquidos y gases, como puede ser la escorrentía superficial urbana, atraviesa un medio poroso de manera que parte de la mezcla queda atrapada en él.

La pérdida de la capacidad de retención, infiltración y filtración se hace constatable, debido a que el agua sigue un camino de mínima energía como ocurre en toda actividad de la naturaleza. Así, al no ser retenida, intenta infiltrarse al terreno, lo cual es imposible dada la impermeabilización del mismo. A continuación busca otros caminos a seguir, lo más rápidos y directos posible, normalmente sobre hormigón, el cual ofrece una menor resistencia en forma de filtración, en comparación con la ofrecida por la vegetación o el terreno en los medios naturales. De este modo se llegan a generar corrientes de escorrentía superficial que causan serios problemas de erosión en nuestras ciudades (Figura 2).

-6-

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 2. Erosión asociada a la escorrentía superficial (Fuente: Elaboración propia).

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Para paliar las carencias del ciclo del agua en las ciudades y los problemas asociados, las mejoras en los sistemas de drenaje urbano convencional son continuas: construcción de mayores tanques de tormenta, automatización de las conexiones, control en tiempo real, etc. No obstante, la mayoría de las zonas de nuevo desarrollo de las ciudades siguen siendo impermeables y su red de drenaje se conecta al colector más cercano, sumando volúmenes de agua una y otra vez hasta llegar a sobrepasar las capacidades de colectores generales, tanques de tormenta y depuradoras existentes. Así, a pesar de las importantes inversiones para mejorar los sistemas de drenaje urbano, los problemas relacionados con la cantidad de escorrentía superficial (las inundaciones) siguen produciendo importantes pérdidas económicas e incluso pérdidas humanas. Alcanzado un determinado tamaño de cuenca, la concentración rápida del agua de lluvia en un punto requiere la construcción de colectores de dimensiones tan grandes como túneles de metro, lo cual supone sistemas totalmente sobredimensionados desde el punto de vista de saneamiento de las aguas negras. Además, las lluvias torrenciales muestran sin piedad los caminos de drenaje y las zonas de inundación naturales, sin importar si se han construido campings o edificios en ellas. Todo ello hace que cada año se repitan las noticias en los medios de comunicación asociadas a inundaciones, deslizamientos, desbordamientos, riadas, etc.; todos ellos problemas debidos a una excesiva cantidad de agua de lluvia sin una adecuada gestión en zonas urbanizadas. Como ejemplo, en la Figura 3 puede observarse un paso subterráneo que en periodos de lluvias extremas se inunda con facilidad al concentrarse en él, como punto bajo, los volúmenes de agua precipitados en las cuencas urbanas cercanas.

Figura 3. Inundación de zonas bajas (Fuente: Diario Montañés).

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1.2.1.2 Contaminación difusa Los problemas ambientales más importantes causados por el agua de lluvia en las ciudades están asociados a la calidad, siendo los reboses y la contaminación difusa los principales responsables de la degradación de cauces y medios naturales.

Figura 4. Contaminación difusa (Fuente: Elaboración propia).

La rápida urbanización afecta no sólo aumentando la cantidad de escorrentía sino también empeorando su calidad y produciendo importantes cambios hidrológicos que afectan a los cauces y medios receptores. El agua de lluvia purifica el aire de las ciudades, lava los tejados y limpia los pavimentos, arrastrando y acumulando una carga contaminante importante. El producto final es la escorrentía superficial cargada de contaminantes:

sólidos

en

suspensión,

materia

orgánica,

metales

pesados

e

hidrocarburos. La carga contaminante más importante corresponde a la suciedad acumulada en las superficies impermeables (polvo, aceites, combustibles, productos químicos, etc.), siendo arrastrada durante la primera parte de la precipitación. A este fenómeno se lo conoce como “first flush” o primer lavado. Una vez que se produce este primer lavado, la escorrentía superficial principalmente arrastra productos de la erosión debida al flujo superficial con velocidades importantes: basuras de pequeño tamaño, excrementos animales, hojas, ramas, restos de césped, fragmentos de materiales de construcción, etc. La mayor parte de las aguas grises son drenadas a los sistemas de saneamiento y pasan a ser aguas residuales y como tales deben ser depuradas. Sin embargo, en tiempo de lluvia hay ocasiones en las que se superan las capacidades de los sistemas de drenaje y depuración existentes, produciéndose vertidos por rebose en tanques de -9-

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tormenta y depuradoras con la intención de evitar problemas mayores en el sistema. Estos vertidos, conocidos como CSO (“combined sewer overflows”) o DSU (Descargas de Sistemas Unitarios), están asociados a sistemas de saneamiento combinados o unitarios, y suponen un gran riesgo para el medio natural dado que recibe todos los contaminantes asociados a la escorrentía superficial, más todos los sedimentos que pueda haber en las conducciones del alcantarillado. Pero no todas las aguas grises entran en los sistemas de saneamiento. El término de contaminación difusa engloba cualquier fuente de contaminación no localizada (como por ejemplo la lámina de escorrentía superficial proveniente de un área determinada o los lixiviados procedentes de un volumen de suelo contaminado), además de la contaminación no controlada correspondiente a puntos localizados pero de importancia individual baja (como por ejemplo drenes de carreteras y áreas urbanas o desagües en zonas rurales o industriales). En los aparcamientos, gasolineras, zonas industriales o desguaces, las cargas contaminantes de hidrocarburos, aceites y metales pesados arrastradas por la escorrentía superficial son mucho mayores. Por ello, la legislación actual obliga a gasolineras y desguaces a tener firmes impermeables y sistemas de drenaje completos con recogida de aceites. Aún son muchas las instalaciones que no han completado las obras necesarias para adaptarse a estos requerimientos, y otras (como la mayoría de los aparcamientos disuasorios y de zonas turísticas) no cuentan con los sistemas de drenaje y depuración necesarios. De forma general, las fuentes de contaminación que presenta cualquier medio receptor que se esté analizando se pueden dividir en dos categorías: fuentes localizadas o “point source” y fuentes de difícil localización “nonpoint source” o también llamadas fuentes de contaminación difusa. En el caso de la fuente localizada, el vertido se produce en un punto concreto con lo que su localización es conocida y se puede tener un mayor control sobre el mismo. Por el contrario, para el caso de la contaminación difusa, el vertido se produce en un área muy extensa y no es posible la localización del origen de la contaminación. Un ejemplo claro de este último tipo de fuente de contaminación es la mencionada escorrentía urbana sin tratar. Se pueden destacar las siguientes características de la contaminación difusa: •

Variabilidad en el tiempo: la contaminación difusa está compuesta por vertidos intermitentes a consecuencia de fenómenos aleatorios de lluvia o lavado de superficies.

•

Variabilidad en el espacio: el lugar de vertido puede cambiar de un suceso a otro, siendo muy difícil su localización, justificando el calificativo de difusa de este tipo de contaminación.

•

Variabilidad en la magnitud: la carga contaminante de un vertido de contaminación difusa es distinta de una ocasión a otra dependiendo de la - 10 -

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variación en las características y de los usos de la cuenca de origen. Las causas de la contaminación de la escorrentía urbana son muy diversas, pero a grandes rasgos el proceso que genera la contaminación de la misma podría resumirse en las siguientes fases: •

Las precipitaciones, en forma de lluvia o nieve, atrapan los contaminantes presentes en la atmósfera y los arrastran hasta la superficie.

•

Una vez en la superficie terrestre, el agua empapa los materiales saturándolos, pudiendo quedar retenida o ser evaporada.

•

El agua que no queda retenida ni se evapora se moviliza, limpiando las superficies y arrastrando los contaminantes acumulados, ya sea en suspensión o en disolución.

Tras el proceso que sigue el agua en su recorrido arrastrando los agentes contaminantes y como consecuencia en la formación de esa escorrentía urbana contaminada, sería necesario identificar cuales son las fuentes principales que originan dicha polución. Las fuentes de origen de la contaminación difusa, en términos generales, se pueden dividir en las siguientes cinco categorías: •

Contaminación atmosférica, debida en un 70-90% al uso de combustibles fósiles, puede presentar contaminantes del tipo: dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxidos de azufre, cloro, plomo, hidrocarburos no combustionados, plaguicidas, etc.; además de un amplio abanico de otros gases reactivos: SO2, NOx, H2S, NH3.

•

Residuos animales, generados por perros, gatos, palomas, gaviotas, etc. se depositan en las superficies impermeables de la ciudad y son arrastrados por la lluvia, aportando a la escorrentía superficial patógenos que

incluyen

bacterias,

protozoos

y

virus

que

pueden

causar

enfermedades a los seres humanos. •

Basura esparcida, compuesta por vegetales, plásticos, papeles y cartones, que puede ser degradada física o químicamente, siendo transportada por las aguas de escorrentía urbana.

•

Erosión y/o lavado de superficies: tierra, fragmentos de asfalto, hormigón, cerámica,

plástico,

metales,

esmalte,

piedras

ornamentales,

etc.

procedentes de las superficies y mobiliario urbano erosionados por el uso y la acción física y química de los agentes atmosféricos (por ejemplo por efecto de la lluvia ácida), o de las obras civiles que se llevan a cabo dentro de las ciudades (Figura 5). •

Otras causas: vertidos accidentales y puntuales de cualquier otro tipo de sustancia (pinturas, disolventes, aceites, sal, pesticidas, etc.).

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Figura 5. Erosión y arrastre de materiales por la escorrentía superficial (Fuente: Elaboración propia).

Entre la gran variedad de fuentes englobadas en otras causas destacan: el tráfico de vehículos, los vertederos, actividades agrícolas y pecuarias, actividades de mantenimiento de las carreteras en invierno. El tráfico y aparcamiento de vehículos puede aportar sedimentos y metales pesados debido al desgaste de los neumáticos y corrosión de las partes del vehículo: Pb, Cr, Co, Zn y Ni. Además, se produce la expulsión de gases que pueden contener Cd, Pt, Pd, Rh y se vierten hidrocarburos con todos los productos contaminantes que lo componen. Los lixiviados de vertederos, que aunque están muy controlados en la actualidad, si se mezclan con las aguas de escorrentía urbana pueden provocar la aparición de todo tipo de sustancias contaminantes. Las posibles actividades agrícolas, pecuarias y de mantenimiento de parques y jardines debido al uso de fertilizantes, pesticidas, herbicidas, insecticida, fungicidas, aportan contaminantes del tipo: fósforo, nitrógeno, materia orgánica y todos aquellos elementos que puedan formar parte de dichos productos. Por último comentar como en invierno, y como consecuencia de las operaciones de conservación y mantenimiento de las carreteras, se utiliza sal para el deshielo. Esto provoca grandes problemas de contaminación en los medios receptores, debido a la presencia de: cloruros y altas concentraciones de plomo que se acumula en la nieve. Existen numerosos estudios relacionados con este tipo de contaminación en los países de clima frío. Los factores de que depende el grado en que la lluvia lava el polvo y suciedad acumulada sobre las vías vienen determinados por las siguientes circunstancias: 1. Intensidad de lluvia. 2. Características de las superficies de las calles. 3. Tamaño de las partículas. La manera en que estos contaminantes son arrastrados son fundamentalmente

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dos: 1. Las fracciones solubles van en disolución y las posteriores gotas de lluvia originan una turbulencia que favorece la mezcla y proporcionan un aporte continuo de disolvente limpio. 2. La materia en forma de partículas y con tamaños desde granos de arena hasta coloides se desagrega por el impacto del agua de lluvia que cae. Una vez desagregadas las partículas, pueden mantenerse en estado de seudosuspensión debido a la turbulencia creada por las gotas adicionales de lluvia. En resumen, los contaminantes principales que se van a presentar en la escorrentía urbana serán de una gran variedad dependiendo del tipo de uso que se tenga en la zona drenada (Figura 6). De forma general, los que destacan son: •

Grasas y aceites (Hidrocarburos/derivados del petróleo).

•

Sólidos en suspensión.

•

Metales pesados como: Zn, Cd, Pb, Cu, Cr, Fe…

•

Sustancia o materia orgánica biodegradable.

•

Microorganismos fecales patógenos.

•

Nutrientes (N, P).

•

Acidez de la precipitación atmosférica.

•

Cloruros y sodio.

•

Disolventes.

•

Contaminantes tóxicos como pesticidas, PCB.

•

Etc.

Figura 6. Contaminantes presentes en la escorrentía superficial (Fuente: Elaboración propia).

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1.2.1.3 Falta de servicio El agua de lluvia en las ciudades y su gestión actual producen una serie de problemas de servicio de carácter social como son: carencias funcionales y estéticas, falta de comodidad y de seguridad, pérdida de valor del agua de lluvia, aumento de la temperatura en el centro urbano, etc. En la Figura 7 se muestra un ejemplo de una zona impermeable con un deficiente drenaje que motiva la acumulación superficial del agua de lluvia, limitando la funcionalidad del área afectada y afectando a la estética del conjunto urbano.

Figura 7. Acumulaciones superficiales de agua que limitan el servicio (Fuente: Elaboración propia).

Además, en cualquier parte de la ciudad las acumulaciones superficiales de agua en aceras y calles causan problemas de comodidad y seguridad para el tráfico, tanto de peatones como de vehículos: resbalones, salpicaduras, pérdida de contacto de la rueda con la calzada, pérdidas de visibilidad, etc. Pero el mayor problema de servicio es la rápida pérdida de valor que sufre el agua de lluvia, con el derroche que esta práctica conlleva. En la mayor parte de las ciudades, el agua entra a través del sistema de abastecimiento, siendo potabilizada a un determinado coste. En el interior de las ciudades, el agua potable se vende y se emplea para distintos usos, algunos de los cuales no requieren un nivel de calidad tan alto: refrigeración, riego de parques y jardines, baldeo de calles, lavado de coches, inodoros, etc. Una vez usada, el agua contaminada sale de la ciudad a través del sistema de saneamiento, con un coste asociado a su depuración. Mientras, el agua de lluvia entra sin ningún coste y sale de las ciudades mezclada con las aguas residuales, con un coste de - 14 -

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tratamiento excesivo. Además, la estancia del agua de lluvia en la ciudad se minimiza, negando en la mayoría de los casos, cualquier tipo de recogida, almacenamiento y empleo en distintos usos posibles. El abastecimiento de agua potable cada vez es más complicado pues las dotaciones demandadas aumentan cada año, sobre todo en verano en las zonas costeras. Mientras, las fuentes de agua potable, ríos y acuíferos están siendo en muchos casos sobreexplotados, causando problemas medioambientales graves. Esto hace que los efectos de las sequías sean cada vez peores y los cortes en el suministro de agua más frecuentes. Esta escasez de agua no sólo afecta a los hogares sino también a importantes sectores económicos como la industria, la agricultura o el turismo, produciendo importantes pérdidas cada año. Es por esta necesidad de agua por lo que se considera una perdida de servicio el hecho de que el agua de lluvia en las ciudades, a pesar de ofrecer una calidad adecuada para multitud de usos, sea utilizada únicamente como medio de dilución de aguas residuales, incrementando el volumen de agua a depurar y por tanto, las dimensiones de las instalaciones y coste de los tratamientos. Otro problema más de servicio, asociado al rápido drenaje del agua de lluvia fuera de las ciudades, es la pérdida de la capacidad natural del terreno retener parte del agua de

lluvia,

refrescando

la

temperatura

ambiente.

Así,

debido

a

la

continua

impermeabilización de las ciudades, se produce una concentración del calor en los centros urbanos, afectando directamente a la comodidad de sus habitantes. Este fenómeno se conoce con el nombre de “isla de calor”. El aislamiento del terreno mediante pavimentos sellantes que evitan el paso del agua y del aire, haciendo prácticamente imposible la regulación natural de la temperatura y humedad en las zonas urbanizadas. Por tanto, en las ciudades se concentra el calor, aumenta la temperatura (Figura 8) y se crea un microclima interior que dificulta en gran medida su habitabilidad, generando un aumento asociado de los consumos energéticos en climatización.

Figura 8. Modificación de la temperatura debida a la impermeabilización del suelo de las ciudades (Fuente: Atlantis).

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Por último, comentar como la inertización o desnaturalización del terreno sobre el que se colocan los pavimentos, las aceras, las viviendas, los solares para edificación, etc., provoca graves daños e interrupciones en los ciclos de vida de las especies, las cadenas tróficas y el ciclo del agua. El suelo, al perder la capacidad de captación y retención del agua se va desecando y va perdiendo humedad de modo que se puede llegar a casos desertización en el interior y alrededores de las ciudades. Debido a esta desertización se produce una perdida edafológica que causa un daño muy grave sobre las especies que viven en ese ecosistema afectado, pudiendo llegar a desplazarlas del mismo, rompiendo la cadena trófica y poniendo en riesgo la supervivencia del ecosistema y su biodiversidad.

1.2.2 CAUSAS Para solucionar los problemas generados por el agua de lluvia en las ciudades es necesario entender las principales causas que los provocan. La identificación y el análisis de estas causas es el proceso más adecuado para comprender cuales son las medidas preventivas más oportunas que se deben adoptar, logrando así evitar los problemas en origen, antes incluso de que lleguen a surgir. Como principales causas de los problemas asociados a la cantidad, calidad y servicio del agua de lluvia en las ciudades, se pueden destacar las siguientes: •

Impermeabilización del suelo.

•

Carencias del sistema de drenaje.

•

Cambio climático.

•

Falta de sensibilidad social.

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1.2.2.1 Impermeabilización del suelo La permeabilidad puede definirse como la capacidad de un medio para permitir que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. De este modo una capa de material permeable es aquella que deja pasar a través de todo su espesor una cantidad apreciable de agua, siendo impermeable si la cantidad es nula o despreciable. La impermeabilización del suelo, debida al continuo crecimiento urbano, probablemente sea la principal causa del aumento de los problemas asociados a la gestión del agua de lluvia en las ciudades. La impermeabilización del terreno influye de manera decisiva en la generación de inundaciones en los puntos bajos, así como en el vertido deslocalizado de los contaminantes acumulados al medio natural, fenómeno conocido como contaminación difusa. En la Tabla 1 puede observarse como en los últimos 200 años la mayor parte de la población del mundo se ha concentrado en las ciudades, abandonando el esquema de desarrollo rural e incrementando enormemente el desarrollo urbano, y por tanto el porcentaje de impermeabilización del suelo. La diferencia entre el modelo rural y el urbano, en lo que a impermeabilización de la superficie se refiere, puede observarse en la Figura 9

Tabla 1. Concentración humana en ciudades de más de 10000 habitantes (Fuente: Atlantis).

Año 1800 1960 2025

Concentración humana en ciudades de más de 10.000 habitantes (%) 1 20 65

Figura 9. Suelo rural y suelo urbano en la Comunidad de Madrid (Fuente: Google Maps).

Los principales materiales que impermeabilizan el terreno en las ciudades son los empleados en las cubiertas de los edificios (tejas cerámicas, telas asfálticas, etc.), las - 17 -

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capas superficiales de los viales (adoquines, aglomerado asfáltico, hormigón, etc.) y los pavimentos de las zonas peatonales (baldosas, adoquines, hormigón, piedra ornamental, etc.). Además, muchas zonas verdes de nuestras ciudades son también impermeables pues, si bien la superficie está vegetada, el sustrato, compuesto fundamentalmente por escombros compactados, es totalmente impermeable, anulando cualquier infiltración natural del agua al terreno subyacente. Los motivos por los que se lleva a cabo la impermeabilización de las superficies urbanas son fundamentalmente: protección frente a la erosión, comodidad, limpieza y drenaje. Así, la impermeabilización del suelo es la base del drenaje urbano convencional. En una superficie impermeable, el tiempo de concentración es menor y la evacuación del agua es más rápida. En principio este hecho es positivo, pero es necesario contar con un sistema de sumideros y una red de alcantarillado que funcione perfectamente para evacuar el volumen de agua precipitado. Sin embargo, cuando los sumideros o la red de saneamiento no funcionan adecuadamente, se incrementa el recorrido del agua sobre las superficies impermeables, haciendo que algunas calles lleguen a funcionar como auténticos canales, transportando rápidamente un caudal elevado que arrastra todo lo que encuentra a su paso y provoca graves daños (Figura 10). De este modo, los volúmenes de agua se van sumando y se concentran en los puntos bajos, propiciando acumulaciones que reciben el nombre de inundaciones.

Figura 10. Corrientes de agua superficiales en Santander (Fuente: El Diario Montañés).

En resumen, la impermeabilización asociada al crecimiento urbano modifica el ciclo hidrológico del terreno hasta el punto de anular prácticamente la infiltración natural y la recarga de los acuíferos (Figura 11). El ciclo natural del agua se transforma en el ciclo urbano del agua, perdiéndose algunos de los procesos naturales que aseguran la disponibilidad de agua potable. Así por ejemplo, la importancia de los acuíferos es fundamental pues, además de alimentar los manantiales de los ríos, constituyen las principales reservas de agua subterráneas que pueden ser empleadas para consumo humano. Sin embargo, la impermeabilización de las superficies anula totalmente la posibilidad de la recarga natural de los acuíferos con el agua de lluvia, enviando esta directamente y lo más rápido posible a las depuradoras y lejos de las ciudades. - 18 -

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Figura 11. Gráfico de infiltración de agua de lluvia en el terreno (Fuente: Atlantis).

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1.2.2.2 Insuficientes infraestructuras de drenaje urbano Los sistemas de drenaje urbano convencional tienen como objetivo fundamental conducir el agua de lluvia rápidamente fuera de la ciudad. Con este objetivo, los cauces urbanos han sido canalizados y el sistema de alcantarillado ha sido diseñado para recibir el máximo volumen de agua posible. Así, durante años han primado las soluciones de final de la línea, centradas en grandes conducciones que acaban en depuradoras preparadas para tratar los enormes volúmenes de agua contaminada. Además, se han aplicado fundamentalmente de criterios hidráulicos y económicos, restando importancia a los criterios sociales y ecológicos, como el ahorro de agua o el control de la contaminación difusa. Fruto de estas prácticas, los ríos han perdido su riqueza natural al paso por las ciudades, así como su capacidad de respuesta ante las crecidas, generando un aumento en la velocidad del flujo de agua que provoca graves problemas de erosión en los medios naturales situados aguas abajo, a las afueras de las ciudades. Por su parte, los sistemas de alcantarillado, ya sean unitarios o separativos, se han visto incapaces de gestionar la gran cantidad de agua adicional procedente de las zonas de nuevo desarrollo urbano, siendo necesarias costosas y frecuentes ampliaciones. Debido a que no siempre es posible realizar estas ampliaciones, se han convertido en frecuentes las imágenes asociadas a la insuficiencia de infraestructuras de drenaje urbano (Figura 12).

Figura 12. Problemas de desbordamiento de alcantarillas (Fuente: El Diario Montañes).

Respecto a la calidad, el incremento en la construcción de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) en los últimos años ha sido sobresaliente. Sin embargo, en época de lluvias, estas instalaciones no son siempre capaces de gestionar todo el volumen de agua resultante de la suma de aguas negras y aguas grises (pluviales - 20 -

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o de escorrentía). Debido a esta incapacidad temporal se producen vertidos directos a los medios naturales a través de aliviaderos. Estos vertidos son conocidos como reboses de los sistemas de drenaje unitarios o en inglés CSO (combined sewer overflow). Estos vertidos incontrolados, unidos a los vertidos deslocalizados a los medios naturales que pueden producirse en cualquier parte de la ciudad (Figura 13), constituyen la conocida como contaminación difusa.

Figura 13. Problemas de desbordamiento de alcantarillas (Fuente: Elaboración propia).

Las carencias de algunos sistemas de drenaje urbano afectan negativamente a los recursos hídricos superficiales y subterráneos en calidad y cantidad, pero también a la sociedad. Desde el despilfarro que supone tratar el agua de lluvia como un agua residual, hasta la falta de mantenimiento que genera sensación de abandono en ciertas zonas de la ciudad (Figura 14), la sociedad sufre una falta de calidad en los servicios urbanos asociados a la gestión del agua de lluvia en las ciudades.

Figura 14. Falta de mantenimiento del drenaje urbano (Fuente: Elaboración propia).

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1.2.2.3 Cambio climático Actualmente, la mayoría de la comunidad científica internacional ha aceptado como cierta la teoría del cambio climático que afecta a todo el planeta. De acuerdo con las previsiones asociadas al cambio climático o calentamiento global, se espera un aumento de la frecuencia e intensidad de las precipitaciones en ciertas zonas del planeta (Figura 15), concentrándose las aportaciones de agua de manera que aumenten también la frecuencia y severidad de las sequías. Debido al aumento de la frecuencia de los eventos de lluvia, algunos de ellos considerados hasta ahora excepcionales, actualmente, los cálculos de drenaje están perdiendo rigor. Este hecho se debe a que la mayor parte de los métodos de cálculo están basados en los datos de precipitaciones recogidos entre 1971 y 2000, los cuales no llegan a reflejar últimos valores extremos atribuidos al calentamiento global.

Figura 15. Problemas de circulación (Fuente: Elaboración propia).

Sea causado por el ser humano o no, el actual cambio climático hace necesaria una revisión de los métodos de cálculo utilizados en las últimas décadas para el dimensionamiento de las infraestructuras de drenaje urbano. Además, serán necesarios modelos que ayuden a prever los futuros regímenes de precipitaciones a los que deberán enfrentarse estos sistemas de drenaje. Al aumentar la frecuencia de los eventos extremos, tanto de precipitaciones como de sequías, los sistemas actuales de recogida y abastecimiento de agua serán insuficientes para ambas labores. Por tanto cobran especial importancia las políticas de ahorro de agua y la construcción de nuevas infraestructuras de captación y almacenamiento, respetuosas con el medio ambiente y económicamente viables.

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1.2.2.4 Falta de sensibilidad social Por último, dentro de los causantes de los problemas asociados al agua de lluvia en las ciudades, debe tenerse en cuenta el importante papel que juega la sociedad. La baja concienciación de la mayoría de los ciudadanos sobre la importancia del ciclo del agua y el buen uso que debe darse a los servicios urbanos, es fundamental a la hora de explicar los problemas asociados a la gestión del agua en las ciudades. Destacar la influencia del comportamiento de la sociedad en la generación de la contaminación difusa. El origen de los contaminantes arrastrados por la escorrentía superficial es muy diverso y está asociado en gran medida a comportamientos irresponsables de la sociedad: desde la sacudida por las ventanas de alfombras y escobas, al vertido directo de envoltorios o colillas por dejadez, pasando por la dispersión de las basuras concentradas en los puntos de recogida, la no recogida de los excrementos de los animales de compañía, el mantenimiento incorrecto de árboles y jardines, las emisiones incontroladas de calefacciones o las fugas de vehículos a motor. Incluso vertidos accidentales de productos químicos de limpieza, pesticidas, herbicidas o la degradación artificial de los materiales presentes en la ciudad: asfalto de las calles, hormigones y baldosas, materiales pétreos, metales, etc. Además, en muchas ocasiones, industrias, talleres, gasolineras o incluso particulares, producen vertidos ilegales de sustancias peligrosas como pinturas, aceites o químicos, que contaminan los ecosistemas naturales, generando impactos que pueden llegar a ser irreversibles. También desde el interior de los hogares, en cocinas y aseos, ciudadanos anónimos generan pequeños vertidos de todo tipo de sustancias contaminantes (aceites, disolvente, etc.) con la escusa de que se trata de pequeñas cantidades y la esperanza de que no habrá problemas para que se diluyan en el sistema de saneamiento. Sin embargo, si en cada hogar se actúa de esta manera, por acumulación se genera un problema global de contaminación que dificulta enormemente la gestión del agua en las depuradoras. Del mismo modo ocurre con las prácticas de uso irresponsable del agua potable llevadas a cabo por particulares, las cuales aumentan las dotaciones necesarias y los problemas de abastecimiento del conjunto de la sociedad. En la Figura 16 se muestran dos ejemplos del uso que se hace en multitud de ocasiones de las papeleras disponibles en las ciudades. Mal uso que va acompañado en la mayor parte de los casos de un insuficiente mantenimiento, muchas veces debido a escasez de medios, que hace que sea el agua de lluvia, en forma de escorrentía superficial, la encargada de lavar y arrastrar los contaminantes generados por esta mala práctica de la sociedad.

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Figura 16. Mal uso de las papeleras (Fuente: http://elmortero.blogspot.com/2007/10/el-papel-del-hombreeducado.html) y falta de mantenimiento de las mismas (Fuente: http://getafe.mobi/2007/11/page/2/).

Debido a estas malas prácticas de la sociedad que generan aportes deslocalizados de distintos residuos y contaminantes, la escorrentía superficial aumenta su problemática enormemente, no sólo en lo que ha su calidad se refiere, sino también en lo que atañe a su cantidad y servicio. Esto se debe a que las basuras arrastradas quedan atrapadas generando pérdidas de servicio (Figura 17) y colapsando los sumideros de los sistemas de drenaje encargados de hace frente a las inundaciones (Figura 18).

Figura 17. Arrastre de basuras (Fuente: Diario Montañés).

Figura 18. Colapso de sumideros por acumulación de basuras (Fuente: Elaboración propia).

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1.3

SOLUCIONES PARA LA GESTIÓN DEL AGUA DE LLUVIA EN LAS CIUDADES Las soluciones para la gestión del agua de lluvia en las ciudades están

estrechamente relacionadas con el concepto del desarrollo sostenible. Este concepto supone un fuerte cambio de mentalidad, pues ya no son válidos los antiguos principios de industrialización y desarrollo económico basados en la falsa idea de que los recursos naturales son ilimitados. Hoy día se ha constatado que todos los recursos tienen un límite, incluido el petróleo, lo cual ha forzado una fuerte inversión en innovación, aportando por las energías renovables y las medidas de ahorro de recursos. Además, el aire está cada vez más contaminado, causando importantes problemas de salud y desajustes climáticos, y el agua dulce disponible no es capaz de satisfacer las demandas crecientes, haciendo necesaria incluso la desalinización de agua del mar para cubrir las necesidades. Toda acción tiene una reacción, y queda patente que el medio ambiente ha reaccionado ante la actividad humana con un agotamiento de recursos y un cambio en las condiciones ambientales que puede llegar a tener consecuencias dramáticas para la especie humana. Por todo ello, se deben tomar medidas, apostando por el desarrollo sostenible en todos los campos de la actividad humana. 1.3.1 DESARROLLO SOSTENIBLE Antes de adentrarse en el concepto de desarrollo sostenible, conviene ver cómo fue desarrollándose la relación del ser humano al medio ambiente, desde distintos puntos de vista (Tabla 2).

Tabla 2. Relación entre el ser humano y el Medio Ambiente (Fuente: Elaboración propia).

Economía

Sociedad y Medio Ambiente

El ser humano se enfrenta a la naturaleza para poder sobrevivir.

Surgen corrientes minoritarias de conservacionismo para proteger ciertos parajes naturales emblemáticos.

Con el desarrollo de la industria, el ser

Aparecen los grupos ecologistas

humano emplea los recursos naturales

defendiendo la premisa de que los

partiendo de la hipótesis de que son

recursos naturales son limitados y debe

ilimitados.

minimizarse su explotación.

Como solución de compromiso aparece el concepto de desarrollo sostenible. El concepto de desarrollo sostenible, sustentable o perdurable nació en 1987 en el documento “Nuestro Futuro Común”, conocido como Informe Brundtland, fruto de los trabajos de la Comisión de Medio Ambiente y Desarrollo de Naciones Unidas creada en - 25 -

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1983. Según este documento: “El desarrollo sostenible es un desarrollo que satisface las necesidades presentes sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”. Posteriormente, la aplicación de este concepto se asumiría en el tercer principio de la Declaración de Río sobre Medio Ambiente y Desarrollo (Cumbre de la Tierra de 1992): “El derecho al desarrollo debe ejercerse en forma tal que responda equitativamente a las necesidades de desarrollo y ambientales de las generaciones presentes y futuras”. Por tanto, el desarrollo sostenible supone adoptar soluciones de compromiso que aúnen avance económico de la sociedad presente y conservación medioambiental, pensando en el futuro a la hora de mejorar las condiciones actuales. Esto supone centrar las inversiones actuales en salud, calidad y medio ambiente con la intención de asegurar la obtención de beneficios a largo plazo en todos los ámbitos. En la Figura 19 se muestra claramente la esencia del desarrollo sostenible, el cual debe ser equitativo (sociedad y economía), viable (economía y medio ambiente) y vivible (medio ambiente y sociedad).

Figura 19. El triángulo del Desarrollo Sostenible (Fuente: www.zonalibre.org).

El desarrollo sostenible aplicado a la construcción da lugar a la construcción sostenible. Este tipo de construcción es aquella en la que se cumplen los principios económicos, ecológicos y sociales por igual, diseñando y ejecutando las obras sin dar mayor importancia a ninguno de los tres factores. La construcción sostenible se puede dividir en tantas ramas como tipos de obras a ejecutar: edificios, carreteras, puertos, etc. Por ejemplo, la edificación sostenible ofrece a la sociedad edificios que hacen frente a los problemas medioambientales actuales, partiendo de un correcto diseño y construcción. De este modo es posible disminuir las demandas energéticas de iluminación y climatización (correcta orientación y diseño bioclimático) o de agua (sistemas separativos con utilización de las aguas pluviales en los inodoros).

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Con los mismos principios, el drenaje sostenible (o construcción sostenible aplicada al drenaje urbano) aborda la gestión del agua de lluvia en las zonas urbanizadas. La aplicación de la sostenibilidad en el drenaje urbano se da en un contexto actual más amplio marcado por los siguientes puntos relativos a la gestión del agua en España: •

Manifiesto del agua (Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos).

•

Programa AGUA (Actuaciones para la Gestión y Utilización del Agua)

1.3.1.1 Manifiesto del agua En este apartado se resumen los principales contenidos del Manifiesto del agua publicado por el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos en el año 2006 (Figura 20).

Figura 20. Portada del Manifiesto del Agua del Colegio de ICCP (Fuente: http://www.ciccp.es/ImgWeb/Sede%20Nacional/declaraciones/manifiesto%20del%20agua_def.pdf).

La situación de partida de la gestión del agua en España: •

Recursos de agua relativamente suficientes (2700 m3/hab/año frente a los 3200 m3/hab/año de media europea) - 27 -

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•

Gran irregularidad de los recursos en el tiempo y en el espacio (abundancia en el Norte y Pirineos frente a escasez en el Sur y Levante)

•

La demanda de agua para riego supone un 80% de las demandas consuntivas.

•

El importante patrimonio de infraestructuras hidráulicas de España ha conseguido quintuplicar el agua disponible mitigando las sequías climatológicas.

La principal legislación nacional relacionada con el agua desarrollada en los últimos años es la siguiente: •

Ley de Aguas de 1985 (modificación de 1999)

•

Reglamento del Dominio Público Hidráulico 1986 (modificación de 2000)

•

Ambas unidas en el texto refundido de la Ley de Aguas de 2001.

•

Reglamento de la Administración Pública del Agua y de la Planificación Hidrológica de 1988

•

Directiva Marco del Agua del Parlamento Europeo y del Consejo de la Unión Europea de 2000 transpuesta a la legislación española en Diciembre de 2003.

En España, la planificación hidrológica se realiza fundamentalmente a nivel de Cuenca Hidrográfica, contando actualmente todas ellas con Planes Hidrológicos de Cuenca aprobados. Sin embargo, el Plan Hidrológico Nacional para la resolución de conflictos y déficits entre distintas cuencas, presenta una problemática muy compleja: •

1993 Anteproyecto de Ley: se plantean una serie trasvases entre cuencas que generan importantes protestas.

•

1994 Modificaciones teniendo en cuenta los Planes de Cuenca, el Plan Nacional de Regadíos y Libro Blanco del Agua de 2000.

•

2001 Aprobación del Plan Hidrológico Nacional: la nueva propuesta del trasvase del Ebro genera nuevas protestas.

•

2004 Derogación de la parte correspondiente al trasvase del Ebro.

•

2005 Ley de Modificación del Plan Hidrológico Nacional: Programa AGUA (Actuaciones para la Gestión y Utilización del Agua)

Con plan hidrológico o sin él, España presenta una importante problemática asociada a la gestión del agua que puede resumirse en los siguientes puntos: •

La sociedad española no valora la importancia vital del agua.

•

La

gestión

del

agua

produce

continuos

impactos

sociales,

medioambientales y económicos (agotamiento de acuíferos, falta de caudales ecológicos, estrés hídrico, etc.) •

Demanda de agua creciente e incontrolada que lleva a la sobreexplotación de los recursos e infraestructuras.

•

Explotación ineficaz con abundantes pérdidas en las conducciones y

- 28 -

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empleo de sistemas de riego muy consuntivos. •

La contaminación difusa y la contaminación de las aguas subterráneas exigen mayores medidas de protección del dominio hidráulico.

•

Alteraciones de los regímenes hidrológicos naturales.

•

Aumento de las superficies impermeables.

•

Aumento de la erosión de las cuencas.

•

Falta de actuaciones de gestión frente a inundaciones (zonificación de las márgenes

de

los

ríos

y

regulaciones

urbanísticas

para

impedir

asentamientos en zonas inundables) •

Los procesos de resolución de la problemática del agua son lentos y con dificultades de previsión (leyes con horizontes de 10 o 20 años)

•

Procedimientos administrativos largos y costosos.

•

Retraso en el desarrollo y aplicación de las medidas unido a una disminución de las inversiones.

Como solución, los principios que se plantean en el Manifiesto para una política sostenible del agua son los siguientes: •

Protección de las aguas y desarrollo e implantación de planes de saneamiento y de programas de calidad de aguas.

•

Consideración del agua como recurso limitado y escaso de valor social, económico y medioambiental.

•

Suministros de agua en cantidad y calidad adecuada al uso final.

•

Gestión integral de los recursos disponibles: aguas superficiales, subterráneas, desaladas, reutilizadas…

•

Descentralización y participación de los agentes sociales, económicos y políticos en la planificación.

•

Desarrollo de políticas de gestión de la demanda: ahorro, reciclaje y fomento de la reutilización.

•

Asignación de los costes del agua: quien contamina paga.

•

Coordinación de las administraciones competentes: estatal, autonómica y local.

•

Aprovechamiento energético del agua.

El Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos a través del Manifiesto del agua realiza las siguientes propuestas: •

Fomentar la concienciación de la sociedad sobre la importancia del agua: campañas de ahorro.

•

Profundizar en los aspectos medioambientales en la legislación y en la gestión del agua.

•

Acoplar la planificación y modernización de regadíos con la planificación hidrológica.

•

Adaptar los Planes Hidrológicos de Cuenca a la Directiva Marco del Agua - 29 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

poniéndoles en práctica con urgencia. •

Revisar y reformar la Ley de Aguas en base a las experiencias obtenidas.

•

Adaptar y flexibilizar el régimen concesional de las aguas y proseguir con la creación de centros de intercambio de Derechos de agua.

•

Introducir

la

figura

legal

de

los

Convenios

entre

las

diversas

administraciones. •

Establecer políticas de Gestión Integral de los recursos hídricos.

•

Desarrollar políticas de gestión de la demanda: ahorro, eficiencia, modernización de regadíos, reciclaje de agua, mejora de infraestructuras existentes…

•

Implantar políticas de gestión y desarrollo de los recursos.

•

Regular y potenciar la reutilización del agua.

•

Desarrollar urgentemente el programa AGUA teniendo en cuenta las indicaciones del Informe de Sostenibilidad Ambiental.

•

Evaluar la viabilidad técnica, económica, social, medioambiental y política de los trasvases.

•

Aumentar las inversiones en obras para hacer frente a sequías e inundaciones.

•

Conservar y rehabilitar el patrimonio hidráulico.

•

Continuar con la ejecución del Plan Nacional de Saneamiento y Depuración de las aguas residuales para cumplir los plazos marcados por las Directivas de la Unión Europea.

•

Ampliar la representación y funciones de los usuarios del agua y de todas las organizaciones colectivas interesadas en la gestión del agua

•

Reformar y remodelar las Confederaciones Hidrográficas aumentando dotaciones y medios humanos.

•

Fomentar y desarrollar políticas amplias y activas de investigación y desarrollo, e innovación sobre el agua y los recursos hídricos, que permita la aplicación de las nuevas tecnologías de gestión de los recursos.

•

Fomentar el progreso y desarrollo de la ingeniería, de manera que las infraestructuras hidráulicas se proyecten, construyan y gestionen en el marco del compromiso del desarrollo sostenible (Declaración de Monfragüe, 2002)

Como principales conclusiones del Manifiesto se destacan las siguientes: •

Existe un importante retraso en la gestión del agua en España.

•

Es necesaria la gestión integral del agua

•

Para resolver los problemas de sequía e inundaciones las palabras clave son concienciación, ahorro, eficiencia y reutilización.

•

El medioambiente prima cada día más.

•

La opinión del usuario cuenta.

•

Son necesarias soluciones e inversiones cuanto antes. - 30 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

•

Las soluciones pasan por nuevas tecnologías fruto de la investigación, desarrollo e innovación.

1.3.1.2 Programa A.G.U.A. El programa A.G.U.A. (Actuaciones para la Gestión y la Utilización del Agua) materializa la reorientación de la política del agua, mediante la explicación y difusión de las actuaciones concretas diseñadas para garantizar la disponibilidad y la calidad del agua en cada territorio (Figura 21). Este programa permitirá a todos los ciudadanos conocer y comprender mejor la política del agua, para actuar así de forma más responsable y exigente, aportando incluso sugerencias y propuestas al Ministerio de Medio Ambiente.

Figura 21. Portada del Programa A.G.U.A. (Fuente: http://www.mma.es/secciones/agua/entrada.htm).

Los ejes básicos del programa AGUA son los siguientes: •

El agua es, al mismo tiempo, un derecho y una responsabilidad. Todo ciudadano debe saber cómo participar de forma activa en la gestión del agua, y debe exigir a los poderes públicos que eviten todo abuso y degradación de este bien público.

•

El agua tiene un valor económico, social y ambiental. Toda actuación debe tener en cuenta esa triple dimensión, así como la gestión integral del agua en cada cuenca.

•

España forma parte de la Unión Europea, lo que comporta la posibilidad de obtener recursos económicos adicionales y obliga a cumplir las normas - 31 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

europeas: en materia de agua, la Directiva Marco 2000/60, así como todas las normas relativas a la calidad del agua y al cuidado del medio ambiente. •

La innovación tecnológica permite, cada vez más, un mayor ahorro y eficiencia en el uso del agua, así como una mayor garantía de disponibilidad y de calidad en el suministro; y favorece, asimismo, la preservación y la restauración de los ecosistemas asociados al agua.

•

El agua no es un bien ilimitado, ni su disponibilidad en la cuantía y calidad adecuada es gratuita. El uso del agua debe tener en cuenta sus costes reales, así como el beneficio económico que puede generar su utilización; y debe respetar la exigencia de un caudal mínimo para mantener los ecosistemas de cada cuenca incluidos los costeros.

1.3.2 DRENAJE URBANO SOSTENIBLE Dentro del movimiento global del desarrollo sostenible se engloban una serie de soluciones novedosas para completar y mejorar el drenaje urbano actual que ahorren problemas a los sistemas de saneamiento existentes. Estas soluciones están englobadas en distintas corrientes de pensamiento como el Desarrollo de Bajo Impacto, traducción de Low Impact Development (LID); o el Diseño Urbano Sensible al Agua, traducción de Water Sensitive Urban Design (WSUD); recibiendo diversos nombres como: •

Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS), traducción de Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS).

•

Buenas Prácticas Ambientales (BPAs) referidas al agua de lluvia, traducción del Stormwater Best Management Practices (BMPs).

•

Técnicas de Drenaje Urbano Sostenible (TEDUS).

•

Mejores Prácticas de Control (MPC) de la escorrentía superficial.

•

Técnicas alternativas de drenaje.

El drenaje urbano sostenible, o simplemente drenaje sostenible, ayuda a solucionar los problemas asociados al agua de lluvia en las ciudades, pudiendo aplicarse también en carreteras, puertos, aeropuertos, y cualquier otra zona urbanizada que requiera de un sistema de drenaje de aguas pluviales. La necesidad de aplicar los principios del desarrollo sostenible al diseño del drenaje urbano se debe fundamentalmente al aumento de las superficies impermeables y de los problemas asociados a la escorrentía superficial generada. Por tanto, los sistemas de drenaje urbano actuales necesitan de la aplicación de técnicas nuevas fruto de la investigación y de la innovación que ayuden a solucionar los problemas existentes. En este sentido, el drenaje sostenible pretende tratar de la forma lo más natural posible el agua de lluvia y aprovecharla al máximo, sin convertirla en agua residual, con el objetivo de completar la labor realizada por los sistemas de drenaje convencionales y mejorar el rendimiento de estos.

- 32 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

El desarrollo sostenible aplicado al drenaje urbano toma forma en un conjunto de medidas e instalaciones que pretenden minimizar los problemas asociados al ciclo del agua en la ciudad. Así, frente a los problemas asociados a la cantidad, la calidad y el servicio, la gestión sostenible de las aguas pluviales se fundamenta en la laminación y control de la cantidad de agua, la mejora de su calidad mediante procesos naturales, y el servicio al ciudadano a través de la introducción del agua en el paisaje urbano y la recuperación de hábitats naturales dentro de las ciudades. 1.3.2.1 Ventajas e inconvenientes Las principales ventajas asociadas al drenaje urbano sostenible son: •

Proteger y mejorar calidad agua y la biodiversidad.

•

Mantener y restaurar flujo natural del agua.

•

Proteger propiedades e individuos.

•

Proteger de vertidos accidentales y pérdidas económicas y ambientales.

•

Permitir el desarrollo urbano donde alcantarillado colapsado.

•

Enriquecer visual y ambientalmente la ciudad.

•

Permitir la recarga de los acuíferos.

•

Simplificar la construcción del drenaje, permitiendo superficies planas, sin alcantarillas ni bombeos.

Sin embargo, el drenaje urbano sostenible también presenta una serie de inconvenientes que deben ser solventados, siendo los principales: •

El desconocimiento por parte de los diseñadores que limita su aplicación de partida.

•

La desconfianza que genera frente al drenaje convencional.

•

La inexperiencia en el sector de la construcción en su adecuada ejecución.

•

La necesidad de un mantenimiento específico.

•

La existencia de malas experiencias debidas a los puntos anteriores.

1.3.2.2 Agenda 21 y el drenaje sostenible La relación existente entre Agenda 21 y el drenaje sostenible se puede concretar de la forma que sigue: •

El desarrollo sostenible y la Agenda 21 Local fueron introducidos con la intención de lograr el equilibrio entre los requerimientos sociales, económicos y medioambientales, minimizando el conflicto existente entre el desarrollo económico y la protección del medio ambiente.

•

En 1992 las Naciones Unidas instaron a los gobiernos a desarrollar sus propias estrategias de desarrollo sostenible.

•

Todas las ciudades y pueblos explotan el medioambiente usando los recursos disponibles y produciendo residuos.

- 33 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

•

El medioambiente urbano es un área fundamental donde poner en práctica las estrategias de desarrollo sostenible recogidas en Agenda 21.El drenaje sostenible es un concepto que incluye los factores medioambientales y sociales a largo plazo en la toma de decisiones sobre drenaje.

•

Tiene en cuenta la cantidad y la calidad de la escorrentía superficial, y el valor de servicio y comodidad que tiene la presencia del agua en la ciudad.

•

Muchos sistemas de drenaje urbano actuales pueden causar problemas de inundaciones, contaminación o daños al medioambiente por lo que no son en absoluto sostenibles.

1.3.2.3 Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) Los sistemas de drenaje urbano pueden ser desarrollados en línea con el desarrollo sostenible, equilibrando los distintos aspectos que influyen en su diseño. Los métodos de drenaje de aguas superficiales que consideran aspectos de cantidad, calidad y servicio son llamados Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS). Estos sistemas son más sostenibles que los métodos tradicionales porque: •

Gestionan los volúmenes de escorrentía superficial reduciendo el impacto de la urbanización en la generación de inundaciones.

•

Protegen y mejoran la calidad del agua.

•

Aportan valores estéticos y medioambientales que enriquecen a la comunidad.

•

Proporcionan hábitats naturales dentro de las ciudades.

•

Fomentan la recuperación de las aguas subterráneas.

En este ámbito, los SUDS aportan los siguientes valores al drenaje: •

Gestionando la escorrentía superficial desde su origen, desde que la lluvia cae.

•

Evitando la generación de contaminantes potenciales ahora y en futuro.

•

Protegiendo los recursos hídricos de la contaminación difusa (vertidos accidentales y otras fuentes no localizadas)

•

Posibilitando el desarrollo urbano sostenible tanto en áreas donde el sistema de saneamiento existente está sobresaturado como en áreas urbanizadas con condiciones deficientes.

•

Sumando a la idea de evitar inundaciones el objetivo de hacerlo manteniendo la calidad del agua y ofreciendo un paisaje urbano agradable y natural.

Como resumen de los anteriores puntos, se puede analizar el siguiente gráfico de la Figura 22.

- 34 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 22. A la izquierda, visión convencional del drenaje, y a la derecha, visión integral del drenaje (Fuente: Formpave).

Los SUDS actúan en conjunto formando una cadena de tratamiento completa. La cadena de gestión de los SUDS o Treatment Train en terminología inglesa, está compuesta de las siguientes etapas: a) b) c)

Sistemas de control en origen (transporte o descarga) Sistemas de control local (transporte o descarga) Sistemas de control regional (descarga)

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Bloque 2. DISEÑO DE SUDS

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

2.1

TIPOLOGÍA DE SUDS El diseño de SUDS parte del conocimiento en detalle de la completa tipología de

sistemas urbanos de drenaje sostenible que existen. En la Tabla 3 se presenta una clasificación simplificada de los SUDS basada en la síntesis de las principales referencias bibliográficas consultadas y su agrupación en categorías.

Tabla 3. Clasificación de las técnicas del drenaje sostenible (Fuente: Rodríguez Hernández, 2008).

En los siguientes apartados se presentarán las distintas categorías y técnicas que constituyen la tipología de SUDS disponible para el diseño de un sistema de drenaje sostenible. 2.1.1 MEDIDAS PREVENTIVAS Las medidas preventivas se definen como decisiones y actuaciones de planeamiento que evitan que se produzcan los problemas asociados a la escorrentía superficial. Las medidas preventivas son consideradas como técnicas no estructurales pues no requieren obra alguna. Dentro de la categoría de medidas preventivas pueden distinguirse tres técnicas fundamentales: legislación, formación e inversión.

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

2.1.1.1 Legislación El respeto a la ley, basado en la información a los ciudadanos y el cumplimiento de las sanciones, es fundamental. Desde el punto de vista legal, existen cinco formas de intervención municipal en el medio ambiente urbano que, correctamente empleadas, pueden fomentar la aplicación de los SUDS en cualquier municipio:     

Regulación: ordenanzas sobre medio ambiente. Control preventivo: licencias y otros instrumentos de control. Información: acceso libre a la información de las administraciones públicas y difusión de la misma entre los ciudadanos. Planeamiento urbanístico: instrumento fundamental de protección del medio ambiente urbano y en el correcto diseño del drenaje. Sanciones: multas y penalizaciones asociadas al incumplimiento de todo lo anterior.

El acercamiento del agua potable a la población y el alejamiento del agua residual han sido funciones legalmente de ámbito municipal desde los tiempos más remotos. Por ley, las aguas residuales urbanas se definen como aguas residuales domésticas o mezcla de éstas con aguas residuales industriales o con aguas de escorrentía pluvial. Hoy en día es necesario adaptar el marco legal municipal para fomentar la gestión separada de las aguas pluviales, presentando el uso de SUDS como una opción viable y ecológica. Siempre dejan claras desde el principio las correspondientes responsabilidades de construcción y mantenimiento de estos sistemas separativos naturalizados. Sin embargo, el desarrollo de legislación adecuada y la generalización de los SUDS tan sólo son posibles mediante la creación de grupos de trabajo expertos dentro de redes más amplias de colaboración. Estos grupos generan documentos de síntesis de gran importancia, recogiendo desde los aspectos legales hasta los aspectos técnicos básicos que deben ser considerados: glosario, descripciones, normas y detalles básicos de diseño, legislación aplicable, responsabilidades de mantenimiento, garantías, bibliografía de referencia, organizaciones vinculadas, acrónimos de interés y sitios de Internet relacionados. En base a estos documentos, cualquier municipio está en situación de incorporar a su legislación la alternativa del drenaje sostenible a través de los SUDS, contando con suficientes garantías de éxito. En la Figura 23 se puede ver la portada del documento marco para el Drenaje Sostenible en el Reino Unido.

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 23. Ejemplo de marco normativo en el Reino Unido (Fuente: http://www.ciria.org.uk/suds/icop.htm).

2.1.1.2 Formación De la adecuada formación de la sociedad dependen las soluciones futuras a la mayoría de los problemas actuales, incluidos los problemas asociados al drenaje urbano. La limpieza de las calles se ha considerado históricamente como uno de los aspectos más importantes para evitar la contaminación de la escorrentía urbana y por tanto la contaminación difusa. Esta limpieza depende fundamentalmente de la educación y actitud de los ciudadanos. Para asegurar una correcta limpieza urbana son fundamentales costumbres como la recogida de los excrementos de animales de compañía, el uso de las papeleras para cualquier depositar cualquier residuo generado en el tránsito urbano o el no sacudir el polvo doméstico por las ventanas. Las normativas municipales, el control de su cumplimiento y las sanciones impuestas a los infractores ayudan a instaurar estos comportamientos, pero son insuficientes frente a la falta de concienciación de la sociedad. Por ello, son necesarias campañas de publicidad y acciones formativas complementarias que sirvan para informar y convencer a los ciudadanos de la importancia de estas acciones. A parte de los comportamientos generales de la sociedad, es de destacar el papel primordial que juega la formación de los propietarios particulares de instalaciones como gasolineras, talleres, desguaces y zonas industriales, así como de las autoridades encargadas de su control, en la gestión adecuada de las aguas de lluvia. Estos lugares deben estar provistos de separadores de hidrocarburos y balsas de retención para hacer frente a posibles vertidos accidentales. Estas instalaciones de tratamiento de la escorrentía superficial contaminada no sólo sirven para evitar multas, sino también para evitar problemas ambientales de contaminación difusa. Por ello no basta únicamente con la instalación de los sistemas adecuados, sino que es necesario asegurar su correcto mantenimiento y control para garantizar su buen funcionamiento a lo largo del tiempo. Como ejemplo, en la Figura 24 se presenta a la Doctora Rebekah Brown de la Universidad de Monash explicando las ventajas del diseño urbano sensible al agua tanto a estudiantes de la Universidad de Monash como a técnicos de la administración de Melbourne. - 39 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 24. Curso de formación en WSUD (Water Sensitive Urban Design) en la Universidad de Monash, Australia (Fuente: http://www.monash.edu.au/news/monashmemo/stories/20070725/print-version.html).

2.1.1.3 Inversión Ninguna medida preventiva puede tener éxito sin una adecuada inversión económica que asegure que se lleva a cabo en las mejores condiciones posibles. Las administraciones públicas, y en especial las autoridades municipales, deben contar con una partida del presupuesto anual que permita elaborar y hacer cumplir adecuadamente las normativas pertinentes que faciliten la generalización de la aplicación del drenaje urbano sostenible. Estos presupuestos deben incluir partidas dedicadas específicamente a realizar las campañas de formación y publicidad necesarias para implicar a toda la sociedad la resolución de los problemas de drenaje. Además, sin un adecuado nivel de inversión económica por parte de las administraciones públicas, no es posible afrontar la elaboración de manuales de diseño y construcción, recomendaciones o programas de seguimiento que aseguren la correcta aplicación, ejecución y mantenimiento de los SUDS. Destacar como primordial el último aspecto, pues en todos los casos es necesario dedicar una parte importante del presupuesto al mantenimiento de los sistemas construidos, pues no sirve de nada poner en marcha una solución si no se asegura su continuidad a lo largo del tiempo. En la Figura 25 se intenta plasmar el contra sentido de pagar impuestos para contar con agua potable de gran calidad en nuestros hogares para emplearla en usos no potables (inodoros, riego, limpieza, etc.), mientras que para beber preferimos agua embotellada, generando aún más gastos. Sirva este ejemplo para plasmar la importancia de dirigir adecuadamente las inversiones a realizar.

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 25. El riesgo de malgastar dinero empleando agua potable para usos no potables (Fuente: http://watersecretsblog.com/archives/reports/index.html).

2.1.2 SISTEMAS DE INFILTRACIÓN Y CONTROL EN EL ORIGEN Los sistemas de infiltración o de control en origen implican la infiltración al terreno de la escorrentía superficial. Para validar la infiltración al terreno es necesario un completo estudio geotécnico e hidrogeológico para conocer en detalle el tipo de suelo, su permeabilidad, la situación del nivel freático y la posible afección del agua infiltrada. Así, por ejemplo, estos sistemas no deben situarse a menos de cinco metros de distancia de un edificio o carretera para evitar que el agua infiltrada afecte a las cimentaciones de dichas estructuras. Además, si se va a realizar infiltración al terreno debe comprobarse que la distancia al nivel freático sea adecuada al nivel de protección de las aguas subterráneas de la zona en cuestión. Existen emplazamientos en los que la permeabilidad del terreno es muy baja, el nivel freático muy superficial o la estabilidad del material saturado muy baja, en estos casos no es recomendable plantear la infiltración directa al terreno sino alternativas de drenaje diferido a través de desagües de emergencia subterráneos, sin dejar de emplear estos sistemas de infiltración y control en origen. Las técnicas de control en origen están diseñadas para atajar desde el inicio la formación de la escorrentía superficial. Con la aplicación de estos sistemas se pretende recuperar para las ciudades parte de la capacidad de infiltración que tenían antes de la urbanización de los suelos naturales. Esto se consigue aumentando el porcentaje de superficie permeable en la ciudad mediante zonas verdes, pavimentos permeables, depósitos de infiltración y pozos o zanjas de infiltración. 2.1.2.1 Superficies permeables Una superficie permeable es cualquier área que permite la infiltración del agua. Las superficies permeables pueden ser resistentes al tráfico o no. Las resistentes al tráfico reciben el nombre de pavimentos permeables, siendo firmes permeables si todas las capas de la sección resistente permiten el paso del agua. Por su parte, las superficies permeables que no tienen misión resistente forman parte de paseos, parques, jardines, - 41 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

alcorques, glorietas, cubiertas verdes, etc. Algunos ejemplos de este tipo de superficies se pueden observar en la Figura 26.

Figura 26. Superficies permeables en parques y jardines (Fuente: http://www.basefilt.com/View.php?ArticleID=24).

Las superficies o pavimentos permeables (pervious pavements) pueden clasificarse en pavimentos porosos (porous pavements), como el aglomerado asfáltico poroso, o pavimentos impermeables en disposición permeable (permeable pavements), como los adoquines con juntas permeables. La superficie permeable elegida para un determinado emplazamiento, además de ofrecer un acabado y una resistencia adecuados a su localización y uso, debe asegurar la captación de la intensidad de lluvia de diseño, que varía según la zona climática. Además hay que tener en cuenta que esta permeabilidad superficial se ve afectada con el paso del tiempo por aportes exteriores de sedimentos arrastrados por el viento o la escorrentía, que pueden llegar a producir el bloqueo y la colmatación de la superficie haciendo que se comporte como una superficie impermeable, perdiendo así su funcionalidad. En los firmes permeables, el agua atraviesa la superficie permeable, que actúa a modo de filtro, hasta la capa inferior, que actúa de reserva, de manera que se depura y se retiene parte de la escorrentía superficial, atenuando la contaminación difusa y las puntas del caudal de en el sistema de saneamiento. Las distintas capas permeables actúan como filtros reteniendo partículas de distintos tamaños, aceites y grasas. Los hidrocarburos retenidos pueden llegar a ser biodegradadados. Las investigaciones actuales que se están llevando a cabo en distintas universidades, entre ellas la Universidad de Cantabria, están dirigidas a aumentar la - 42 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

eficacia en biodegradación de hidrocarburos dentro de este tipo de firmes. La cantidad de agua que son capaces de almacenar estos sistemas depende del índice de huecos y del volumen de material de relleno o subbase. El agua almacenada puede ser infiltrada al terreno, drenada inferiormente o bombeada para usos no potables. Se controlará el exceso mediante un desagüe superior o un drenaje superficial diseñado a tal efecto. La variedad de superficies posibles ofrece al arquitecto o ingeniero una amplia gama de materiales, colores, texturas y usos, permitiendo el ajuste de las superficies permeables en cualquier paisaje urbano (Figura 27).

Figura 27. Distintas tipologías de pavimentos permeables: aglomerado poroso, hormigón poroso y adoquines en disposición permeable (Fuente: http://www.stormwaterenvironments.com/SuccessStories/perviouspavement.htm).

En España no existen normas ni manuales sobre la aplicación de este tipo de superficies y las empresas que comercializan estos sistemas, como por ejemplo la australiana Atlantis, son las encargadas de ofrecer orientación y guía sobre su diseño y ejecución. Es debido a esta ausencia de recomendaciones técnicas que la utilización de estos sistemas se ve reducida a zonas de poca responsabilidad. Estas zonas son principalmente: aparcamientos de vehículos ligeros, accesos a zonas residenciales, caminos y patios. 2.1.2.2 Pozos y zanjas de infiltración Pozos y zanjas de infiltración (soakaways and infiltration trenches) son perforaciones y trincheras rellenas de material drenante con un alto índice de huecos cubierto por una superficie permeable. Las zanjas son más estrechas y menos profundas que los pozos, siendo más eficientes desde el punto de vista constructivo.

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Estos sistemas ofrecen un volumen de recogida y almacenamiento previo que facilita al suelo natural la labor de infiltrar el agua procedente de la escorrentía superficial. La cantidad de agua infiltrada depende de la capacidad de almacenamiento del sistema, pero fundamentalmente de la infiltración potencial del suelo natural sobre el que se asienta. En el caso de zanjas y pozos de infiltración se puede mejorar la capacidad de almacenamiento eligiendo materiales de relleno con alto índice de huecos o aumentando el volumen que ocupan. Para aumentar la tasa de infiltración del suelo se recurre a grandes superficies de contacto entre el agua almacenada y el terreno.

Figura 28. Ejemplo de pozo de infiltración con relleno de cajones de plástico (Fuente: http://www.ellipselandscapes.co.uk/photos/soakaways.jpg).

Al igual que en los firmes permeables, la calidad del agua se ve mejorada por el efecto filtro al pasar a través de las capas permeables de estos sistemas que permite la absorción de partículas. También, dependiendo del tiempo de retención del agua en el relleno, se puede producir la degradación biológica de algunos de los contaminantes atrapados. En la Figura 29 se puede observar un ejemplo de zanja de infiltración con relleno de grava. Como puede verse, las zanjas filtrantes son depósitos enterrados que sirven para recibir el agua de lluvia y facilitar su almacenamiento e infiltración, en ningún caso su transporte de un punto a otro.

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 29. Zanja de infiltración (Fuente: http://www.washco-md.net/public_works/engineering/swmstruct.htm).

Los pozos y zanjas de infiltración son fáciles de integrar en cualquier localización, siendo especialmente indicados para complejos deportivos, áreas recreativas y espacios públicos abiertos, recogiendo la escorrentía superficial procedente de áreas de tamaño pequeño o medio. Para recoger la escorrentía superficial de cuencas impermeables importantes y permitir su infiltración, los pozos y zanjas de infiltración pueden resultar insuficientes. 2.1.2.3 Depósitos de infiltración Los depósitos de infiltración (infiltration basins) son superficies permeables deprimidas que constituyen embalses superficiales donde se concentra y almacena el agua de lluvia procedente de cuencas de un tamaño considerable, hasta que se produce su infiltración al terreno al cabo del tiempo. La forma de los depósitos de infiltración es irregular, adaptándose a la orografía de la localización. Los taludes laterales deben ser suaves y deben estar cubiertos de vegetación. Los depósitos de infiltración se diseñan para albergar volúmenes mayores que los pozos y las zanjas de infiltración gestionando con el mismo principio de control en origen cuencas vertientes mayores. En la Figura 30 se puede observar un ejemplo de depósito de infiltración a pequeña escala en una zona verde de un área residencial. Mientras, la Figura 31 presenta un ejemplo de uso conjunto de varios depósitos de infiltración para la recarga de acuíferos.

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Figura 30. Ejemplo de depósito de infiltración a pequeña escala (http://www.trinkausengineering.com/?lowimpact-development-lid/lid-systems.html).

Figura 31. Ejemplo de depósitos de infiltración a gran escala (Fuente: http://pubs.usgs.gov/circ/circ1186/html/boxg.html).

2.1.3 SISTEMAS DE CAPTACIÓN Y TRANSPORTE Los sistemas de captación y transporte de aguas pluviales sirven para recoger y conducir lentamente la escorrentía superficial hasta los puntos de tratamiento y vertido. Estos sistemas están diseñados para permitir los procesos naturales de oxigenación, filtración, almacenamiento, infiltración y evaporación del agua a lo largo del trayecto, con la consiguiente laminación de la cantidad y mejora de calidad del agua. Estos sistemas pueden ir recubiertos inferiormente por un geosintético que puede ser bien un geotextil permeable, si las condiciones del terreno permiten la infiltración directa, o bien una geomembrana impermeable, si la infiltración del agua al terreno no es - 46 -

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recomendable. Los sistemas de captación y transporte pueden ser subterráneos, como los drenes filtrantes, o superficiales, como las cunetas verdes o las franjas filtrantes. 2.1.3.1 Drenes filtrantes Los drenes filtrantes (filter drains) son zanjas continuas recubiertas de geosintético y rellenas de relleno drenante que sirven para captar y conducir las aguas pluviales. Estas zanjas pueden contar además con un tubo dren embebido en el relleno drenante para facilitar la circulación del agua en su interior. Dependiendo de la ubicación del tubo dren los drenes filtrantes son también conocidos como drenes franceses, habiendo sido empleados durante años en el drenaje de carreteras para la captación y drenaje de aguas subterráneas. En la Figura 32 se observa un dren filtrante de carretera.

Figura 32. Dren filtrante de carretera (Fuente: http://www.transportscotland.gov.uk/reports/publications-andguidance/road/j10106-05.htm).

Mientras, en la Figura 33 se presenta un ejemplo de un dren filtrante que recoge la escorrentía superficial de un aparcamiento de adoquines. En ambos ejemplos la superficie permeable de los drenes filtrantes es grava, si bien esta superficie permeable que permite el paso de la escorrentía superficial al interior del dren, puede ser de otras tipologías: césped reforzado, adoquines, aglomerado poroso, etc.

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Figura 33. Ejemplo de un dren filtrante en un aparcamiento (Fuente: http://sudsnet.abertay.ac.uk/sudsphotos.htm).

2.1.3.2 Cunetas verdes Las cunetas verdes (swales) se definen como cauces naturalizados que captan y conducen el agua de escorrentía superficial de forma lenta y controlada, fomentando la oxigenación y la retención del agua. Las cunetas verdes pueden sustituir a las cunetas de hormigón o a los cauces naturales degradados por el desarrollo urbano, recuperando el valor ecológico de los mismos mediante un adecuado diseño. A diferencia de las cunetas de hormigón, las cunetas verdes están cubiertas de vegetación y rocas, son más anchas y permiten la reducción de la velocidad del flujo de agua, constituyendo además un refugio natural para anfibios como sapos y tritones. En la Figura 34 se presenta un ejemplo de cuneta verde en una zona residencial con césped en vez de hormigón.

Figura 34. Ejemplo de cuneta verde (Fuente: City of Rockledge, Florida).

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Por otro lado, la Figura 35 presenta un ejemplo de cuneta verde cubierta por árido llevado a cabo en una zona residencial de Canadá. Normalmente las cunetas verdes se recubren de árido en aquellas zonas en las que por la pendiente por el caudal, se esperen problemas de erosión en tiempo de lluvia.

Figura 35. Ejemplo de cuneta verde cubierta de árido (Fuente: http://amaxwelllandscaping.com/pagefive.html).

2.1.3.3 Franjas filtrantes Una franja filtrante (filter strip) es una superficie vegetada con cierta inclinación que permite el flujo lento de la lámina de escorrentía superficial, asegurando un efecto filtro gracias a la cobertura vegetal. Así, por ejemplo, el césped puede filtrar la escorrentía superficial y retardar su flujo, ayudando a que se produzcan los procesos de infiltración, evaporación y evapotranspiración. Generalmente, una franja filtrante con mayor anchura y densidad de vegetación se obtiene mayor capacidad filtrante y grado de depuración. En la Figura 36 se pueden observar distintos tipos de franjas filtrantes que pueden recibir la escorrentía superficial de zonas urbanizadas y la conducen hasta una cuneta verde o un cauce natural. Estas franjas filtrantes pueden ser arboladas, arbustivas o herbáceas, teniendo diferentes longitudes para asegurar la correcta atenuación y depuración de la escorrentía superficial.

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Figura 36. Franjas filtrantes (Fuente: Adams County & Water Conservation District (Imagen de la izquierda). Ohio University (imagen de la derecha)).

2.1.4 SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y ALMACENAMIENTO Los sistemas de tratamiento y almacenamiento permiten gestionar grandes cuencas urbanas, proporcionando una laminación de la cantidad de aguas pluviales a drenar, una depuración de su calidad mediante procesos naturales y un servicio a la comunidad aportando un valor paisajístico y natural al entorno urbano. Además, estos sistemas suponen una medida de seguridad adicional en áreas industriales, carreteras y zonas con riesgo de vertidos contaminantes accidentales, dado que constituyen una barrera de retención previa al vertido al medio natural. Los sistemas de tratamiento y almacenamiento se pueden clasificar según la presencia continua de la lámina de agua. Si la lámina de agua desaparece al cabo del tiempo se tratan de depósitos de detención. Sin embargo, si la lámina de agua permanece, los sistemas reciben el nombre de estanques de retención o humedales artificiales, en función de su área de ocupación. 2.1.4.1 Depósitos de detención Los depósitos de detención (detention basins) son depresiones superficiales naturalizadas que permiten albergar un volumen importante de agua, laminando el flujo de escorrentía y reduciendo los riesgos de inundación. Los depósitos de detención pueden considerarse como tanques o depósitos de tormenta superficiales o como zonas inundables controladas (Figura 37). Estos depósitos deben estar adecuadamente naturalizados y contar con un sistema de desagüe de fondo. Este desagüe permite el vaciado completo del depósito al cabo del tiempo, evitando cualquier lámina de agua constante y permitiendo contar con la totalidad del volumen del depósito para la detención del agua de lluvia del próximo aguacero.

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Figura 37. Ejemplo de depósito de detención en urbanización (Fuente: http://www.graniteridgegroup.com/2.html).

En la Figura 38 se presenta un ejemplo de depósito de detención en un parque. Esta área de inundación controlada puede ser empleada para usos lúdicos en tiempo seco. Además en la fotografía se pueden observar tanto la entrada como la salida del agua, protegidas con grava para evitar la erosión del suelo.

Figura 38. Ejemplo de depósito de detención en zona verde (Fuente: http://loisdevries.blogspot.com/2007_09_01_archive.html)

2.1.4.2 Estanques de retención Los estanques de retención (retention ponds) son embalses superficiales poco profundos con una lámina de agua permanente. Esta lámina de agua oculta los bancos de sedimentos que se acumulan a lo largo del tiempo y pueden resultar antiestéticos. Además, de este modo se asegura un mayor tiempo de retención del agua en el estanque que incrementa el rendimiento de depuración. Con todo, debe existir un mínimo de corriente de agua controlando el caudal de entrada y de salida para evitar la pérdida

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de calidad del agua. En la Figura 39 se puede observar el esquema completo de un estanque de retención con una parte inicial de pretratamiento y una parte central de almacenamiento y tratamiento.

Figura 39. Esquema de un estanque de retención (Fuente: Stormwatercenter).

Aplicando estos esquemas u otros semejantes se pueden obtener estanques de retención con alto valor paisajístico como el de la Figura 40, el cual sirve para elevar la calidad de la urbanización en la que se sitúa. Como se puede observar, este estanque tiene un sistema de recirculación del agua y toda la cuenca circundante vierte a su interior. Siguiendo el mismo esquema, pero a mayor escala, se obtienen estanques como el de la Figura 41, que sirve a una zona deportiva de gran superficie aportando además un servicio paisajístico importante.

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Figura 40. Estanque de retención en una zona residencial (Fuente: http://www.waterfallsrock.com/Retention_pond.htm).

Figura 41. Estanque de retención en una zona deportiva. (Fuente: http://jrm.phys.ksu.edu/scripts/vincegallery.pl?Manhattan2).

2.1.4.3 Humedales artificiales Los humedales artificiales (wetlands) son superficies cubiertas de agua con poca profundidad, dotadas de abundante vegetación propia de pantanos y zonas húmedas. El tiempo de retención del agua en los humedales es aún mayor que en los estanques de retención, por lo que se obtiene un mayor grado de depuración. Es fundamental destacar que en ningún caso los humedales naturales deben

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recibir directamente el flujo de escorrentía superficial urbana, sólo los humedales artificiales están preparados para esta tarea. En la Figura 42 se presenta un ejemplo de humedal artificial, a partir de la recuperación de un humedal natural degradado.

Figura 42. Humedal (Fuente: City of Branford).

El funcionamiento de los humedales queda reflejado en el siguiente esquema presentado en la Figura 43, quedando patente la necesidad de una estancia mínima para permitir el vertido al cauce natural.

Figura 43. Funcionamiento de un humedal (Fuente: Natural Resources Canadá (Waterscape Bowen Island).

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2.2

LA CADENA DE DRENAJE SOSTENIBLE La aplicación de sistemas de drenaje sostenible de forma aislada carece de

sentido en la mayor parte de los casos. Estos sistemas deben ser combinados para constituir una cadena completa de tratamiento y gestión de aguas pluviales. Las combinaciones pueden realizarse bien con otros SUDS o bien complementando las infraestructuras de drenaje convencional existentes. Por ejemplo, las franjas filtrantes pueden ser utilizadas como pretratamiento para eliminar el exceso de sólidos previamente a cualquier sistema de infiltración o al transporte del agua mediante cunetas verdes hasta un estanque de retención, asegurando una adecuada laminación y depuración del flujo de aguas pluviales. Por tanto, cualquier combinación de sistemas es posible aunando y potenciando las características y ventajas de cada uno para adaptar la cadena resultante a unas condiciones específicas de aplicación. La selección de los eslabones más adecuados no es sencilla, pues se trata de un proceso multidisciplinar en el que hay que tener en cuenta factores tradicionalmente relegados a un segundo plano como la calidad paisajística, el entorno arquitectónico o la influencia del uso del suelo urbano. En la Figura 44 se presentan las tres principales etapas de una cadena de drenaje sostenible completa: el control en origen, el control local y el control regional. Estas tres etapas completan la gestión del agua de lluvia en todo el territorio. Un ejemplo de esta cadena de drenaje completa sería un primer eslabón de firmes permeables y depósitos de infiltración, conectados mediante cunetas verdes y drenes filtrantes con un segundo eslabón de depósitos de detención y finalmente con un tercer eslabón constituido por un humedal artificial de grandes dimensiones que recibiese el agua de sobrante. Como se puede entender, este esquema no es aplicable a cualquier emplazamiento por lo que hay que constituir cadenas de drenaje ajustadas a cada localización, pudiendo llegar a ser tan sencillas como un único pozo de infiltración.

Figura 44. Etapas de la cadena de gestión de los SUDS (Fuente: CIRIA).

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2.2.1 EL CRITERIO DE DISEÑO Debe existir una serie de objetivos claros desde el inicio que permita fijar el criterio de diseño. La planificación de la cadena de drenaje sostenible requiere de una clara voluntad de integración medioambiental de los sistemas de drenaje en el entorno. Así, el criterio de diseño debe equilibrar las componentes relacionadas con la cantidad de agua, su calidad y el servicio ofrecido a la sociedad. Existen unas premisas básicas a la hora de planificar y seleccionar los diferentes sistemas que han de constituir los eslabones de la cadena de drenaje sostenible de las aguas pluviales de una determinada área de actuación:  





El control en origen es fundamental en todos los casos y la infiltración al terreno es deseable siempre que sea posible. La captación y el transporte controlado de las aguas pluviales deben implicar el máximo posible de oxigenación, filtración, retención, infiltración y evaporación para disminuir la cantidad de agua a tratar y mejorar su calidad. Nunca se debe verter al medio natural sin pasar previamente por el número de eslabones necesarios para asegurar que se cumplen las condiciones marcadas previamente de cantidad, calidad y servicio. El diseño de cualquier cadena de drenaje sostenible debe ser funcional, durable y estético, teniendo en cuenta las necesidades de mantenimiento para garantizar su aceptación y conservación a lo largo del tiempo.

2.2.2 EFICIENCIA DEPURADORA DE LOS SUDS Más allá del control de inundaciones, la cadena de drenaje sostenible debe asegurar una eficiencia depuradora suficiente a través de uno o varios SUDS antes del vertido al medio natural. En función de los riesgos de contaminación, normalmente asociados a los usos del suelo, se marcarán los niveles de tratamiento a desarrollar. En la Tabla 4 se muestran dichos niveles.

Tabla 4. Niveles de tratamiento según grado de riesgo (Fuente: CIRIA).

Riesgo de contaminación Bajo

Nivel de tratamiento Un único nivel

Intermedio

Dos niveles

Alto

Tres niveles

Ejemplo Una vivienda Supermercados y grandes superficies Industria

Los estándares de calidad ambiental (“Environmental Quality Standards”) son concentraciones de componentes o contaminantes que no se deben exceder en el sistema acuático, si se quieren preservar las características de calidad de las aguas. Es por ello que estos valores tienen que ser estudiados en detalle para cada zona en la que - 56 -

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se quieren aplicar debido a la distinta naturaleza y calidad de las aguas en los diferentes entornos. No se puede decir que los estándares sean iguales en todos los entornos, con lo que su aplicación tendrá que ser motivo de una adecuada reflexión. Existen diferentes maneras de evaluar la eliminación de contaminantes, siendo las más destacadas: •

Eficiencia EMC (“Event Mean Concentration”) o de concentración media de evento:

promedia

las

concentraciones

entrantes

y

salientes

de

contaminantes para todos los eventos de escorrentía y no tiene en cuenta los volúmenes de agua. •

Eficiencia MLE (“Mass Load Eficiency”) o de la carga de masa: tiene en cuenta los volúmenes entrantes de agua en los SUDS y permite considerar pérdidas como la evaporación.

En la Tabla 5 se presentan las concentraciones medias de los contaminantes más importantes que pueden encontrarse en la escorrentía urbana superficial a modo de orientación, y siempre teniendo muy presente que estos valores dependen en gran medida del tipo de uso que tenga la zona en estudio y otra serie de factores como puede ser el régimen de lluvias al que se encuentra sometido el emplazamiento, con lo que es necesario tomar estos valores con ciertas reservas.

Tabla 5. Principales contaminantes presentes en la escorrentía urbana de zonas impermeables (Fuente: Elaboración propia a partir de diversas referencias bibliográficas). Contaminante

Parámetro

Concentración media (mg/l)

Procedencia

Sólidos en suspensión

TSS

190

Erosión y deterioro de materiales.

Materia orgánica

DBO

11

Erosión del terreno y fauna.

Fósforo

Ptotal

0,34

Erosión, abonos y fauna.

Nitrógeno

Ntotal

3.2

Emisiones gaseosas, combustibles, abonos y fauna.

Cu (cobre)

0,043

Pb (plomo)

0,21

Zn (zinc)

0,30

Aceites

0.4

Metales Pesados

Hidrocarburos

Deterioro de vehículos y emisiones gaseosas.

Deterioro de vehículos y emisiones gaseosas.

Los principales procesos de depuración que tienen lugar en el seno de los SUDS, dependiendo de la fase y el sistema en que se encuentre el agua de lluvia son: sedimentación, filtración, adsorción, biodegradación, volatilización, precipitación, fijación por las plantas y nitrificación; pudiendo presentarse en un determinado lugar todos, varios o uno. •

Sedimentación: es uno de los principales mecanismos de eliminación de - 57 -

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contaminantes en los SUDS. La mayoría de los contaminantes están adheridos a los sedimentos. La sedimentación se consigue reduciendo las velocidades del flujo, para que las partículas dejen su estado de suspensión y precipiten (Figura 45).

Figura 45. Decantación de sedimentos arrastrados por la lluvia en los SUDS (Fuente: Elaboración propia).

•

Filtración y biofiltración: los contaminantes que viajan asociados a los sedimentos pueden ser filtrados al percolar las aguas. Este proceso se produce cuando el agua pasa a través del suelo, los áridos que constituyen el esqueleto del sistema de drenaje o por la capa de geotextil que se pueda colocar.

•

Absorción/Adsorción: ocurre cuando los contaminantes se pegan, sujetan a las superficies de los suelos, áridos o geotextiles; o bien pasan a formar parte de las mismas. El proceso es complejo y suele tender a una combinación de reacciones superficiales que se agrupan como procesos de absorción (“sorption” en inglés). Se distinguen: la adsorción que se produce por la adhesión o pegado a las superficies del suelo o los áridos; el intercambio de cationes que supone la atracción entre cationes y minerales arcillosos; la absorción química en la que un soluto se incorpora en la estructura de un material; y finalmente la absorción en la que el soluto se difunde en el interior del material.

•

Biodegradación: se produce por el establecimiento de una comunidad microbiana en el interior de un SUDS que es capaz de degradar contaminantes orgánicos como las grasas y aceites. Estos organismos obtienen oxígeno dentro de las estructuras que permiten el paso del agua y los nutrientes necesarios que se presentan en las aguas de escorrentía urbana. El nivel de actividad de estos sistemas se verá muy condicionado por el entorno; así, temperatura, disponibilidad de oxígeno y nutrientes serán factores limitantes. Además, se verán afectados por la posibilidad de disponer del material adecuado para ser colonizado y que sirva de soporte para el crecimiento de los microorganismos.

•

Volatilización: se trata de una transferencia del componente que se encuentra en solución líquida a la atmósfera. La transformación a gas o vapor es causada por la temperatura, la reducción de la presión,

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reacciones químicas o por una combinación de estos factores. Este proceso depende de la constante de la ley de Henry y del flujo de aire sobre la superficie del suelo, que es la que recicla la capa de aire saturado que se encuentra en contacto con la superficie del suelo. En general en los SUDS la volatilización está ligada a los componentes orgánicos de los productos del petróleo y pesticidas. •

Precipitación: este proceso es el principal mecanismo para la eliminación de metales solubles. La precipitación engloba reacciones químicas entre contaminantes y el suelo o los áridos, que de esta manera transforman los constituyentes disueltos en una suspensión de partículas de precipitados insolubles. Los metales pesados precipitan como hidróxidos, sulfuros y carbonatos, dependiendo de qué tipo de precipitantes hay presentes y cuál es el nivel de pH. La precipitación puede eliminar gran parte de los metales pesados (arsénico, cadmio, cromo III, cobre, hierro, plomo, mercurio, níquel y zinc) y algunos tipos de aniones (fosfatos, sulfatos y fluoruros).

•

Fijación por las plantas: este fenómeno se produce sobre todo en aquellos SUDS de final de línea que tienen una mayor densidad de vegetación. Son un importante mecanismo de eliminación de contaminante como son los nutrientes (fósforo y nitrógeno). Los metales también pueden ser eliminados mediante este mecanismo, pero es necesario un mantenimiento periódico de la vegetación ya que de lo contrario, al morir las plantas, estas pueden retornar los contaminantes asimilados. Además, las plantas crean entornos adecuados para la deposición de ciertos metales, como por ejemplo, en la zona de las raíces para los sulfuros.

•

Nitrificación: los iones de amoníaco y amonio pueden ser oxidados por bacterias para formar nitrato, que es una forma del nitrógeno mucho más soluble. Además, el nitrato es utilizado por las plantas como nutriente.

Al igual que sucede con las características que puede presentar el agua de escorrentía urbana en su composición, la eficiencia con la que los diferentes SUDS pueden dar respuesta a los problemas de contaminación, son dependientes de multitud de factores. De manera orientativa y como resultado de la experiencia adquirida por los diferentes grupos de investigación y autores, se presentan a continuación las eficiencias que de forma general pueden lograrse mediante la utilización de los diferentes SUDS. Además de las eficiencias estimadas de los distintos tipos de SUDS, los valores típicos que puede ofrecer en la calidad de las aguas efluentes se presenta en la Tabla 6.

Tabla 6. Concentración media de contaminantes en el efluente de las distintas técnicas de tratamiento de las aguas de lluvia (Fuente: CIRIA C609, 2004). Técnica

TSS (mg/l)

TP (mg/l)

OP (mg/l)

TN (mg/l)

NOx (mg/l)

Cu (μg/l)

Zn (μg/l)

28

0,18

-

0,86

-

9.0

98

Estanques (secos) Estanque

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Estanques (humedos) Estanque extendido

14

0,11

0,03

1,0

0,08

4,5

26

Estanque

18

0,12

0,03

1,5

0,3

6,0

30

Marisma poco profunda

12

0,12

0,09

1,7

0,9

4,5

30

Humedal extendido

29

0,27

-

1,6

0,84

-

-

Sistema estanque/humedal

23

0,2

0,05

1,7

0,31

7,0

28

Filtros orgánicos

12

0,1

0,5

0,99

0,6

10

22

Filtros de arena perimetrales

12

0,07

0,09

3,8

2,0

49

21

Filtros de arena superficial

38

0,13

-

1,8

-

2,9

23

Filtros de arena vertical

74

0,14

0,04

1,3

0,6

5,5

20

Biorretención

-

0,18

-

1,7

-

2,0

25

Zanjas de infiltración

-

0,63

0,01

3,8

0,09

-

-

Firmes permeables

17

0,1

0,01

-

-

-

39

Cuneta

29

0,31

-

2,4

0,72

18

32

Canal vegetado

15

0,14

0,09

-

0,07

10

60

Cuneta verde (seca)

16

0,4

0,24

1,4

0,35

23

87

Cuneta verde (húmeda)

8,2

0,13

0,08

0,96

31

13

39

48

0,41

0,05

1,9

0,2

13

170

Humedales

Técnicas de filtración

Técnicas de infiltración

Canales abiertos

Otros Separadores de aceite

Los valores que se muestran en las tablas anteriores se pueden considerar como valores límites de eliminación de los distintos sistemas o técnicas individuales, de forma que si los valores que se obtienen para un determinado emplazamiento se encuentran muy cercanos a los valores de la tabla, es probable que la aplicación de técnicas posteriores al efluente saliente no reporte beneficio alguno en términos de calidad, ya que existe una fracción de contaminantes que no es posible eliminar: es lo que se conoce como concentraciones irreducibles (“irreducible concentration”). Los numerosos estudios existentes en la eficiencia de las distintas técnicas aplicadas para la gestión sostenible de las aguas pluviales hace que los valores se tomen con cierta precaución y teniendo en cuenta siempre ciertos aspectos, tales como: •

Muchos de los datos se recogen con diferentes métodos de análisis.

•

Algunos datos se recogen utilizando técnicas muy pobres.

•

El funcionamiento de las técnicas varía mucho con los patrones de lluvia, con el nivel de contaminantes entrantes, con la frecuencia de mantenimiento, etc. A modo de ejemplo, la degradación de hidrocarburos se ralentiza en las épocas de invierno. Esto no quiere decir que sean poco fiables, porque si se realiza un diseño global adecuado, las carencias temporales de algunos sistemas son compensadas por otros de manera que el conjunto proporciona un resultado adecuado.

•

Es necesario tener en cuenta las concentraciones irreducibles. Si la contaminación entrante es baja y cercana a las concentraciones - 60 -

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irreducibles, los SUDS no serán capaces de dar una eliminación significativa de contaminantes. Con todo, la eficiencia de eliminación de los SUDS es de lejos mejor que la proporcionada por los sistemas convencionales.

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2.3

DISEÑO DE UN SUDS El diseño de un Sistema Urbano de Drenaje Sostenible (SUDS) debe realizarse

contemplando todos los condicionantes particulares de cada actuación. Por tanto, es necesaria una campaña exhaustiva de recogida de información. La Tabla 7 presenta un resumen de la información básica necesaria para abordar el diseño de un SUDS, indicando además la fuente y el destino de la misma.

Tabla 7. Ficha de recogida de información propuesta para el diseño de SUDS (Fuente: Elaboración propia).

INFORMACIÓN Actuación. Entorno. Clima. Topografía. Geotecnia e hidrogeología. Abastecimiento y drenaje. Tráfico. Uso del suelo

FUENTE Documentos de planificación de la correspondiente actuación. Estudios de impacto ambiental y características naturales, sociales y económicas. Agencia Estatal de Meteorología y entidades regionales equivalentes. Instituto Geográfico Nacional y administraciones públicas locales. Instituto Geológico y Minero de España y estudios geotécnicos locales. Empresas municipales encargadas del abastecimiento y saneamiento. Dirección General de Carreteras y administraciones públicas locales. Administraciones públicas locales y regionales

DESTINO Ajustar la tipología

Diseñar la funcionalidad

Comprobar la durabilidad

A esta información hay que sumar las correspondientes normativas referidas de alcance estatal, regional o local. La recogida de información previa se completará con cuantas visitas al emplazamiento de la obra sean necesarias para conocer y contrastar la validez de los datos y el grado de actualización de los mismos. Una vez recopilada y revisada toda la información, comienza el proyecto del SUDS, el cuál está dividido en tres etapas: ajuste de la tipología, diseño de la funcionalidad (gestión de la cantidad, calidad y servicio) y comprobación de la durabilidad. 2.3.1 TIPOLOGÍA Para un ajuste inicial de la tipología, se deben analizar en detalle los datos disponibles acerca de la actuación en la que se enmarca la construcción del SUDS, así como las características propias del entorno sobre el que se va a actuar. Partiendo de la información referente a la actuación, recogida en documentos de planificación como planes urbanísticos o anteproyectos, se debe conocer: - 62 -

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• •

Tipo de actuación: nueva construcción o restauración. Diferenciación de áreas: previsión de usos y tipologías de pavimentos.

•

Criterios urbanísticos y estéticos: entorno arquitectónico, pavimentos típicos y acabados exigidos.

Además, respecto al entorno de la obra, algunos aspectos importantes a tener en cuenta a la hora de fijar la tipología del SUDS son: •

•

Entorno natural: proximidad de zonas sensibles de especial protección, nivel de protección de cauces y aguas subterráneas, tipo de vegetación y de fauna predominante en la zona. Entorno social y económico: demanda de desarrollo sostenible, marco económico de la actuación y previsiones de mantenimiento.

Analizados estos condicionantes, se debe situar la construcción del SUDS dentro de la actuación a desarrollar y de su entorno, asignando a la cadena de tratamiento el número de niveles de tratamiento necesarios e identificando cada uno de los eslabones. Para el diseño que cada eslabón de la cadena de SUDS se tendrán en cuenta los siguientes aspectos fundamentales: •

•

•

•

Localización dentro de la zona de actuación y disponibilidad de espacio: o Áreas con infiltración elevada: áreas pavimentadas que podrían ser permeables (aparcamientos, viales, aceras, sendas peatonales, áreas de juegos, etc.), márgenes de fincas o puntos que podrían albergar zanjas o pozos de infiltración, o áreas verdes con una buena infiltración que pudiesen albergar depósitos de infiltración. o Secciones de las calles: espacio disponible en los laterales de las calles para plantear el drenaje mediante drenes filtrantes, cunetas verdes o franjas filtrantes. o Espacios verdes disponibles: situación topográfica de los espacios verdes o sin uso que podrían ser empleados para localizar depósitos de detención, estanques de retención o humedales. Condiciones exigibles en los acabados: vegetación, materiales, texturas y colores. Los SUDS se adaptan a prácticamente cualquier condición de acabado, como por ejemplo xerojardinería (jardines de bajo consumo de agua) u hormigón poroso decorativo (áridos de colores con ligantes sintéticos). Encuadre en el entorno: o Natural: los SUDS permiten una gestión adecuada del agua de lluvia en zonas protegidas y/o aisladas sin conexiones de drenaje. o Social: los SUDS pueden prevenir inundaciones e incluso ayudar a renovar zonas deprimidas socialmente. o Económico: los SUDS pueden suponer un ahorro de agua e incluso una solución de lujo en zonas de nivel económico alto. Previsión de posibles problemas de funcionalidad: o En zonas sin previsión de mantenimiento y posibles aportes de

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o •

sedimentos, se deberán emplear SUDS adecuadamente adaptados como por ejemplo estanques de retención con una lámina de agua permanente que oculte estos sedimentos. Una inclinación excesiva del trazado de los SUDS puede disminuir sus ventajas y su rendimiento tanto como un aporte de sedimentos.

Previsión de posibles problemas de durabilidad: o Dependiendo de las previsiones de vertidos de hidrocarburos y/o sales contra las heladas, pueden ser convenientes determinadas especies de vegetación y materiales de construcción. o Futuras variaciones de los usos y tráficos de la zona pueden afectar al nivel de conservación de los SUDS.

Así, por ejemplo, en una zona rural con abundancia de vegetación de hoja caduca y presencia de ganado, donde son típicos los suelos empedrados y no se espera mantenimiento, puede ser adecuada una tipología de firmes permeables con adoquines con ranuras, cunetas verdes con césped natural y depósitos de retención. Mientras, en los viales de acceso a una urbanización de nueva construcción, puede ser más adecuado un pavimento permeable de mezcla bituminosa porosa, con un barrido periódico que ayude a mantener su permeabilidad; zanjas de infiltración en los laterales de las fincas y estanques de retención en las zonas comunes. Por otra parte, si bien las técnicas de infiltración directa al terreno no son recomendables en zonas con el nivel freático próximo a la superficie o cimentaciones cercanas, sí lo son en zonas aisladas con terreno permeable. Mientras, los SUDS que suponen un almacenamiento de agua de lluvia son recomendables siempre que exista un posible aprovechamiento, por ejemplo para el riego de zonas verdes cercanas o abastecimiento de inodoros públicos. Por último, la opción de drenaje diferido empleando sistemas subterráneos, está indicada en zonas de restauración urbanística, como centros urbanos, permitiendo eliminar las alcantarillas y sumideros de la superficie, al igual que los charcos que dificultan el tránsito durante los días de lluvia. Esta solución no permite la recarga de acuíferos ni la reutilización del agua de lluvia, pero asegura una laminación de la escorrentía urbana con la consiguiente prevención de inundaciones. Con todo, debe realizarse un ajuste inicial de la tipología del SUDS, decidiendo la técnica a emplear en cada zona y el tipo de gestión que se va a realizar con el agua. Además, dentro de cada SUDS se pueden realizar adaptaciones en el diseño para mejorar su rendimiento. Por ejemplo, un firme permeable con tres superficies diferenciadas: un área de grava reforzada con almacenamiento de agua en las zonas de aparcamiento de ligeros, de mezcla bituminosa porosa con drenaje diferido en los viales y de adoquines con ranuras e infiltración al terreno en las aceras. 2.3.2 GESTIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA Las dimensiones de los SUDS dependen de la tormenta de diseño y del área de la - 64 -

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cuenca vertiente que determinan tanto la cantidad de agua a almacenar o laminar como la cantidad de agua a tratar. Para ser funcional un SUDS debe ofrecer unas adecuadas capacidades de laminación y depuración. Respecto a la capacidad de laminación, el SUDS debe cumplir las siguientes misiones fundamentales: •

•

Captar un determinado volumen de agua afluente: gracias a un tamaño adecuado del sistema y a una entrada bien dimensionada (ej. Un pavimento permeable con una adecuada permeabilidad). Gestionar un determinado volumen de agua efluente: gracias a diseño interior adecuado y a una salida del agua bien dimensionada (ej. Serpenteo de la corriente y desagüe de fondo de un estanque de retención).

El volumen de agua afluente que recibe un SUDS proviene de la suma de la precipitación directa sobre el propio SUDS (parte normalmente despreciable), más la escorrentía superficial proveniente de las zonas impermeables adyacentes que drenen a dicho SUDS (porcentaje mayoritario). Este volumen afluente se puede estimar teniendo en cuenta los datos disponibles de clima y topografía de la zona de actuación. •

La información fundamental que es necesario conocer sobre el clima del emplazamiento del SUDS para realizar un correcto diseño es el régimen de precipitaciones. Así, se debe contar con el máximo de datos posible referidos a las lluvias, destacando precipitaciones máximas y curvas de intensidad-duración-frecuencia.

•

Respecto a la topografía de la zona, esta debe analizarse desde el punto de vista de la hidrología, identificando las cuencas vertientes del área de actuación y entre ellas el área impermeable que drene sobre el emplazamiento del SUDS, considerando las posibles modificaciones futuras que la pudiesen afectar.

La precipitación de diseño de un SUDS debe tener un periodo de retorno y una duración determinados, afectando la intensidad resultante a una superficie de cuenca conocida. El criterio de elección del aguacero de diseño es flexible, dependiendo del nivel de funcionalidad que se le pretenda dar al SUDS. Normalmente, es suficiente con considerar un periodo de retorno entre 2 y 10 años, si bien en zonas urbanas muy pobladas se puede ir a los 25 o 50 años. Respecto a la duración de la precipitación, como en el cálculo del drenaje de carreteras, esta se toma igual al correspondiente tiempo de concentración de la cuenca impermeable vertiente al SUDS, considerando un mínimo de 5 minutos. En el caso que no sea posible estimar el tiempo de concentración, se considerará el mínimo para quedarse del lado de la seguridad en el diseño. Con la precipitación correspondiente sobre la cuenca del SUDS es posible obtener el volumen afluente que debe ser gestionado, fijando de este modo la capacidad de flujo mínima a exigir.

- 65 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Prácticamente cualquier SUDS recién colocado cuenta con una capacidad de gestión muy por encima de lo estrictamente necesario. Sin embargo, existe un riesgo variable de colmatación a lo largo del tiempo que debe ser tenido en cuenta. Así, repasando la información disponible sobre el clima y la topografía de la zona de actuación, se deben evaluar aspectos como: riesgo de heladas, posibles acumulaciones de nieve, zonas de sombra y, fundamentalmente, intensidad y dirección predominante del viento, identificando zonas protegidas y zonas expuestas a la erosión eólica. Además, se debe considerar la posibilidad de que se realicen obras cercanas que puedan aumentar la tasa natural de aporte de sedimentos al pavimento permeable. Con todo, se debe extraer una valoración del riesgo de colmatación del SUDS en forma de coeficiente de seguridad, el cual debe ser como mínimo del orden de 10, pudiendo considerarse órdenes mayores como 100 ó incluso 1.000 al disminuir la esperanza de mantenimiento. Respecto a la gestión del volumen efluente, se debe analizar la información disponible sobre la geotecnia e hidrogeología del área de actuación, comprobando la adecuación de la tipología seleccionada de SUDS. Se debe conocer la estratificación del terreno, los tipos de suelos presentes, sus espesores y permeabilidades, localizando la profundidad del estrato permeable y del nivel freático, situando sus máximos y mínimos a lo largo del año. Además, es necesario repasar la situación de los acuíferos, su nivel de protección, y los aprovechamientos existentes para usos potables o no potables. Así, dependiendo de las condiciones del terreno del emplazamiento y de la calidad obtenida en el agua tras el paso por el SUDS, se comprobará si es posible la opción de infiltrar el agua efluente directamente al terreno para la recarga de acuíferos. En caso de no ser posible la infiltración al terreno, se analizará la información disponible sobre el abastecimiento de agua y drenaje de la zona de actuación. Se identificarán posibles usos no potables en las proximidades, como por ejemplo el riego de jardines o la limpieza de calles, y se estimarán los volúmenes de agua necesarios para satisfacer dichos consumos de manera que el SUDS suponga un almacén para la valorización del agua de lluvia. Si ni la infiltración ni el almacenamiento resultan factibles, se analizará la conexión al siguiente SUDS de la cadena de tratamiento o al sistema de drenaje convencional correspondiente. Antes de levar a cabo esta última opción, se debe comprobar el estado de saturación del sistema de drenaje de pluviales de la zona, identificando problemas existentes y analizando posibles puntos de conexión. Con esta información, se debe comprobar cuál de las dos opciones restantes de gestión del agua efluente es la más adecuada: construcción de un nuevo SUDS o drenaje diferido al sistema de alcantarillado existente. Una vez comprobada la elección del tipo de gestión del agua efluente, se deben diseñar las distintas partes del SUDS a tal efecto. Así, por ejemplo, en los firmes - 66 -

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permeables, se debe asegurar una permeabilidad creciente con la profundidad a partir del pavimento permeable, siendo los geotextiles de filtro y separación los principales puntos de comprobación. Estos geotextiles deben tener una abertura de poro y una permeabilidad adecuadas. Respecto a la capa subbase, su espesor será el necesario para albergar la diferencia de volumen entre el afluente y el efluente durante un determinado periodo de tiempo. Este espesor será mayor o menor en función de la porosidad del material, que se puede considerar en el rango 30-40% para capas granulares, y en torno al 90% para estructuras de plástico. Por último, para las opciones sin infiltración, el volumen de la subbase debe estar perfectamente impermeabilizado, contando el firme con los correspondientes sistemas de bombeo, desagües de fondo y aliviaderos. 2.3.3 GESTIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA Cada uno de los eslabones de una cadena de tratamiento de SUDS tiene una eficiencia de depuración individual. Algunos ejemplos se recogen en la Tabla 8.

Tabla 8. Estimación de la capacidad de eliminación de contaminantes para la valoración de los SUDS en la gestión de cadenas de tratamiento (Fuente: Elaboración propia a partir de diversas referencias bibliográficas). Fósforo Total

Nitrógeno Total

Coliformes Fecales

Metales Pesados

70-90

50-80

65-80

-

60-95

-

-

-

-

60-90

50-80

50-80

50-60

40-50

-

50-90

Filtros de arena y orgánicos

80-90

50-80

50-80

25-40

40-50

50-80

Franja filtrante con césped

50-85

70-90

10-20

10-20

-

25-40

Cuneta verde con césped (seca)

70-90

70-90

30-80

50-90

-

80-90

Cuneta verde con césped (húmeda)

60-80

70-90

25-35

30-40

-

40-70

Pozo y zanja de infiltración

70-80

-

60-80

25-60

60-90

60-90

Dren filtrante

50-85

30-70

-

-

-

50-80

Depósito de infiltración

45-75

-

60-70

55-60

-

85-90

Estanque de detención (extendido)

65-90

30-60

20-50

20-30

50-70

40-90

Estanque (húmedo)

75-90

30-60

30-50

30-50

50-70

50-80

Humedal

80-90

50-80

30-40

30-60

50-70

50-60

Almacenamiento en línea o fuera de línea

0

0

0

0

0

0

Separadores de aceite

0-40

40-90

0-5

0-5

-

-

Unidades modulares de tratamiento

EP

EP

EP

EP

EP

EP

Técnica

TSS

Hidrocarburos

Firme permeable

60-95

Tejado vegetado

60-95

Biorretención

- 67 -

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Además de las eficiencias individuales es necesario tener en cuenta cuál será la eficiencia global que puede aportar toda una cadena de tratamientos. El método se resume en cuatro pasos: •

Se numeran los distintos sistemas según el orden de funcionamiento. Se asignan eficacias estimadas según la Tabla 8. En los casos de afluentes con poca contaminación o bajo mantenimiento se toman los valores mínimos en la eficiencia.

•

Para las técnicas que se encuentren aguas abajo de otros sistemas de tratamiento, se toma el 50 % del valor de la eficiencia marcada en la Tabla 8.

•

Se calcula la eficiencia global de la cadena de tratamiento con la fórmula: Eliminación global = Σ[(Carga total Cont. x Eficiencia eliminación Control (1)) + (Carga remanente Cont.(2) x Eficiencia eliminación Control (2)) +…+ (Carga remanente Cont (i). x Eficiencia eliminación Control (i)) + (Otros sistemas)].

•

Comparar los valores calculados de los efluentes de cada técnica individual (Tabla 6), para poder saber si se está próximo a las concentraciones irreducibles o no, y por tanto poner o quitar sistemas.

De este modo se asegura que la selección de la tipología ha sido la adecuada y que la gestión de la calidad del agua está garantizada. 2.3.4 SERVICIO El servicio de los SUDS debe ser, como su nombre indica, sostenible a lo largo del tiempo. Los SUDS deben garantizar sus ventajas de gestión de cantidad y calidad, con una buena calidad estética y sin un excesivo coste de mantenimiento. La buena calidad estética se debe cuidar desde el diseño, pero fundamentalmente al final de la construcción asegurando un correcto acabado en la entrega. En la Figura 46 se muestra un ejemplo en Canadá de lo que se podría considerar un acabado estético de una zona con SUDS.

Figura 46. Acabado estético de un conjunto de SUDS (Fuente: http://www.waterbucket.ca/gi/index.asp?sid=74&id=45&type=single).

- 68 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Mientras, la minimización de los costes de mantenimiento se logra maximizando la durabilidad del sistema. La durabilidad de un SUDS está directamente asociada a un correcto diseño que asegure su rendimiento a lo largo del tiempo. Por tanto, el proyecto de un SUDS no está completo sin la correspondiente comprobación de durabilidad del mismo. Para ello, se deben considerar el tipo y la intensidad de las solicitaciones que vaya a recibir el SUDS. Todo ello previendo cualquier modificación futura que pudiese darse en la zona de actuación. Por ejemplo, las aplicaciones de los firmes permeables se realizan en espacios urbanos que deben soportar niveles de tráfico ligeros: intensidades medias diarias (IMD) de vehículos pesados inferiores a 50. Las correspondientes categorías de tráfico serían, según la norma para carreteras 6.1-IC: T41 y T42. O bien, adoptando la clasificación de tráficos urbanos propuesta las “Recomendaciones para el proyecto y diseño del viario urbano”: D, E, F y G (tráfico peatonal). Así, en los aparcamientos de superficie situados a las afueras de las ciudades, podría considerarse una IMD estimada de 10 vehículos pesados al día. Para soportar las solicitaciones de servicio, las resistencias de los materiales de construcción y los espesores de las distintas partes y capas del SUDS deben ser adecuados. Así, el primer paso es comprobar la calidad de la explanada, parámetro fundamental para asegurar la correcta capacidad portante del SUDS. En todos los casos, la explanada debe ofrecer un soporte mínimo con un CBR mayor de 5, debiendo aumentar esta exigencia al aumentar las solicitaciones. Continuando con el ejemplo de los firmes permeables, respecto a las capas base y subbase, estas deben asegurar una correcta trasmisión de las cargas a la explanada, bien mediante el empleo de áridos de granulometría lo más continua posible o de estructuras de plástico con resistencias suficientes. Con todo, los espesores estimados para asegurar la funcionalidad del firme (almacenamiento de agua) suelen ser superiores a los necesarios desde el punto de vista estructural (durabilidad). En caso de ser necesario, es posible reforzar las secciones permeables con geosintéticos o estabilizaciones con cemento, empleando hormigones porosos pobres. Respecto al pavimento permeable, se debe comprobar la adecuación de los materiales empleados para su construcción a las circunstancias del emplazamiento. Estos materiales deben soportar los esfuerzos tangenciales, solicitaciones de gran importancia en zonas urbanas originadas principalmente por el frenado y la aceleración de los vehículos. Además, estos materiales deben presentar una probada durabilidad frente a la acción del agua y el posible efecto de los vertidos de hidrocarburos (combustibles, aceites y grasas sobre mezclas bituminosas porosas) o de las sales antihielo (sobre el hormigón poroso). Otro ejemplo de gran importancia lo constituye el diseño de medidas de protección frente a la erosión en cunetas verdes o entradas de estanques de infiltración. El empleo - 69 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

de disipadores de energía y de protecciones con áridos de tamaño adecuado es fundamental para soportar la acción de la corriente de agua a lo largo del tiempo, protegiendo la integridad del SUDS.

Figura 47. Protecciones frente a la erosión en diferentes zonas sensibles de SUDS (Fuente: http://www.waterfallsrock.com/Twin_Waterfalls.htm).

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Bloque 3. CONSTRUCCIÓN DE SUDS

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

3.1

RECOMENDACIONES BÁSICAS La correcta construcción de los SUDS es tan importante como su diseño, siendo

posteriormente el mantenimiento o explotación el factor más determinante para el éxito de estas infraestructuras de drenaje. En primer lugar, es necesario un correcto aprendizaje y comprensión de estos sistemas de drenaje por parte de los operarios que participarán en su construcción y mantenimiento. Una falta de atención y una mala colocación de un material puede arruinar el buen funcionamiento de cualquier SUDS. Además, en esta labor de formación hay que incluir a las empresas que puedan ser subcontratadas para dicha puesta en obra, ya que también de ellas depende evitar problemas en la instalación. Hay una serie de recomendaciones básicas a seguir en la construcción de los SUDS y pueden resumirse en la Tabla 9.

Tabla 9. Información útil a suministrar a los operarios de SUDS (Fuente: CIRIA).

Acciones a realizar

Acciones a evitar

Asegurarse que el supervisor ha explicado

Evitar compactaciones del suelo natural

correctamente la secuencia de

que impidan la correcta infiltración al

construcción de los SUDS.

terreno del agua de lluvia.

Correcto conocimiento del terreno dónde

No limpiar camiones de hormigón sobre los

se instalarán los SUDS.

SUDS.

Asegurarse de que sólo entra agua de

No permitir el flujo de agua con barro, a

lluvia limpia en el sistema de drenaje.

excepción de que lo aconseje el técnico.

Tener plena consciencia de los vertidos

No apilar materiales sobre los SUDS,

que se hacen en el lugar de aplicación de

pueden provocar atascos.

los SUDS.

La correcta selección de los materiales empleados en la construcción de los distintos SUDS es fundamental a la hora de llevar a cabo su ejecución con éxito. En esta línea, se debe exigir la mayor calidad posible a los materiales y procedimientos de ejecución empleados. El mantenimiento de los SUDS debe comenzar con la prevención durante su construcción, debiendo exigirse la máxima limpieza posible en la zona de obra, de manera que no se afecte a las granulometrías y calidades de los materiales empleados. Los principales cambios introducidos en las prácticas constructivas son: •

No debe permitirse la escorrentía por los sistemas de drenaje urbano durante la construcción, a no ser que venga especificado en los diseños, porque la - 72 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

escorrentía puede arrastrar sedimentos que atasquen los sistemas de infiltración y anulen el funcionamiento de los SUDS antes de estar finalizados. Por ejemplo, antes de permitir el paso de la escorrentía por sistemas de drenaje como las cunetas verdes, será necesario diseñar un sistema que evite la erosión provocada por el agua que circulará por dichos sistemas. Esto puede prevenir la erosión del fondo y lados de la cuneta verde, además de impedir la obstrucción de otras partes del sistema por los sedimentos generados en el arrastre. •

Normalmente, el drenaje es una de las primeras actividades a realizar en una obra, sin embargo los SUDS deben terminarse al final de la obra comprobando su correcto funcionamiento. Por ejemplo, las plazas de aparcamiento tradicionales y otras áreas pavimentadas son construidas inicialmente (o de forma parcial) y son usadas como carreteras de acceso y áreas de almacenamiento. Si se usan pavimentos porosos, la construcción del pavimento debe emprenderse al final del programa de desarrollo de la obra (o ser protegido de obstrucciones una vez que se haya construido).

•

Debe preverse en el contrato la revisión del funcionamiento de los SUDS cuando estén terminados y la posibilidad de realizar pequeños ajustes y refinamientos en ellos, basados en los resultados observados. La erosión en los SUDS reduce la efectividad del funcionamiento de los mismos,

además de añadir sedimentos a los que ya arrastra de por sí, llevando una mayor carga de los mismos aguas abajo y modificando las técnicas de tratamiento empleadas. Algunos requerimientos durante la construcción de SUDS para ayudar en la prevención de la erosión son: •

Mantener la velocidad del agua por debajo de los umbrales de erosión en todo el entorno de la obra.

•

Reforzar o proteger las zonas vegetadas para asegurar su correcto desarrollo. Durante la obra de construcción se controlará especialmente la calidad de la

escorrentía superficial generada para evitar la contaminación de aguas naturales. Para evitar posibles derrames se controlará el almacenamiento de aceites y materiales potencialmente dañinos. Por ejemplo, la escorrentía superficial sobre suelos desnudos recoge grandes depósitos de sedimentos. Un camino simple y efectivo para el control de estos sedimentos es el uso de barreras de geotextiles, para direccionar el flujo y filtrar los sedimentos. La inspección y supervisión de los esquemas estructurales y de construcción de los SUDS por parte del proyectista y el jefe de obra, son vitales para comprobar que se están construyendo de forma correcta todos los sistemas. Dichas inspecciones deben incluir al menos los siguientes apartados básicos: •

Inspección previa a cualquier excavación para garantizar que la escorrentía que pueda originarse sea tratada adecuadamente y no cause ninguna obstrucción en los SUDS.

•

Inspección en las excavaciones asociadas a los distintos SUDS (estanques, - 73 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

dispositivos de infiltración, cunetas verdes, etc.).

3.2

•

Inspección durante la colocación de cualquier tubería permeable o no para prevenir posibles flujos imprevistos de agua.

•

Inspección y pruebas durante el emplazamiento de los materiales granulares de terraplenes y rellenos filtrantes.

•

Inspección del planteamiento completo de SUDS e inspección pormenorizada de los planteamientos de los distintos SUDS a instalar antes de su implantación en el terreno.

•

Inspección final antes de entregar la obra al cliente.

CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DE INFILTRACIÓN Y CONTROL EN ORIGEN

- 74 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

3.2.1 SUPERFICIES PERMEABLES La construcción de estos sistemas es muy sencilla. Por ejemplo, en el caso de los firmes permeables su ejecución es mucho más simple que la de los pavimentos impermeables convencionales dado que no es necesaria la nivelación de los bombeos de drenaje ni la colocación de sumideros y alcantarillas. La principal precaución que debe respetarse durante la construcción de superficies permeables es la de mantener la limpieza del tajo y evitar los aportes de sedimentos que puedan producir la colmatación de las distintas capas. Dado que el aporte de sedimentos depende las condiciones del entorno y las variables meteorológicas, se estudiarán y controlarán los materiales cercanos así como la dirección predominante del viento y las cuencas vertientes a la zona de obra. Los pasos fundamentales a seguir en la construcción de pavimentos permeables son los siguientes: 1. Comprobar que el sustrato de la explanada debe ser adecuado. Cualquier sustrato de terreno blando de la explanada debe ser excavado y posteriormente rellenado con material adecuado y correctamente compactado. Esta formación debe ser preparada mediante nivelación y compactación de acuerdo a las normas establecidas para trabajos de autopista (PG-3), con una tolerancia de +20 a –30 mm. Si se emplea una mejora de la explanada, se hará necesario comprobar que se consigue obtener el índice CBR calculado en proyecto. 2. Controlar el correcto uso de cualquier membrana impermeable: especificación, instalación y tratamiento, con precaución para garantizar que no sea dañada durante el proceso de construcción (Figura 48). Para contrastar las características

presentadas

por

el

fabricante,

se

recomienda

pedir

asesoramiento a un laboratorio especializado (ej. LAGUC (Laboratorio de Geosintéticos de la Universidad de Cantabria)).

- 75 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 48. Instalación de la impermeabilización en el aparcamiento experimental de firmes permeables del Parque de las Llamas (Fuente: Elaboración propia).

3. Evitar la segregación de los áridos empleados. Los finos en un material impermeable convencional ayudan a obtener una granulometría más continua y a restringir el paso del agua. En el caso de pavimentos permeables con falta de finos, puede producirse la segregación del árido en el proceso de transporte y en el de construcción. Así, es conveniente el uso de áridos angulosos y materiales triturados con alta superficie de fricción. A diferencia de los materiales usados en pavimentos convencionales, los de pavimentos permeables no deben ser compactados para reducir los huecos, pues minimizaría la permeabilidad de dichos pavimentos. Esto provocará un movimiento de la superficie cuando pase el tráfico de la obra sobre dicho pavimento. Por ello es recomendable establecer una metodología de construcción apropiada. Así, la sub-base debe establecerse en capas compactadas de entre 100 y 150 mm de espesor, con el fin de garantizar que se obtiene la máxima densidad para el tipo y graduación del material, sin trituración de las partículas individuales y reduciendo la diferencia con los valores de diseño, dentro de una tolerancia de +20 mm a –15 mm del nivel de diseño. 4. Utilizar adecuadamente los geotextiles de filtro y separación, de acuerdo a las instrucciones del fabricante, sin ningún tipo de pliegues y con un solape de al menos 300 mm (Figura 49). Al igual que en caso de las geomembranas, para contrastar las características presentadas por el fabricante, se recomienda pedir asesoramiento a un laboratorio especializado (ej. LAGUC (Laboratorio de Geosintéticos de la Universidad de Cantabria)).

- 76 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 49. Áridos y geotextiles empleados en el aparcamiento experimental de firmes permeables del Parque de las Llamas (Fuente: Elaboración propia).

5. Cuidar la ejecución del material de superficie (Figura 50). En el caso de ser césped reforzado, se mezclará la tierra vegetal con un 60% de arena limpia para asegurar su permeabilidad. En el caso de aglomerados asfálticos se cumplirá lo prescrito para mezclas bitumiosas drenantes en el PG-3 en el artículo 543. Mientras, los adoquines o bloques de hormigón deberán cumplir la norma UNE-EN 1338 (2004) Adoquines de hormigón. Especificaciones y métodos de ensayo. Madrid: AENOR. Abril. Grupo 40, 70 páginas. Cualquier otro material poroso empleado deberá llevar asociado un diseño y control adecudados.

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Figura 50. Acabado final de las superficies del aparcamiento experimental de firmes permeables del Parque de las Llamas (Fuente: Elaboración propia).

Respecto al mantenimiento, para asegurar el correcto funcionamiento de estas técnicas se debe mantener la superficie limpia y libre de sedimentos mediante un barrido con aspiración al menos dos veces al año, dependiendo de los aportes recibidos (variables según la erosión de los materiales del entorno, de la dirección del viento predominante y de los aportes de escorrentía superficial). No debe emplearse sal ni gravilla para luchar contra la formación del hielo dado que pueden producir la colmatación del sistema que por sí sólo y gracias a su índice de huecos, minimiza los problemas asociados a las heladas. Tampoco deben aplicarse herbicidas para impedir el crecimiento de la hierba en los huecos pues puede afectar negativamente al nivel de biodegradación de contaminantes que se produce en el interior de la estructura del firme. En cualquier caso, el usuario debe estar informado y ser consciente del tipo de pavimento que pisa, como funciona y que acciones lo perjudican. La frecuencia de renovación de la capa superficial dependerá de la limpieza y el uso diario que se dispense a estas superficies permeables. Las principales operaciones de mantenimiento de las superficies permeables se presentan en la Tabla 10.

- 78 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Tabla 10. Operaciones de mantenimiento de las superficies permeables (Fuente: CIRIA).

Esquema de Acciones requeridas

Frecuencia

mantenimiento Cepillado y aspiración.

Tres veces al año (al finalizar el invierno, a mediados de verano, después de la caída de las hojas

Mantenimiento

en otoño) o donde sea requerido

periódico

al observar bloqueos, o según recomendaciones del fabricante del

material

empleado en la

superficie. Mantenimiento ocasional

Estabilización y siega de las áreas adyacentes

Cuando se requiera.

Eliminación de la maleza.

Cuando se requiera.

Trabajos correctores destinados a reparar roderas, y

Cuando se requiera.

adoquines rotos considerados perjudiciales para el diseño estructural, o peligrosos para los usuarios. Medidas correctoras

Rehabilitación de la superficie y de la parte superior de

Cuando se requiera (si el diseño

la sub-estructura.

de infiltración se reduce como resultado

de

una

obturación

importante). Inspección inicial.

Mensual durante los tres meses siguientes

a

la

puesta

en

funcionamiento. Inspección del pobre crecimiento de vegetación por si

Trimestral y 48 horas después de

requiere de una acción que lo remedie (en césped

cualquier

reforzado).

importante.

Revisión de las tasas de acumulación de finos

Anual.

Vigilancia

establecimiento

de

la

frecuencia

de

cepillado

apropiada. Monitorización de la inspección de las cámaras.

- 79 -

Anual.

evento

de

lluvia

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

3.2.2 POZOS Y ZANJAS DE INFILTRACIÓN Los pozos y zanjas de infiltración no deben ser usados antes de finalizar su construcción para evitar que la escorrentía procedente de las obras pueda obstruirlos al aportar grandes cantidades de finos, desechos y otros contaminantes. Además, con este fin se deben cuidar los acopios de materiales cercanos a la excavación, tal y como se muestra en el ejemplo de la Figura 51.

Figura 51. Excavación de una zanja de infiltración de grandes dimensiones (Fuente: http://www.earthworks.net.nz/earthworks%20projects.htm).

Debe tenerse precaución durante la construcción pues los suelos permeables y las rocas blandas pueden ver reducida su permeabilidad por aportes externos procedentes de la excavación sobre la superficie de infiltración. Se recomienda que la superficie expuesta del suelo sea limpiada manualmente de estos aportes antes de colocar los geotextiles y los filtros granulares que rodean la cámara del pozo de infiltración. En el caso de los pozos de infiltración con la superficie lateral de hormigón perforado

deben

ser

construidos

partiendo

de

zanjas

cuadradas

de

lado

aproximadamente dos veces el diámetro del pozo. La recomendación de realizar esta sobre excavación estriba en la ventaja constructiva que supone tener realizado el volumen total de excavación, permitiendo además realizar un relleno permeable que sirva de transición al terreno. La vida útil de los pozos de infiltración está directamente relacionada con las operaciones de mantenimiento y el riesgo de entrada de sedimentos en el sistema. Hay casos en que un solo pozo de infiltración recibe la descarga de múltiples propiedades y por ello es muy importante garantizar el mantenimiento a largo plazo del mismo. Las principales operaciones de mantenimiento de los pozos de infiltración quedan recogidas en la Tabla 11. - 80 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Tabla 11. Operaciones de mantenimiento de los pozos de infiltración (Fuente: CIRIA).

Esquema de Acciones requeridas

Frecuencia

mantenimiento Eliminación de sedimentos Mantenimiento periódico

y desechos

de los

Anual.

dispositivos de pretratamiento. Limpieza de canales y otros filtros.

Anual.

Recorte de raíces que causen bloqueos.

Anual (o cuando se requiera).

Mantenimiento ________________

________________

ocasional Reconstrucción de los pozos y/o reemplazamiento o

Cuando se requiera.

limpieza si hay deterioros en el diseño o aparecen Medidas correctoras

fallos. Reemplazamiento

de

geotextiles

colmatados

u

Cuando se requiera.

obstruidos.

Vigilancia

Inspeccionar las estructuras que atrapan los finos y

Mensual durante el primer año y

vigilar las tasas de acumulación de los mismos.

posteriormente una vez al año.

Chequear los pozos para asegurar el vaciado.

Anual.

El mantenimiento suele llevarse a cabo de forma manual, aunque se puede usar una bomba de succión para eliminar los sedimentos y desechos en grandes sistemas o entornos públicos. Si no se cuida el mantenimiento, se necesitarán grandes esfuerzos para eliminar los sedimentos que se vayan acumulando en el tiempo. La responsabilidad del mantenimiento de los pozos de infiltración recaerá en organizaciones especializadas en dicha actividad.

- 81 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

3.2.3 DEPÓSITOS DE INFILTRACIÓN La construcción de un depósito de infiltración debería tener lugar después de la estabilización del terreno del lugar dónde se ubicará el vaso del depósito, con el fin de evitar fallos prematuros en dicha vaso por la acumulación de sedimentos. Si esto no es posible, en la excavación inicial se debe profundizar hasta los 450 mm del suelo del vaso, mientras que la excavación final debe ser aplazada antes de la estabilización. Se realizarán análisis y controles de le los taludes laterales para que cumplan los correspondientes criterios de diseño. Los depósitos de infiltración pueden tener un volumen de almacenamiento enterrado que puede ser relleno con material drenante, cajones de plástico o estructuras permeables de hormigón (Figura 52). En cualquier caso, este volumen se realizará al inicio de la ejecución de las obras.

Figura 52. Construcción de un depósito de infiltración con un volumen de almacenamiento de cajones de hormigón (Fuente: http://www.bridgeportbrightfutures.org/news.asp).

Todas las excavaciones y nivelaciones deben ser diseñadas con equipos compuestos por camiones que transmitan presiones muy bajas a la superficie del vaso evitando de este modo la compactación de la misma, lo cual podría reducir su capacidad de infiltración. Antes y después de la construcción es necesario prevenir cualquier tipo de movimiento de vehículos sobre el vaso. La base del vaso puede ser convenientemente preparada para un cierto grado de - 82 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

ondulación. El suelo de la base no debe ser compactado durante la construcción. Después de la clasificación final, la base del vaso debe ser cultivada hasta una profundidad de 150 mm para lograr una superficie bien aireada y dotar de una textura porosa al mismo. El relleno en el intradós y el trasdós de las estructuras debe ser controlado y protegido para minimizar la erosión. La tierra vegetal de la capa superficial del terreno se usará con la suficiente profundidad y porosidad como para poder finalizar las laderas dotándolas de una posterior cobertura vegetal. Es esencial que el depósito de infiltración no sea usado para gestionar la escorrentía y sedimentos procedentes de la construcción del elemento. Las operaciones de mantenimiento y las inspecciones periódicas son importantes para conservar una correcta infiltración al terreno. La responsabilidad del mantenimiento del depósito y de sus alrededores recaerá en una organización específica, responsable y experta. Un corte o poda de la vegetación del depósito y de los alrededores permite mantener rutas de acceso a la misma, al mismo tiempo que genera áreas de esparcimiento como paseos a través de los diques o taludes laterales y el área de almacenamiento cuando el depósito esté vacío. El resto de áreas pueden recibir un tratamiento propio de praderías, siempre que las normativas medioambientales no tengan una gestión determinada al respecto, debido a efectos paisajísticos. En cualquier caso se deberán consultar las Ordenanzas municipales y las Normas Tecnológicas de Jardinería y Paisajismo (NTJ). Se debe de proveer de accesos adecuados a los depósitos de infiltración para su posterior inspección y mantenimiento, incluyéndose el equipo y vehículos apropiados para la realización de las consiguientes operaciones de poda, desbroce, etc. En la Tabla 12 se enumeran los principales requerimientos de mantenimiento de los depósitos de infiltración.

- 83 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Tabla 12. Operaciones de mantenimiento de los depósitos de infiltración (Fuente: CIRIA).

Esquema de Acciones requeridas

Frecuencia

mantenimiento Eliminación de basura, desechos y escoria superficial.

Mensualmente.

Poda de la vegetación en áreas paisajísticas y rutas de

Mensualmente durante la época

acceso.

de

crecimiento

y

cuando

se

requiera posteriormente. Mantenimiento periódico

Poda de la vegetación en el interior y alrededor de los

Semestralmente

depósitos.

antes

de

la

(primavera, temporada

de

anidación, y otoño). Gestionar otros tipos de vegetación y eliminar las

Mensualmente tras la entrega de

plantas que molesten.

la obra y posteriormente cuando se requiera.

Mantenimiento ocasional

Resiembra en áreas de pobre crecimiento de la

Anualmente

o

cuando

vegetación.

necesario.

Poda de árboles y eliminación de los desechos de la

Cuando se requiera.

poda. Eliminación

de los

sedimentos

procedentes

del

Cuando se requiera.

sistema de pretratamiento. Reparar erosión u otros daños. Reparación/rehabilitación

Cuando se requiera.

de

desbordamientos,

Cuando se requiera.

Rehabilitación de la superficie de infiltración usando

Cuando se requiera.

estructuras de entrada y salida. Medidas correctoras

escarificadores si hay un deterioro en el diseño. Nivelación de superficies irregulares y reinstauración

Cuando se requiera.

de los niveles de diseño. Inspeccionar estructuras en busca de fallos de

Mensual.

funcionamiento o deficiencias en los rendimientos. Tomar medidas al respecto si es necesario. Inspeccionar

estructuras

y

tuberías

buscando

Mensual.

evidencias de posibles daños. Vigilancia

Inspeccionar estructuras de entrada y sistemas de

Semestralmente.

pretratamiento, buscando posibles acumulaciones de finos.

Establecer una frecuencia de eliminación

adecuada de los mismos. Inspeccionar las superficies de infiltración controlando la compactación y el encharcamiento.

- 84 -

Mensualmente.

sea

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

3.3

CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DE CAPTACIÓN Y TRANSPORTE

3.3.1 DRENES FILTRANTES Los drenes filtrantes se protegerán antes de la terminación y estabilización de los terrenos aguas arriba, puesto que no deben ser usados como drenaje de las obras, las cuales provocarán una escorrentía cargada de sedimentos que pueden llegar a obstruir el sistema de drenaje y arrastrar partículas contaminantes. La capacidad de drenaje de los terrenos colindantes a los drenes filtrantes debe mantenerse inalterable durante la construcción. El geotextil y la grava drenante deben estar limpios en el momento de su colocación (Figura 53).

Figura 53. Ejecución de un dren filtrante (Fuente: Atlantis Corp.).

Se confirmará el buen funcionamiento de los drenajes después de un evento de lluvia, comprobando las instalaciones o posteriores modificaciones que se puedan hacer sobre el sistema. No se permitirá la entrada de personal a una zanja de profundidad mayor a 1,2 m que no esté convenientemente reforzada para evitar desprendimientos hacia el interior de la misma. Los soportes de la zanja deben ser diseñados con las suficientes garantías como para permitir trabajos en el interior de las mismas. Es de vital importancia el mantenimiento de los drenes filtrantes para mantener la efectividad de estos dispositivos tal y como fueron diseñados. La responsabilidad sobre dicho mantenimiento recaerá sobre una organización apropiada. Se debe proveer de un acceso adecuado a las superficies de drenes filtrantes en los puntos de inspección y mantenimiento, incluido los vehículos y equipos necesarios para tal fin. - 85 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

En la Tabla 13 se muestran las operaciones de mantenimiento requeridas en los drenes filtrantes.

Tabla 13. Operaciones de mantenimiento de los drenes filtrantes (Fuente: CIRIA).

Esquema de Acciones requeridas

Frecuencia

mantenimiento Limpieza y eliminación de desechos de la superficie de

Mensual o cuando se requiera.

los drenes filtrantes, acceso a las cámaras y dispositivos de pretratamiento.

Mantenimiento

Lavado o sustitución de piedras expuestas en la

Anual (bianual en la primera

superficie de los drenes filtrantes.

ocasión) o cuando los finos están claramente en la superficie.

periódico Corte de algunas raíces que pueden causar bloqueos.

Semestral

el

primer

año

y

anualmente con posterioridad. Eliminación de malas hierbas de la superficie de los

Mensual (al comienzo, cuando se

drenes filtrantes.

requiera).

Eliminación de residuos de los dispositivos de

Semestral.

almacenamiento. Eliminación de raíces de árboles o de árboles que

Cuando se requiera.

Mantenimiento crecen hacia los drenes filtrantes. ocasional En localizaciones con alta concentración de polución,

Cada 5 años.

eliminar y sustituir la capa de geotextil, y limpiar o reemplazar el filtro. Limpiar las tuberías perforadas evitando bloqueos.

Cuando se requiera.

Rehabilitar las superficies de infiltración y filtración.

Cuando se requiera.

Reemplazar geotextiles y filtros si se produce su

Cuando se requiera.

obstrucción. Medidas correctoras

Excavar paredes de la trinchera para exponer el suelo limpio

si

el

rendimiento

se

reduce

a

Cuando se requiera.

niveles

inaceptables. Inspeccionar las entradas y salidas buscando puntos

Mensual.

de bloqueo, atascos y daños estructurales. Inspeccionar

los

sistemas

de

pretratamiento,

aberturas, superficies de los drenes filtrantes y Vigilancia

tuberías perforadas para la acumulación de finos. Establecer frecuencias de eliminación adecuadas de finos.

- 86 -

Semestral.

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Los dispositivos de pretratamiento de los drenes filtrantes reciben la escorrentía procedente de zonas urbanizadas, viales y cubiertas de edificios, arrastrando sedimentos que no son generalmente tóxicos ni peligrosos y se pueden desechar mediante vertido, consultando los protocolos adecuados en materia de medioambiente. Para escorrentías industriales es necesario comprobar la calidad de los sedimentos. Los planes de mantenimiento y su programación deben ser desarrollados durante la fase de diseño. El mantenimiento específico de los drenes filtrantes será monitoreado y ajustado a la planificación para satisfacer los requerimientos del diseño.

- 87 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

3.3.2 CUNETAS VERDES La construcción de una cuneta verde debe comenzar con el escarificado y perfilado del cauce que va a seguir, ya sea existente o de nueva traza (Figura 54).

Figura 54. Escarificado y perfilado de cunetas verdes (Fuente: http://www.biochar.net/swale/swale.htm).

Las cunetas verdes no recibirán ninguna escorrentía hasta que esté finalizada la construcción de la cuneta y la vegetación del sistema esté completamente establecida para evitar atascos debidos a la sedimentación. Esto se logra de la siguiente manera: •

Desviando el flujo de la escorrentía hasta que la vegetación esté lo suficientemente arraigada en el sistema.

•

Mediante un sistema de protección frente a la erosión como una alfombra de geosintéticos situada en el terreno poco después de haberse sembrado, o una cama de áridos gruesos de un tamaño comprendido entre 80 y 600 mm.

•

Usando tierra sin vegetación para una cobertura temporal durante la época de lluvias. Tan pronto como lo permitan las condiciones del clima, estas áreas pueden ser sembradas con un césped adecuado para su correcta germinación.

Si se da el caso de que más del 30% del área sembrada sigue sin cobertura vegetal a las cuatro semanas del sembrado, se considerará la opción de volver a sembrar para lograr más de un 90% de cobertura vegetal en el área. Si se acumula el sedimento procedente de las áreas de construcción en la cuneta verde, debe ser retirado y la cuneta quedará libre de cualquier sedimento antes de pasar a manos de la organización que se encargará de su mantenimiento. - 88 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Se tendrá precaución con las pendientes de diseño, teniendo especial cuidado en las estructuras de entrada a las cunetas verdes. Tanto la base como los laterales de las cunetas deben ser construidas de forma precisa y cuidadosa para evitar la formación imprevista de charcas en las cunetas. Otro aspecto a tener en cuenta es el de evitar cualquier compactación del suelo bajo la cuneta verde, pues se puede reducir la capacidad de infiltración del mismo. La inspección regular y el mantenimiento son importantes para el correcto funcionamiento de las cunetas verdes. La responsabilidad de dicho mantenimiento recaerá sobre una organización apropiada con la suficiente experiencia y buen hacer. Se debe disponer de unos correctos accesos a las áreas de cuneta verde para su inspección y mantenimiento, incluyéndose los vehículos adecuados para tal fin. En la Tabla 14 quedan reflejadas las principales operaciones de mantenimiento de las cunetas verdes. Los sedimentos procedentes de excavación de las cunetas verdes reciben la escorrentía de urbanizaciones residenciales, viales y pluviales de casas, los cuales no son generalmente tóxicos ni peligrosos y se pueden desechar mediante vertido, consultando los protocolos adecuados en materia de medioambiente. Para escorrentías industriales es necesario comprobar la calidad de los sedimentos. Los planes de mantenimiento y su programación deben ser desarrollados durante la fase de diseño. El mantenimiento específico de las cunetas verdes será monitoreado y ajustado a la planificación para satisfacer los requerimientos.

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Tabla 14. Operaciones de mantenimiento de las cunetas verdes (Fuente: CIRIA).

Esquema de Acciones requeridas

Frecuencia

mantenimiento Eliminación de basura y desechos.

Mensual o cuando se requiera.

Siega del césped para mantener una altura máxima

Mensual durante la época de

especificada en el diseño.

crecimiento o cuando se requiera.

Gestión de otros tipos de plantas y eliminación de

Mensual o cuando se requiera.

Mantenimiento periódico

desechos vegetales. Chequear posibles desarrollos insuficientes de la

Anual.

vegetación debidos a falta de luz o caída de hojarasca y recortar la vegetación adyacente donde sea posible. Mantenimiento Resembrado o replantación en áreas de pobre

Anual o en áreas de tratamiento

crecimiento de la vegetación. Si fuese necesario,

de

planteamiento de otros tipos de plantas que satisfagan

vegetación por encima de un

mejor las condiciones del terreno.

10%.

Reparar erosión u otros daños mediante resiembra.

Cuando se requiera.

Nivelación de superficies irregulares, reinstaurando los

Cuando se requiera.

ocasional suelos

que

queden

niveles de diseño. Escarificado de la capa superficial de terreno para

Cuando se requiera.

mejorar la infiltración, deshaciendo los depósitos de Medidas correctoras

finos y previendo la compactación de la superficie. Eliminar los sedimentos de construcción aguas arriba

Cuando se requiera.

de la grava de la cuneta. Eliminar los aceites y derivados del petróleo (por ejemplo:

carburantes

de

vehículos)

usando

Cuando se requiera.

las

prácticas estándar de seguridad. Inspección de entradas y salidas, desbordamientos por

Mensual.

bloqueos y limpieza si se requiere de ella. Inspección de las superficies de infiltración por posibles

encharcamientos,

Mensual o cuando se requiera.

compactaciones,

Vigilancia acumulaciones de finos. Registrar áreas donde los encharcamientos duren más de 48 horas. Inspeccionar aberturas y superficies del terreno en las que puedan acumularse frecuentemente finos.

- 90 -

Semestral.

sin

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3.3.3 FRANJAS FILTRANTES Las franjas filtrantes deben ser construidas para proporcionar una pendiente longitudinal constante, sin fuertes ondulaciones que puedan generar encharcamientos localizados o crear canales de flujo. Ha de tenerse cuidado en no compactar el suelo bajo las franjas filtrantes, pues se puede perder capacidad de infiltración. Las franjas filtrantes se protegerán de la escorrentía procedente del agua de lluvia mientras se va desarrollando la vegetación de las mismas. Esto se puede lograr de la siguiente forma: •

Desviando la escorrentía alrededor de las franjas filtrantes mientras se desarrolla la vegetación.

•

Usando un césped preestablecido con colchones de semillas.

•

Cubriendo la franja filtrante con plástico antes de que la vegetación esté bien arraigada.

•

Situando un dispositivo antierosión sobre la mezcla de semillas recién sembrada (Figura 55).

Figura 55. Extensión de tierra vegetal con nutrientes para la vegetación de una franja filtrante protegida de la escorrentía por una barrera impermeable (Fuente: http://www.djc.com/news/en/11190663.html).

Si más del 30% del área de tratamiento queda sin cobertura vegetal, se tendrá que resembrar o replantar hasta superar el 90%. Cualquier posible acumulación de restos de construcción en las franjas filtrantes deberá ser eliminada, asegurando el correcto funcionamiento de la franja, antes de que se ponga en marcha el sistema de drenaje por parte de la entidad explotadora del mismo. La importancia de la inspección y el mantenimiento de las franjas filtrantes queda de manifiesto en la Tabla 15, donde se determinan las acciones requeridas, junto a su esquema de funcionamiento y frecuencia de aplicación:

- 91 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Tabla 15. Operaciones de mantenimiento de las franjas filtrantes (Fuente: CIRIA).

Esquema de Acciones requeridas

Frecuencia

mantenimiento

Mantenimiento

Eliminación de basura y desechos.

Mensual o cuando se requiera.

Poda del césped para mantener una altura máxima

Mensual durante la época de

especificada en el diseño.

crecimiento o cuando se requiera

periódico

posteriormente. Gestión de otros tipos de plantas y eliminación de

Mensual o cuando se requiera.

desechos de plantas. Chequear posibles crecimientos insuficientes de las

Anual.

plantas debido a falta de luz o caída de hojarasca y recortar la vegetación adyacente donde sea posible. Mantenimiento Resembrado o replantación en áreas de pobre

Anual o en áreas que queden sin

crecimiento de la vegetación. Si fuese necesario,

más de un 10% de vegetación.

ocasional

planteamiento de otros tipos de plantas que satisfagan mejor las condiciones del terreno. Reparar erosión u otros daños mediante resiembra.

Cuando se requiera.

Nivelación de superficies irregulares, reinstaurando los

Cuando se requiera.

niveles de diseño. Escarificado de la capa superficial de terreno para

Cuando se requiera.

mejorar la infiltración, deshaciendo los depósitos de finos y previendo la compactación de la superficie del Medidas correctoras suelo. Eliminar los sedimentos de construcción aguas arriba

Cuando se requiera.

de la grava de la cuneta. Eliminar los aceites y derivados del petróleo (por ejemplo:

carburantes

de

vehículos)

usando

Cuando se requiera.

las

prácticas estándar de seguridad. Inspeccionar la superficie de las franjas filtrantes para identificar

evidencias

compactación,

de

procesos

sedimentación

y

de

Mensual.

erosión,

contaminación

(ejemplo: aceites). Chequear el flujo y las superficies de franjas filtrantes

Mensual o cuando se requiera.

Vigilancia para ver posibles gradientes. Inspeccionar la zanja de grava aguas arriba o la franja drenante por posibles obstrucciones. Inspeccionar acumulaciones de finos y establecer frecuencias de eliminación de los mismos.

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Cada medio año.

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Las franjas filtrantes reciben la escorrentía de urbanizaciones residenciales, viales y pluviales de casas, los cuales no son generalmente tóxicos ni peligrosos y se pueden desechar mediante vertido, consultando los protocolos adecuados en materia de medioambiente. Para escorrentías industriales es necesario comprobar la calidad de los sedimentos. Los planes de mantenimiento y su programación deben ser desarrollados durante la fase de diseño. Al igual que en el caso de los drenes, el mantenimiento específico de las franjas filtrantes será monitoreado y ajustado a la planificación para satisfacer los requerimientos.

- 93 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

3.4

CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y ALMACENAMIENTO

3.4.1 DEPÓSITOS DE DETENCIÓN La parte superior y los laterales de los depósitos de detención deben cumplir una serie de condiciones estructurales para alcanzar los niveles dados por el proyectista. La construcción de los mismos debe asegurar la retención de la escorrentía superficial sin producir daños derivados de la erosión. El relleno de las estructuras de entrada y salida debe ser controlado para minimizar la erosión. El suelo usado para la terminación de los taludes laterales necesita ser adecuado y fértil, poroso y lo suficientemente profundo para asegurar el sano crecimiento de la vegetación. Si se usa cualquier tipo de impermeabilización, deberá de tenerse especial cuidado de no dañarla durante la construcción. Durante la fase de construcción de un depósito de detención (Figura 56), la escorrentía en los suelos sin cobertura vegetal deberá minimizarse para evitar la erosión. Como ejemplo se tienen los siguientes casos: •

La vegetación se debe desarrollar rápidamente en los taludes laterales de los depósitos de detención.

•

Se le dará una pendiente lateral a la base de la trinchera para poder retener la inevitable escorrentía de sedimentos.

•

La construcción debe ser acometida en los meses de primavera y verano, para evitar las fuertes escorrentías que se dan en el tiempo de otoño-invierno.

Figura 56. Depósito de detención en construcción (Fuente: http://www.lippincottjacobs.com/division_1_CE.html).

- 94 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Los depósitos de detención pueden ser usados para gestionar la escorrentía y atrapar los sedimentos procedentes de la construcción, siempre que sean plenamente rehabilitados, alcanzando los niveles de diseño antes de la entrega de la obra. De igual forma que para los anteriores SUDS, la inspección y mantenimiento es importante para asegurar unos niveles operacionales efectivos que sean próximos a los de diseño. La responsabilidad del mantenimiento de estos dispositivos de drenaje recaerá en empresas especializadas en esta materia (fundamentalmente empresas o servicios de jardinería y limpieza). Es necesaria la siega regular de los terrenos circundantes a los depósitos de detención para mantener las rutas de acceso a los mismos, áreas de esparcimiento con senderos naturales, a través de los terraplenes y del área de almacenamiento. El resto de áreas pueden ser gestionadas como terrenos de pradería, a no ser que se requiera un tratamiento adicional por efectos paisajísticos. Los depósitos de detención que tengan una pequeña piscina a su salida con vegetación acuática sumergida y superficial, serán gestionados como estanques o humedales. En cualquier caso, se debe proporcionar un adecuado acceso a los depósitos de detención para su inspección y mantenimiento. Se deberá disponer además del adecuado equipo de siega y mantenimiento del dispositivo de drenaje. Las operaciones de mantenimiento más importantes quedan reflejadas en la Tabla 16.

- 95 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Tabla 16. Operaciones de mantenimiento de los depósitos de detención (Fuente: CIRIA).

Esquema de

Acciones requeridas

mantenimiento

Mantenimiento periódico

Frecuencia

Eliminación de basura y desechos.

Mensual.

Poda de la vegetación en los aliviaderos y rutas de

Mensual durante la época de

acceso.

crecimiento o cuando se requiera.

Poda de la vegetación en los alrededores de los

Semestral (primavera, antes de la

depósitos.

temporada de anidación, y otoño).

Gestionar otros tipos de vegetación y eliminar plantas

Mensual tras la construcción y

molestas para los trabajos.

después cuando se requiera.

Limpiar los restos de plantas muertas antes del

Anual.

comienzo de la época de crecimiento de las mismas. Eliminar los

sedimentos

de las

estructuras

de

Anual o cuando sea necesario.

pretratamiento, entrada y salida de los depósitos de detención. Gestión de plantas de humedales en la piscina de

Anual.

salida dónde exista ésta. Resiembra

en

áreas

de

pobre

crecimiento

de

Anual, o cuando sea necesario.

vegetación.

Mantenimiento ocasional

Poda y corte de árboles, incluida recogida de los

Cada 2 años o cuando sea

cortes.

necesario.

Eliminar sedimentos de la estructura de pretratamiento

Cada 3 o 10 años y cuando sea

cuando esté al 50% de su volumen de llenado y en las

necesario.

pequeñas piscinas si el volumen se reduce más de un 25%. Reparar erosión u otros daños mediante resiembra.

Cuando se requiera.

Nivelación de superficies irregulares, reinstaurando los

Cuando se requiera.

niveles de diseño. Medidas correctoras

Reparación/rehabilitación de entradas y salidas por

Cuando se requiera.

desbordamientos. Nivelación de superficies onduladas y reinstauración

Cuando se requiera.

de los niveles de diseño. Inspeccionar estructuras de entrada y salida, y

Mensual y después de eventos de

desbordamientos

lluvia importantes.

por

bloqueos.

Limpieza

de

sedimentos de dichos bloqueos. Inspeccionar

estructuras

y

tuberías

buscando

evidencias de posibles daños. Vigilancia

lluvia largos.

Inspeccionar estructuras de entrada e instalaciones de los

Mensual y después de eventos de

depósitos

de

detención

acumulaciones

de

finos.

buscando

Establecer

Semestral.

posibles

adecuadas

frecuencias de eliminado de sedimentos de finos. Inspeccionar tuberías y otros dispositivos mecánicos.

- 96 -

Semestral.

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

3.4.2 ESTANQUES DE RETENCIÓN Los requerimientos constructivos principales de los estanques de retención son coincidentes con los de los depósitos de detención al tratarse de estructuras muy similares en cuanto a su diseño; si bien la variedad de materiales empleados puede ser mayor (Figura 57), al igual que la finalidad estética.

Figura 57. Construcción de un estanque de retención (Fuente: http://www.retentionponds.com/).

El mantenimiento de estas estructuras de drenaje requiere de inspecciones y actuaciones regulares para mantener la efectividad de diseño. La responsabilidad para el mantenimiento

de

los

estanques

de

retención

recaerá

sobre

organizaciones

especializadas en ello. Los caminos de acceso o servidumbre al estanque de retención corresponderán a caminos públicos o privados. Se recomienda hacer una evaluación del mantenimiento y de los accesos asociados al estanque en la etapa de planificación. Los accesos tendrán 3,5 metros de ancho y serán lo suficientemente robustos como para soportar el paso de los vehículos de mantenimiento. Eventualmente se considerarán otras posibles rutas de acceso para operaciones infrecuentes cuando las principales sean inapropiadas para dicho trabajo. Las inspecciones y operaciones requeridas en los estanques de retención se pueden resumir en la Tabla 17.

- 97 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Tabla 17. Operaciones de mantenimiento de los estanques de retención (Fuente: CIRIA).

Esquema de

Acciones requeridas

mantenimiento

Frecuencia

Eliminación de basura y desechos.

Mensual.

Poda de la vegetación en los aliviaderos y rutas de

Mensual durante la época de

acceso.

crecimiento o cuando se requiera.

Poda de la vegetación en los alrededores de los

Semestral (primavera-antes de la

depósitos.

temporada de anidación, y otoño).

Inspección de la vegetación al borde del estanque y

Mensualmente tras la obra y

eliminación de plantas molestas durante los 3 primeros

después cuando se requiera.

años. Cortar plantas acuáticas sumergidas y emergentes a la Mantenimiento periódico

Anualmente.

superficie (por encima de 0,1 m sobre la base del estanque). Eliminar el 25% de la vegetación de los bordes del

Anualmente.

estanque hasta un mínimo de 1 m por encima de la superficie de agua. Limpiar los restos de plantas muertas antes del

Anualmente.

comienzo de la época de crecimiento de las mismas. Eliminar sedimentos de la zona de pretratamiento.

Cada 1-5 años o cuando se requiera.

Eliminación de sedimentos del pretratamiento del

Cada 2-10 años.

cuerpo principal del estanque. Mantenimiento ocasional

Medidas correctoras

Eliminación de sedimentos del cuerpo principal de

Cada 25 años (usualmente).

grandes estanques cuando el volumen quede por debajo del 20%. Reparar erosión u otros daños.

Cuando se requiera.

Aireamiento del estanque cuando los signos de

Cuando se requiera.

eutrofización sean detectados. Reparación/rehabilitación de entradas y salidas por

Cuando se requiera.

desbordamientos. Inspeccionar estructuras en busca de fallos de

Mensual y después de eventos de

funcionamiento o deficiencias en los rendimientos.

lluvia importantes.

Inspeccionar

Mensual y después de eventos de

estructuras

y

tuberías

buscando

evidencias de posibles daños.

lluvia largos.

Inspeccionar acumulaciones de finos y establecer las

Semestral.

Vigilancia frecuencias apropiadas de eliminación. Inspeccionar tuberías y otros dispositivos mecánicos.

Semestral.

Los sedimentos procedentes de excavación de los estanques de retención provienen de la escorrentía de urbanizaciones residenciales, viales y pluviales de casas, por lo que no son generalmente tóxicos ni peligrosos y se pueden desechar mediante vertido, consultando los protocolos adecuados en materia de medio ambiente. Para escorrentías industriales es necesario comprobar la calidad de los sedimentos. Se harán las consiguientes consultas al organismo regulador medioambiental pertinente para confirmar los protocolos a seguir en la construcción y mantenimiento de - 98 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

los estanques. Los nuevos estanques pueden ser rápidamente invadidos por especies vegetales nativas. Esto no es deseable y por tanto debe vigilarse que durante los primeros 5 años se controle el crecimiento de dichas especies nativas. Después de este período se puede permitir el desarrollo natural de las especies nativas, siempre gestionando de forma adecuada su crecimiento ya que pudieran llegar a convertirse en arbustos o árboles. La eutrofización de los estanques de retención se produce en los meses de verano. La eutrofización se puede disminuir controlando la fuente de los nutrientes o proveyendo un caudal de base que impida el estancamiento del agua en el fondo al introducir una pequeña corriente. Hay que evitar que la eutrofización alcance niveles elevados pues se pondría en riesgo especies animales y vegetales del ecosistema.

- 99 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

3.4.3 HUMEDALES ARTIFICIALES Los humedales artificiales pueden construirse partiendo de zonas pantanosas deterioradas (Figura 58) o simplemente áreas deprimidas disponibles para el almacenamiento de agua. El suelo usado para la terminación de los terraplenes laterales de los humedales sobre el nivel de retención necesario, debe ser fértil, poroso y tener la suficiente profundidad para permitir el correcto crecimiento de vegetación. Los pasos a seguir en la construcción de los humedales serán los mismos que en los estanques de retención, con la salvedad de que no se recomienda la gestión de la escorrentía de construcción que puede ser llevada a cabo en los estanques.

Figura 58. Primeras fases de construcción de un humedal artificial (Fuente: http://www.spenceplant.co.uk/LakeConstruction.htm).

El mantenimiento de esta estructura de drenaje requiere de inspecciones y operaciones regulares, para asegurar la efectividad de diseño. La responsabilidad para el mantenimiento

de

los

estanques

de

retención

recaerá

sobre

organizaciones

especializadas en ello. Los pasos a seguir en el mantenimiento de los estanques de retención pueden ser igualmente seguidos en los humedales. Las operaciones de mantenimiento más importantes quedan reflejadas en la Tabla 18.

- 100 -

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)

Tabla 18. Operaciones de mantenimiento de los humedales artificiales (Fuente: CIRIA).

Esquema de

Acciones requeridas

mantenimiento

Frecuencia

Eliminación de basura y desechos superficiales.

Mensual.

Poda de la vegetación en áreas públicas.

Mensual durante la época de crecimiento o cuando se requiera.

Poda de la vegetación en prados.

Semestral (primavera-antes de la temporada de anidación, y otoño).

Inspección de la vegetación al borde del estanque y

Mensual durante los 3 primeros

eliminación de plantas molestas.

años y posteriormente cuando se requiera.

Cortar plantas acuáticas sumergidas y emergentes a la Mantenimiento periódico

Anualmente.

superficie (por encima de 0,1 m sobre la base del estanque). Eliminar el 25% de la vegetación de los bordes del

Anualmente.

estanque hasta un mínimo de 1 m por encima de la superficie de agua. Limpiar los restos de plantas muertas antes del

Anualmente.

comienzo de la época de crecimiento de las mismas. Eliminar sedimentos de la zona de pretratamiento.

Cada 1-5 años, o cuando se requiera.

Eliminación de sedimentos del pretratamiento del

Cada 2-10 años.

cuerpo principal del estanque. Mantenimiento ocasional

Medidas correctoras

Eliminación de sedimentos del cuerpo principal de

Cada 25 años (usualmente).

grandes estanques cuando el volumen quede por debajo del 20%. Reparar erosión u otros daños.

Cuando se requiera.

Reparación/rehabilitación de entradas y salidas por

Cuando se requiera.

desbordamientos. Complementar la vegetación existente asegurando un

Únicamente si la vegetación no

mínimo del

está establecida en la segunda

50%

de la superficie cubierta de

vegetación.

temporada de crecimiento.

Inspeccionar estructuras en busca de fallos de

Mensual y después de eventos de

funcionamiento o deficiencias en los rendimientos,

lluvia largos.

tomando medidas al respecto si es necesario. Inspeccionar Vigilancia

estructuras

y

tuberías

buscando

Mensual y después de eventos de

evidencias de posibles daños.

lluvia importantes.

Inspeccionar acumulaciones de finos y establecer las

Semestral.

frecuencias apropiadas de eliminación. Inspeccionar tuberías y otros dispositivos mecánicos.

- 101 -

Semestral.

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ANEXO: FIRMES PERMEABLES Ponencia invitada. Jornada de Drenaje Sostenible organizada por NILSA. Pamplona, 29 de octubre de 2010. RESUMEN Los firmes permeables forman parte de la tendencia de construcción sostenible como uno de los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) más completos. Los firmes permeables son secciones compuestas de varias capas de materiales de construcción que permiten el paso del agua a través suyo, desde la superficie hasta la explanada, y en conjunto ofrecen la capacidad portante necesaria para resistir un tráfico determinado. La clasificación de los firmes permeables se puede realizar atendiendo al tipo de pavimento permeable: discontinuos (adoquines con ranuras y césped o grava con refuerzos) o continuos (mezcla bituminosa porosa y hormigón poroso); o atendiendo a la gestión que se realice del agua infiltrada: infiltración al terreno, almacenamiento o drenaje diferido. Los principales inconvenientes de los firmes permeables son dos: la colmatación que pone en peligro su funcionalidad y la degradación de los materiales que amenaza su durabilidad. El diseño de los firmes permeables debe realizarse acorde a su ubicación, ejecutándose con el mayor control de calidad posible y llevándose a cabo un mantenimiento adecuado para maximizar su vida útil. INTRODUCCIÓN Los firmes permeables son un subconjunto importante y ampliamente estudiado dentro de los SUDS (Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible) o BMPs (Best Management Practices o Buenas Prácticas Ambientales). En particular, los firmes permeables entran dentro de la categoría de sistemas de infiltración o de control en origen de la escorrentía superficial, siendo un tipo específico de superficies permeables (Pratt et al. 2002). Los antecedentes de los firmes permeables se remontan fundamentalmente a la década de 1970. Desde entonces han sido múltiples los trabajos de investigación desarrollados en varios países que han dado lugar a monografías y manuales específicos. En 1972 en Estados Unidos se llevó a cabo probablemente la primera investigación acerca de los firmes permeables. La utilización de firmes permeables tenía la intención de aliviar la contaminación debida a los vertidos de los sistemas de saneamiento unitarios en tiempos de lluvia, reduciendo además los parámetros de diseño de las infraestructuras de drenaje urbano. Este primer análisis de laboratorio mostró como la mezcla bituminosa porosa (porous asphalt) era un material muy adecuado para la construcción de este tipo de pavimentos (Grover et al., 1972). - 118 -

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En el Reino Unido, Pratt et al. (1989) recogen la experiencia de varios años en el uso de firmes permeables para la reducción de la escorrentía superficial urbana y la mejora de su calidad. En Francia, los firmes permeables o estructuras embalse (chaussées ou structures réservoirs) fueron fundamentalmente desarrolladas desde 1978 en el área urbana de Burdeos, extendiéndose posteriormente desde allí a otras regiones del país galo (Raimbault et al., 1982; Raimbault et al., 1985; Goacolou, 1993). Las investigaciones sobre firmes permeables llevadas a cabo en Francia en las décadas de 1980 y 1990 quedan resumidas en la segunda parte de la publicación de Legret (2001). Esta monografía, centrada en su primera parte en los contaminantes arrastrados por la escorrentía superficial urbana y en los problemas de contaminación difusa que causan, analiza el uso de firmes permeables fundamentalmente orientado a la mejora de la calidad del agua y su almacenamiento. Posteriormente, destaca la publicación del primer manual integramente dedicado a la técnica de los firmes permeables. Este manual, elaborado por Pratt et al. (2002) para la asociación de la construcción CIRIA, recoge más de 20 años de experiencia en el diseño y construcción de firmes permeables (pervious pavements), abordando todos y cada uno de los aspectos relacionados con los mismos, desde los conceptos básicos hasta las consideraciones de mantenimiento a largo plazo. En Alemania, los firmes permeables han sido utilizados desde los años setenta y actualmente son un método de construcción regulado (Steffen y Meinheit, 2006). El control de la contaminación difusa es el principal aspecto estudiado en este país (Dierkes et al., 2002; Fach et al., 2002; Dierkes et al. 2005; Fach y Geiger, 2005). En los últimos años, la monografía de Ferguson (2005), constituye una de las publicaciones más completas sobre firmes permeables. Redactada a partir de 800 referencias, 170 entrevistas con expertos y 280 análisis de aplicaciones reales, recoge la experiencia acumulada en Estados Unidos en lo que al uso de firmes permeables (porous pavements) se refiere. Esta publicación analiza en capítulos separados la durabilidad y funcionalidad de cada uno de los tipos de firmes permeables. Posteriormente, Ferguson (2006) ha llegado a afirmar que los firmes permeables son la técnica de restauración urbana con mayor desarrollo, mayor controversia y mayor radicalidad de las aplicadas actualmente. En España, a parte de ponencias en congresos y jornadas, las principales referencias en el tema de firmes permeables son Puertas Agudo et al. (2008); Rodríguez Bayón (2008); Rodríguez Hernández (2008) y Rodriguez-Hernandez et al. (2009). La primera de ellas es una monografía del CEDEX sobre gestión de aguas pluviales donde se tratan los aspecto fundamentales de los pavimentos porosos dentro de la categoría de - 119 -

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TDUS (Técnicas de Drenaje Urbano Sostenible). La segunda referencia es una tesis doctoral sobre la capacidad de depuración de los firmes permeables. Esta ponencia está basada fundamentalmente en los capítulos 2 y 5 de la tesis doctoral Rodríguez Hernández (2008), publicada como monografía por Rodriguez-Hernandez et al. (2009). DEFINICIÓN Los firmes permeables son secciones resistentes al tráfico que permiten el paso del agua a través de todas sus capas, desde la superficie hasta la explanada, con el objetivo de filtrar y almacenar el agua de lluvia. Las distintas capas de los firmes permeables pueden construirse con los mismos materiales que los firmes impermeables (mezcla bituminosa, hormigón, adoquines, áridos, geosintéticos, etc.) aumentando el porcentaje de huecos hasta ajustar la permeabilidad necesaria. Aquellas secciones que cuentan con capas drenantes combinadas con capas impermeables no son consideradas como firmes permeables. Por ejemplo, las secciones con capas superficiales de mezclas bituminosas porosas colocadas sobre bases de mezclas bituminosas cerradas o semicerradas quedan excluidas puesto que la misión de la capas drenantes es únicamente la evacuación del agua de lluvia hacia los laterales, evitando su paso a las capas inferiores, la filtración y el almacenamiento. Tampoco son firmes permeables las superficies de césped reforzado que, aún resistiendo un determinado tráfico, no permiten la infiltración del agua más que a través de la superficie o ni siquiera debido a una excesiva presencia de limos, arcillas o materia orgánica. Los firmes permeables son fundamentalmente utilizados en aparcamientos de vehículos ligeros y en carreteras de bajas intensidades de tráfico (de Solminihac y Castro, 2002). Hay que destacar las aplicaciones que los firmes permeables tienen en zonas de nuevo desarrollo, disminuyendo el incremento en la escorrentía que recibe el sistema de alcantarillado existente (Ferguson, 2006). También son de aplicación los firmes permeables en emplazamientos donde ni siquiera existe una red de saneamiento, como áreas recreativas en parques naturales u otras áreas protegidas. En estas zonas aisladas, los firmes permeables ayudan a controlar la contaminación provocada por los vertidos de los vehículos en las áreas de estacionamiento y carreteras de acceso (Valle Álvarez et al., 2006). Excepcionalmente se han llevado a cabo experiencias con éxito en zonas de tráfico pesado como áreas de servicio en aeropuertos (Knapton y Cook, 2006). CLASIFICACIÓN A la hora de catalogar los distintos tipos de firmes permeables son numerosos los criterios de agrupación que se pueden emplear. Sin embargo, los dos más utilizados son el tipo de pavimento permeable del firme y el destino final del agua infiltrada por el mismo.

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Pratt et al. (2002) presentan probablemente la clasificación más completa de firmes permeables atendiendo al tipo de pavimento o superficie: •

•

Opciones de superficies porosas (porous surfacing options): o Suelos abiertos o materiales granulares con refuerzos geosintéticos celulares de confinamiento (open-texture soil or granular material with geosynthetic cellular confinement systems). o Grava o césped protegidos con sistemas geosintéticos (geosynthetic gravel/grass protection systems). o Adoquines y baldosas porosos (small porous elemental surfacing blocks). o Materiales porosos de puesta en obra continua: asfalto poroso, hormigón poroso o áridos con ligante sintético (continous-laid porous material: porous asphalt, porous concrete or resin-bound aggregate). Opciones de superficies permeables (permeable surfacing options): o Elementos prefabricados de hormigón de gran tamaño: césped con hormigón (large elemental surfacing blocks: grass concrete). o Adoquines y baldosas (small elemental surfacing blocks). o Materiales permeables de puesta en obra continua: sistemas de hormigón fabricado in-situ (continuous-laid permeable materials: insitu cast concrete systems).

Por su parte, Ferguson (2005) hace referencia a nueve tipos de pavimentos permeables: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Áridos porosos (porous aggregate). Césped poroso (porous turf). Celdas de plástico (plastic geocells). Adoquines con juntas abiertas (open-jointed paving blocks). Entramados prefabricados de hormigón (open-celled paving grids). Hormigón poroso (porous concrete). Asfalto poroso (porous asphalt). Superficies permeables ligeras (soft porous surfacing) Caminos de madera (decks).

McCormack

(2006),

divide

los

pavimentos

permeables

en

dos

tipos

fundamentales: 1. Pavimentos construidos por materiales impermeables convencionales con huecos o ranuras que permiten la infiltración del agua a través de la superficie. 2. Pavimentos constridos con elementos o materiales porosos. Mientras, el departamento de transportes de California (Caltrans, 2007) clasifica los firmes permeables en cuatro categorías, según el tipo de pavimento permeable empleado o el uso de capas drenantes subterráneas: 1. Asfalto poroso.

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2. Hormigón poroso. 3. Adoquines permeables. 4. Estructuras de drenaje subterráneo (subsurface drainage structures). Respecto al criterio de clasificación en función del destino final del agua infiltrada, se distinguen fundamentalmente dos posibilidades (Hollinrake, 1991, Pratt, 1999; CIRIA, 2001; de Solminihac y Castro, 2002): • •

Infiltración del agua al terreno para la recarga de acuíferos naturales, siempre que sea posible. Almacenamiento del agua en la capa subbase del firme.

Scholz et al. (2007) dan prioridad al primer destino posible, destacando que el principal objetivo de los firmes permeables es recoger y tratar cualquier escorrentía superficial urbana, infiltrándola para recargar los acuíferos. Por su parte, McCormack (2006) señala tres posibles sistemas de drenaje final del agua infiltrada por los firmes permeables: • • •

Infiltración directa al terreno sin ningún otro tipo de sistema de drenaje. Sistema de drenaje subterráneo adicional. Sistema de drenaje superficial adicional.

En resumen, analizando los distintos tipos posibles de firmes permeables, estos se pueden clasificar en dos categorías fundamentales según su pavimento permeable. La primera categoría estaría formada por aquellos pavimentos que combinan zonas impermeables con zonas permeables, como por ejemplo los adoquines impermeables dispuestos con separadores. Mientras, la segunda categoría la constituirían los pavimentos permeables con una capacidad de infiltración homogénea en toda su superficie, como por ejemplo las superficies continuas de mezcla bituminosa porosa. Por tanto, la clasificación propuesta para los firmes permeables en función del tipo de pavimento permeable con el que están construidos se realiza en dos categorías fundamentales claramente diferenciadas: 1. Firmes permeables con pavimentos permeables discontinuos. 2. Firmes permeables con pavimentos permeables continuos. Los pavimentos permeables discontinuos se definen como aquellos formados por elementos o materiales impermeables que, combinados o no con materiales porosos, permiten la infiltración del agua a través de huecos, espacios o ranuras de la superficie, asegurando una adecuada capacidad portante. Se incluyen en esta primera categoría los siguientes pavimentos permeables: •

Césped poroso o grava con refuerzos: o Prefabricados de hormigón: retículas, parrillas o celdas de hormigón con los huecos ocupados por césped o grava. o Prefabricados de plástico: retículas, parrillas o celdas de plástico - 122 -

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•

con los huecos ocupados por césped o grava. Adoquines con ranuras o juntas abiertas: o Rellenas de material drenante: adoquines con separadores o sin ellos con las juntas ocupadas por gravilla o césped poroso. o Libres: adoquines con pequeñas ranuras incluidas en su geometría que no se rellenan con ningún tipo de relleno drenante.

Los pavimentos permeables continuos se definen como aquellos formados únicamente por materiales porosos que permiten la infiltración del agua a través de toda la superficie por igual, asegurando una adecuada capacidad portante. En esta categoría están incluidos los pavimentos permeables construidos con: •

•

Mezcla bituminosa porosa: o Convencional: fabricada con algún tipo de betún convencional como por ejemplo el B 60/70. o Modificada: fabricada con algún betún modificado con polímeros como por ejemplo el BM-3b. Hormigón poroso: o Hidráulico: fabricado con cemento hidráulico como conglomerante de los áridos. o Sintético: fabricado con ligante sintético a base de resinas encargado de ligar el esqueleto mineral adecuadamente.

Respecto al destino final del agua infiltrada a través del pavimento permeable, se propone una clasificación complementaria que distingue tres tipos de firmes permeables: •

•

•

Firmes permeables con infiltración: son aquellos que permiten la infiltración al terreno del agua infiltrada y filtrada a través de todas las capas permeables del firme, incluida la explanada, con el objetivo de permitir la recarga de las reservas naturales de aguas subterráneas. Firmes permeables con almacenamiento: son aquellos que están diseñados y construidos para permitir el almacenamiento de un determinado volumen de agua en la capa subbase, con el objetivo de su posterior valorización mediante su reutilización en usos no potables. Firmes permeables con drenaje diferido: son aquellos que cuentan con un sistema de drenaje subterráneo compuesto por tuberías permeables, con el objetivo de retardar el flujo de aguas pluviales, laminando las puntas de caudal en los sistemas de saneamiento a los que están conectados.

Uniendo los dos criterios de clasificación propuestos, los firmes permeables se clasificarían en doce posibles tipos, resultado de combinar los cuatro tipos fundamentales de pavimentos permeables con las tres opciones de gestión del agua consideradas. La clasificación propuesta de firmes permeables se resume en la Tabla 1. Así, por ejemplo, un firme permeable tipo B3 correspondería a un pavimento permeable de adoquines con ranuras que cuenta con un sistema de drenaje diferido en las capas inferiores.

Tabla 1. Clasificación propuesta de firmes permeables.

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Según el pavimento permeable

Según el destino final del agua

Pavimentos permeables

A. Césped o grava con

discontinuos

refuerzos

1. Infiltración

B. Adoquines con ranuras 2. Almacenamiento Pavimentos permeables

C. Mezcla bituminosa

continuos

porosa 3. Drenaje diferido D. Hormigón poroso

VENTAJAS El empleo de firmes permeables ofrece un gran número de ventajas, muchas de las cuales ya han sido expuestas. Además, todas ellas deben sumarse a las ventajas generales que ofrecen los SUDS y que han sido comentadas en la introducción. Para Grover et al. (1972) las principales ventajas de los firmes permeables son: • •

Minimización de los reboses en los sistemas de saneamiento unitarios. Aumento de las reservas de agua.

• • • •

Mejora de la seguridad del tráfico. Preservación de la vegetación. Laminación de inundaciones. Obtención de beneficios estéticos.

Según Ferguson (2005) los firmes permeables prometen: •

Agua limpia.

•

Mayor esperanza de vida para los árboles.

• • • •

Ciudades frescas. Menos ruido en las calles. Conducción segura. Reducción de costes.

•

Cumplimiento de las normativas de desarrollo urbano.

• •

Preservación de los ecosistemas nativos. Estética.

Por su parte, Castro et al. (2005) presentan las ventajas que ofrecen las superficies permeables frente a las impermeables: •

Disminuyen las puntas de caudal en los sistemas de drenaje y en los cauces receptores.

•

Pueden llegar a mejorar la calidad del agua en gran medida por filtración, - 124 -

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•

absorción y biodegradación, fundamentalmente. Ofrecen un amplio abanico de acabados superficiales para su inserción en el diseño urbano.

• •

Su puesta en obra es sencilla. Pueden recoger y hacerse cargo de la escorrentía procedente de superficies impermeables adyacentes.

•

Son una solución muy flexible que permite ajustar el coste al uso y al tiempo de vida requeridos. En general, constituyen una solución más barata que la combinación de superficies impermeables y sistemas de drenaje convencionales.

•

Schlüter y Jefferies (2002) destacan, desde el punto de vista del drenaje urbano sostenible, que los firmes permeables disminuyen la cantidad de aguas pluviales que llega a los sistemas de alcantarillado y mejoran además su calidad, mediante el efecto filtro de las distintas capas que constituyen la sección permeable. Respecto a la gestión de la cantidad de aguas pluviales, el uso de firmes permeables ofrece reducciones de coste al minimizar la generación de escorrentía superficial y por tanto las dimensiones de cunetas, sumideros y otros elementos parte del sistema de alcantarillado (Grover et al., 1972; Field et al., 1982). Además, los firmes permeables ofrecen un ahorro económico durante la ejecución, dado que no requieren de nivelación de la superficie para dirigir el drenaje, ni tampoco necesitan la colocación de sumideros ni alcantarillas (National SUDS Working Group, 2003). En cuanto a la depuración que ofrecen los firmes permeables, diversos estudios han demostrado que su empleo mejora de forma significativa la calidad de las aguas que los atraviesan (Pratt et al., 1995; Pratt et al., 1996; Pratt et al., 1999; Newman et al., 2002; Puehmeier et al., 2004; Bayón et al. 2005). Los hidrocarburos contenidos en la escorrentía urbana son retenidos en el interior de los firmes permeables, pudiendo llegar a ser biodegradados con el paso del tiempo (Newman et al., 2003; Coupe et al., 2003; Bayón et al. 2005; Newman et al., 2006). Los firmes permeables también son capaces de retener los metales pesados que arrastra la escorrentía superficial urbana, principalmente procedentes de tejados (cobre y zinc) o carreteras (plomo), asegurando una correcta calidad del agua infiltrada, aún cuando el nivel freático está próximo (Fach y Geiger, 2005). Los firmes permeables ofrecen también ventajas sociales, completando el triángulo de economía, medio ambiente y sociedad del desarrollo sostenible. Estas ventajas de servicio de los firmes permeables son, aparte de las mejoras estéticas, el aumento de la seguridad y de la comodidad de los ciudadanos en tiempos de lluvia, reduciendo el riesgo de accidentes de tráfico. Además, los firmes permeables permiten el almacenamiento del agua de lluvia para su posterior reutilización o eliminan del riesgo de accidentes con los carros de la compra en los aparcamientos de centros comerciales, principalmente debidos a la inclinación de drenaje necesaria en las superficies - 125 -

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impermeables (McBride y Knapton, 2006). Además, los firmes permeables comparten las ventajas fundamentales ofrecidas por las capas de rodadura drenante, principalmente de mezcla bituminosa porosa. Estas ventajas son (Pérez Jiménez et al., 1982; Gordillo, 2001): • •

Disminuyen el riesgo de hidroplaneo. Absorben el ruido.

• •

Reducen las salpicaduras, asegurando una mejor visibilidad. Limitan la reverberación de los faros sobre el pavimento húmedo.

•

Garantizan una elevada macrotextura, mejorando la resistencia al deslizamiento a velocidades elevadas. Tienen un elevado rozamiento interno, lo cual las hace poco sensibles a la deformación plástica. Ofrecen un buen aspecto estético.

• •

Específicamente, el ruido es uno de los problemas más serios causados por el tráfico hoy en día. Según Bendtsen et al. (2005), las superficies de mezcla bituminosa porosa son la solución a este problema que ofrece una mejor relación coste-efectividad, permitiendo reducir de 3 a 4 dB el ruido producido por el tráfico. Con el objetivo de potenciar la ventaja de absorción del ruido, el proyecto SILVIA de la Unión Europea está trabajando en el desarrollo de nuevos tipos de superficies permeables. Además, Pagotto et al. (1999) demostraron que una superficie permeable de mezcla bituminosa porosa, por sí sóla, permite una evacuación gradual del agua al sistema de drenaje, limitando el caudal punta y prolongando el tiempo de descarga. Estas superficies ofrecen también una depuración por filtrado y retención de parte de los sólidos en suspensión, metales pesados y hasta el 90% de los hidrocarburos presentes en la escorrentía superficial de una carretera. Por último, se destacan algunas ventajas particulares de cada una de las dos categorías principales de firmes permeables: •

•

Firmes permeables con pavimentos discontinuos: o Excelente estética: probablemente los pavimentos de adoquines sean los más versátiles y los que mejor acabado ofrecen. o Restitución sencilla: el carácter modular de este tipo de pavimentos permite la fácil restitución de los elementos dañados. Firmes permeables con pavimentos continuos: o Menor coste de ejecución por metro cuadrado: los materiales empleados son baratos y basta con poca mano de obra. o Puesta en obra rápida y cómoda para grandes superficies: la puesta en obra de los aglomerados porosos es continua, rápida y secilla.

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INCONVENIENTES A pesar de todas sus ventajas, los firmes permeables también presentan problemas que deben ser estudiados y tenidos en cuenta. Los principales inconvenientes comunes a todos los firmes permeables son: • •

Colmatación. Degradación.

•

Desconocimiento y desconfianza.

Debido a los dos primeros inconvenientes existen una serie de limitaciones en el uso de los firmes permeables. El riesgo de colmatación está determinado por el aporte total de sedimentos a la superficie. Este aporte es función de múltiples variables como la proximidad de materiales sueltos, la acción del viento o el régimen de precipitaciones. Como precaución, no es conveniente utilizar firmes permeables en regiones áridas, con alta erosión o actividad eólica. También se limita el uso de firmes permeables en zonas con suelos impermeables, regiones con abundantes ciclos hielo-deshielo o zonas de alto tráfico para evitar el riesgo de degradación estructural de la sección del firme (EPA, 1999). Además, en los firmes permeables con infiltración de agua al terreno, se deben evaluar los posibles riesgos de contaminación de aguas subterráneas (Hogland et al., 1987). Ferguson (2005) resume las limitaciones de aplicación en las siguientes zonas no actas para la construcción de firmes permeables: • • • •

Áreas industriales contaminadas. Zonas con gran aporte de sedimentos. Áreas con gran pendiente. Carreteras con alta intensidad de tráfico pesado.

Con todo, los principales inconvenientes de los firmes permeables, al igual que del resto de los SUDS, son el desconocimiento y la desconfianza debida a las experiencias fallidas. Un análisis realizado por Schlüter y Jefferies (2001) pone de manifiesto que los problemas que presentan los firmes permeables son fundamentalmente debidos a un inadecuado diseño y ejecución. Ferguson (2006) señala que el buen funcionamiento de un firme permeable depende de una correcta selección, diseño, ejecución y mantenimiento de los elementos que lo componen, y los fallos de capacidad portante o de bloqueo resultan de negligencias en alguno de estos pasos. Por su parte, Steffen y Meinheit (2006) señalan que los errores y la falta de calidad en ejecuciones de firmes permeables se deben fundamentalmente a las faltas de formación y de control, unidas a la presión de los plazos de ejecución. Por ejemplo, es fundamental saber que las características de los materiales de construcción empleados en los firmes permeables son distintas a las de los empleados en los firmes impermeables dado que deben permitir el paso del agua, asegurando la durabilidad del firme (Shackel, 2006).

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En particular, Pérez Jiménez et al. (1982) y Gordillo (2001) señalan algunos inconvenientes y limitaciones de uso de las mezclas bituminosas porosas: • • • • • •

Progresiva colmatación: no deben usarse en pavimentos con riesgo de colmatación, como por ejemplo vías agrícolas o de tráfico lento. Riesgo de deslizamiento en los primeros meses: hasta que desaparece la película de ligante que envuelve el árido superficial. Mala resistencia a los esfuerzos tangenciales del tráfico: no deben usarse en vías urbanas, cruces, glorietas, zonas de frenada, etc. Problemas en climas fríos: no deben usarse en zonas con posibilidad de heladas. Dificultad de regularización: no deben usarse en vías con deficiente soporte. Penetración por disolventes: no deben usarse en zonas con riesgo de contaminación con carburantes, como por ejemplo tramos con atascos frecuentes, zonas de peaje, estaciones de servicio o paradas de autobuses.

De estos inconvenientes, el riesgo de deslizamiento, la mala resistencia a los esfuerzos tangenciales y la afección de los disolventes pueden ser solucionados sustituyendo la mezcla porosa por hormigón poroso, si bien este puede ser degradado químicamente por las sales de deshielo, debiendo ser reforzado con polímeros (del Val Melús, 1990; Aguado, 1995). Algunos inconvenientes particulares de cada categoría de firme permeable son: •

•

Firmes permeables con pavimentos discontinuos: o Mayor coste de ejecución: debido al coste de los materiales. o Puesta en obra lenta y laboriosa: normalmente manual. o Pueden resultar incómodos de pisar y de rodar con ruedas pequeñas: debido a discontinuidades excesivas. Firmes permeables con pavimentos continuos: o Estética limitada: dado que ofrecen un acabado continuo. o Difícil restitución: requiere fresado, limpieza y bacheado.

En cualquier caso, se debe hacer frente a estos inconvenientes mediante trabajos de investigación y publicaciones que permitan generalizar la construcción eficiente de los firmes permeables. Ferguson (2006) afirma que la investigación científica y la experiencia práctica sobre firmes permeables han disipado los rumores y especulaciones que hace tiempo limitaron su adecuada aplicación. DISEÑO El diseño de una sección de firme permeable debe realizarse contemplando todos los condicionantes particulares de cada actuación. Por tanto, es necesaria una campaña exhaustiva de recogida de información. La Tabla 2 presenta un resumen de la información básica necesaria para abordar el diseño de un firme permeable, indicando además la fuente y el destino de la misma. A esta información hay que sumar las

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correspondientes normativas referidas de alcance estatal, regional o local. La recogida de información previa se completará con cuantas visitas al emplazamiento de la obra sean necesarias para conocer y contrastar la validez de los datos y el grado de actualización de los mismos. Una vez recopilada y revisada toda la información, comienza el proyecto del firme permeable, el cuál está dividido en tres etapas: ajuste de la tipología, diseño de la funcionalidad y comprobación de la durabilidad. Tabla 2. Ficha de recogida de información propuesta para el diseño de firmes permeables.

INFORMACIÓN Actuación. Entorno. Clima. Topografía. Geotecnia e hidrogeología. Abastecimiento y drenaje. Tráfico.

FUENTE Documentos de planificación de la correspondiente actuación. Estudios de impacto ambiental y características naturales, sociales y económicas. Agencia Estatal de Meteorología y entidades regionales equivalentes. Instituto Geográfico Nacional y administraciones públicas locales. Instituto Geológico y Minero de España y estudios geotécnicos locales. Empresas municipales encargadas del abastecimiento y saneamiento. Dirección General de Carreteras y administraciones públicas locales.

DESTINO Ajustar la tipología

Diseñar la funcionalidad

Comprobar la durabilidad

Ajuste de la tipología La tipología del firme permeable a construir viene marcada por dos aspectos: • •

Tipo de pavimento permeable: continuo o discontinuo. Tipo de gestión final del agua infiltrada: infiltración, almacenamiento o drenaje diferido (Tabla 1).

Para un ajuste inicial de estos dos aspectos, se deben analizar en detalle los datos disponibles acerca de la actuación en la que se enmarca la construcción del firme permeable, así como las características propias del entorno sobre el que se va a actuar. Partiendo de la información referente a la actuación, recogida en documentos de planificación como planes urbanísticos o anteproyectos, se debe conocer: • •

Tipo de actuación: nueva construcción o restauración. Diferenciación de áreas: previsión de usos y tipologías de pavimentos.

•

Criterios urbanísticos y estéticos: entorno arquitectónico, pavimentos típicos y acabados exigidos.

Además, respecto al entorno de la obra, algunos aspectos importantes a tener en cuenta a la hora de fijar la tipología del firme permeable son: - 129 -

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•

•

Entorno natural: proximidad de zonas sensibles de especial protección, nivel de protección de cauces y aguas subterráneas, tipo de vegetación y de fauna predominante en la zona. Entorno social y económico: demanda de desarrollo sostenible, marco económico de la actuación y previsiones de mantenimiento.

Con esta información, se debe situar la construcción de los firmes permeables dentro de la actuación a desarrollar y de su entorno, identificando: •

Áreas pavimentadas que podrían ser permeables: aparcamientos, viales, aceras, sendas peatonales, áreas de juegos, etc. Los firmes permeables se pueden aplicar en cualquier zona con tráfico ligero o peatonal ofreciendo distintos niveles de funcionalidad y durabilidad en función de los materiales empleados.

•

Condiciones exigibles: materiales, texturas y colores. Los pavimentos permeables se adaptan a prácticamente cualquier condición de acabado, como por ejemplo el hormigón poroso con ligantes sintéticos y áridos de colores. Encuadre en el entorno: o Natural: los firmes permeables permiten una gestión adecuada del agua de lluvia en zonas protegidas y/o aisladas sin conexiones de drenaje. o Social: los firmes permeables pueden pueden prevenir inundaciones e incluso ayudar a renovar zonas deprimidas socialmente. o Económico: los firmes permeables pueden suponer un ahorro de agua e incluso una solución diferenciadora en zonas de nivel económico alto. Previsión de posibles problemas de funcionalidad: o En zonas sin previsión de mantenimiento y posibles aportes de sedimentos, se deberán emplear pavimentos permeables con elevado porcentaje de huecos para retardar al máximo su colmatación. o Una inclinación excesiva del pavimento puede disminuir la capacidad de infiltración del mismo tanto como un aporte de sedimentos. Previsión de posibles problemas de durabilidad: o Dependiendo de las previsiones de vertidos de hidrocarburos y/o sales contra las heladas, pueden ser convenientes determinados materiales. o Futuras variaciones de los usos y tráficos de la zona pueden afectar al nivel de conservación de los firmes permeables.

•

•

•

Así, por ejemplo, en una zona rural con abundancia de vegetación de hoja caduca y presencia de ganado, donde son típicos los suelos empedrados y no se espera mantenimiento, puede ser adecuada una tipología de adoquines con ranuras. Mientras, en los viales de acceso a una urbanización de nueva construcción, puede ser más - 130 -

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adecuado un pavimento permeable de mezcla bituminosa porosa, con un barrido periódico que ayude a mantener su permeabilidad. Por otra parte, si bien los firmes permeables con infiltración directa al terreno no son recomendables en zonas con el nivel freático próximo a la superficie o cimentaciones cercanas, sí lo son en zonas aisladas con terreno permeable. Mientras, los firmes permeables con almacenamiento de agua en la subbase son recomendables siempre que exista un posible aprovechamiento, por ejemplo para el riego de zonas verdes cercanas. Por último, la opción de drenaje diferido empleando sistemas subterráneos, está indicada en zonas de restauración urbanística, como centros urbanos, permitiendo eliminar las alcantarillas y sumideros de la superficie, al igual que los charcos que dificultan el tránsito durante las lluvias. Esta solución no permite la recarga de acuíferos ni la reutilización del agua de lluvia, pero asegura una laminación de la escorrentía urbana con la consiguiente prevención de inundaciones. Con todo, debe realizarse un ajuste inicial de la tipología del firme, decidiendo los tipos de pavimentos permeables a emplear en cada zona y el tipo de gestión que se va a realizar con el agua infiltrada. Por ejemplo, un firme de grava reforzada con almacenamiento de agua en las zonas de aparcamiento, de mezcla bituminosa porosa con drenaje diferido en los viales y de adoquines con ranuras e infiltración al terreno en las aceras. Diseño de la funcionalidad Para ser funcional un firme permeable debe ofrecer unas adecuadas capacidades de infiltración y depuración. Respecto a la capacidad de infiltración, el firme permeable debe cumplir las siguientes misiones fundamentales: • •

Infiltrar un volumen de agua afluente: gracias a un pavimento permeable que permita la entrada del agua al firme permeable. Gestionar un volumen de agua efluente: gracias a unas capas inferiores con unas adecuadas características de permeabilidad y volumen de huecos.

El volumen de agua afluente que recibe un firme permeable proviene de la suma de la precipitación directa sobre el propio pavimento, más la escorrentía superficial proveniente de las zonas impermeables adyacentes que drenen a dicho pavimento. Este volumen afluente se puede estimar teniendo en cuenta los datos disponibles de clima y topografía de la zona de actuación. La información fundamental sobre el clima del emplazamiento del firme permeable que es necesario conocer para realizar un correcto diseño es el régimen de precipitaciones. Así, se debe contar con el máximo de datos posible referidos a las lluvias, destacando precipitaciones máximas y curvas de intensidad-duración-frecuencia. Respecto a la topografía de la zona, esta debe analizarse desde el punto de vista de la hidrología, identificando las cuencas vertientes del área de

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actuación y entre ellas el área impermeable que drene sobre el emplazamiento del firme permeable, considerando las posibles modificaciones futuras que la pudiesen afectar. La precipitación de diseño de un firme permeable debe tener un periodo de retorno y una duración determinados, afectando la intensidad resultante a una superficie conocida. El criterio de elección del aguacero de diseño es flexible, dependiendo del nivel de funcionalidad que se le pretenda dar al firme permeable. Normalmente, es suficiente con considerar un periodo de retorno entre dos y diez años, con una duración de la precipitación igual al correspondiente tiempo de concentración de la cuenca impermeable vertiente, o en su defecto cinco minutos. Con la precipitación correspondiente sobre la cuenca del firme permeable es posible obtener el volumen afluente que debe ser infiltrado por el pavimento permeable, fijando de este modo la capacidad de infiltración mínima a exigir. Prácticamente cualquier pavimento permeable recién colocado cuenta con una capacidad de infiltración muy por encima de lo estrictamente necesario. Sin embargo, existe un riesgo variable de colmatación a lo largo del tiempo que debe ser tenido en cuenta. Así, repasando la información disponible sobre el clima y la topografía de la zona de actuación, se deben evaluar aspectos como: riesgo de heladas, posibles acumulaciones de nieve, zonas de sombra y, fundamentalmente, intensidad y dirección predominante del viento, identificando zonas protegidas y zonas expuestas a la erosión eólica. Además, se debe considerar la posibilidad de obras cercanas que puedan aumentar la tasa natural de aporte de sedimentos al pavimento permeable. Con todo, se debe extraer una valoración del riesgo de colmatación del firme permeable en forma de coeficiente de seguridad, el cual debe ser como mínimo del orden de 10, pudiendo considerarse órdenes mayores como 100 ó incluso 1.000 al disminuir la esperanza de mantenimiento. Respecto a la gestión del volumen efluente, se debe analizar la información disponible sobre la geotecnia e hidrogeología del área de actuación, comprobando la adecuación de la tipología seleccionada de firme permeable. Se debe conocer la estratificación

del

terreno,

los

tipos

de

suelos

presentes,

sus

espesores

y

permeabilidades, localizando la profundidad del estrato permeable y del nivel freático, situando sus máximos y mínimos a lo largo del año. Además, es necesario repasar la situación de los acuíferos, su nivel de protección y los aprovechamientos existentes para usos potables o no potables. Así, dependiendo de las condiciones del terreno del emplazamiento, se comprobará si es posible la opción de infiltrar el agua efluente directamente para la recarga de acuíferos. En caso de no ser posible la infiltración al terreno, se analizará la información disponible sobre el abastecimiento de agua y drenaje de la zona de actuación. Se identificarán usos no potables en las proximidades, como por ejemplo el riego de jardines o la limpieza de calles, y se estimarán los volúmenes de agua necesarios para satisfacer dichos consumos. Además, se debe comprobar el estado de saturación del sistema de drenaje de pluviales de la zona, identificando problemas - 132 -

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existentes y analizando posibles puntos de conexión diferida. Con esta información, se debe comprobar cuál de las dos opciones restantes de gestión del agua efluente es la más adecuada: almacenamiento para reutilización o drenaje subterráneo diferido. Una vez comprobada la elección del tipo de gestión del agua efluente, se deben diseñar las capas inferiores del firme permeable a tal efecto. En todos los casos se debe asegurar una permeabilidad creciente con la profundidad a partir del pavimento permeable, siendo los geotextiles de filtro y separación los principales puntos de comprobación. Estos geotextiles deben tener una abertura de poro y una permeabilidad adecuadas. Respecto a la capa subbase, su espesor será el necesario para albergar la diferencia de volumen entre el afluente y el efluente durante un determinado periodo de tiempo. Este espesor será mayor o menor en función de la porosidad del material, que se puede considerar en el rango 30-40% para capas granulares, y en torno al 90% para estructuras de plástico. Por último, para las opciones sin infiltración, el volumen de la subbase debe estar perfectamente impermeabilizado, contando el firme con los correspondientes sistemas de bombeo, desagües de fondo y aliviaderos. Comprobación de la durabilidad La durabilidad de un firme permeable está directamente asociada a su capacidad portante, siendo esta la propiedad que le permite soportar las cargas aplicadas sobre él a lo largo del tiempo. Por tanto, el proyecto de un firme permeable no está completo sin la correspondiente comprobación estructural del mismo. Para ello, se deben considerar el tipo y la intensidad del tráfico en las distintas zonas en las que se vayan a aplicar firmes permeables. Todo ello previendo cualquier modificación futura que pudiese darse. Actualmente, las aplicaciones de los firmes permeables se realizan en espacios urbanos que deben soportar niveles de tráfico ligeros: intensidades medias diarias (IMD) de vehículos pesados inferiores a 50. Las correspondientes categorías de tráfico serían, según la norma para carreteras 6.1-IC (Instrucción de carreteras, 2003): T41 y T42. O bien, adoptando la clasificación de tráficos urbanos propuesta por Manchón et al. (2000) en sus recomendaciones para el proyecto y diseño del viario urbano: D, E, F y G (tráfico peatonal). Así, por ejemplo, en los aparcamientos de superficie situados a las afueras de las ciudades, podría considerarse una IMD estimada de 10 vehículos pesados al día. Para soportar estas solicitaciones, las resistencias de los materiales de construcción y los espesores de las distintas capas del firme permeable deben ser adecuados. Así, el primer paso es comprobar la calidad de la explanada, parámetro fundamental para asegurar la correcta capacidad portante del conjunto del firme. En todos los casos, la explanada debe ofrecer un soporte mínimo con un CBR mayor de 5, debiendo aumentar esta exigencia al aumentar el tráfico considerado. Respecto a las capas base y subbase, estas deben asegurar una correcta trasmisión de las cargas a la explanada, bien mediante el empleo de áridos de granulometría lo más continua posible o - 133 -

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de estructuras de plástico con resistencias suficientes. Con todo, los espesores estimados para asegurar la funcionalidad del firme suelen ser superiores a los necesarios desde el punto de vista estructural, tomando como referencia el catálogo de firmes urbanos de Manchón et al. (2000). En caso de ser necesario, es posible reforzar las secciones permeables con geosintéticos o estabilizaciones con cemento, empleando hormigones porosos pobres. Respecto al pavimento permeable, se debe comprobar la adecuación de los materiales empleados para su construcción a las circunstancias del emplazamiento.

Estos

materiales

deben

soportar

los

esfuerzos

tangenciales,

solicitaciones de gran importancia en zonas urbanas originadas principalmente por el frenado y la aceleración de los vehículos. Además, estos materiales deben presentar una probada durabilidad frente a la acción del agua y el posible efecto de los vertidos de hidrocarburos (combustibles, aceites y grasas sobre mezclas bituminosas porosas) o de las sales antihielo (sobre el hormigón poroso). CONCLUSIONES Los firmes permeables pueden considerarse como una cadena de drenaje sostenible completa por sí mismos, pues proporcionan infiltración, captación, transporte y almacenamiento, al permitir controlar en origen la escorrentía superficial, laminando los flujos de aguas pluviales y ofreciendo además un servicio a la sociedad como pavimentos estéticos, cómodos y seguros. El diseño de los firmes permeables debe realizarse partiendo de una completa recogida de información para asegurar la máxima adecuación a su ubicación. Con toda la información disponible se debe ajustar la tipología más adecuada de firme permeable, se debe diseñar su funcionalidad y comprobar su durabilidad. Además, los firmes permeables deben ejecutarse con el mayor control de calidad posible, asegurando un mantenimiento adecuado a lo largo del tiempo para maximizar su vida útil. AGRADECIMIENTOS El trabajo en que se fundamenta esta ponencia corresponde a la realización del proyecto de investigación “Desarrollo de nuevas estructuras de firmes filtrantes biodegradantes de hidrocarburos (FIDICA)” financiado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología con fondos del PGE (Presupuesto General del Estado) y del FEDER (Fondo Europeo de Desarrollo Regional), siendo la referencia del proyecto REN200305278/TECNO.

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