Uso de Pavimentos Permeables

Bonifacio Fernandez L. – Dpto.de Ingeniería Hidráulica y Ambiental, PUC

El desarrollo urbano de bajo impacto nace como solución a la alteración que la urbanización tradicional produce sobre la hidrología y el medio ambiente, debido fundamentalmente a la imper-meabilización del terreno. La solución basada en colectores de aguas lluvias no toma en consideración este hecho. Los pavimentos permeables, muy usados en otras partes del mundo, son una alternativa que está tomando forma en Chile debido al desarrollo de nuevos productos disponibles para la industria de la construcción. El uso de estos productos en los nuevos desarrollos inmobiliarios puede generar un importante beneficio social y privado.

Urbanizaciones de Bajo Impacto Hidrológico y Ambiental

El proceso de urbanización tradicional tiene importantes efectos sobre las aguas lluvias en una ciudad, principalmente debido a la disminución de la capacidad de infiltración y de almacenamiento, y a la eliminación de los cauces naturales de escurrimiento. También aparecen contaminantes asociados a la actividad urbana como hidrocarburos y metales, que son arrastrados por el agua, contribuyendo significativamente a aumentar la contaminación difusa.
Estos cambios producen un impacto negativo en la hidrología natural y el medio ambiente. Se dañan cauces naturales y ecosistemas, y las inundaciones son más frecuentes, rápidas y severas. Todo esto se intensifica si la ciudad crece sin preocuparse del impacto que ella misma genera. Las soluciones necesarias para enfrentar estas consecuencias son caras y no siempre efectivas.
En la Figura 1 se muestra el impacto de la impermeabilización de una zona en Santiago, en términos de la frecuencia anual de caudales máximos generados por una lluvia. Por ejemplo, un caudal de
10 L/s/ha en una urbanización con 90% de área impermeable, se produce en promedio 6 veces por año, o sea 12 veces más frecuente que para el caso de una impermeabilidad del 10%.
Según la experiencia de países pioneros en materia de control de aguas lluvias, es fundamental abordar el problema en la etapa de diseño de la urbanización, buscando mantener las condiciones naturales previas. Esto ha generado un nuevo concepto en materias de planificación y diseño de urbanizaciones, que ha dado origen a las llamadas Urbanizaciones de Bajo Impacto (Low Impact Development), y cuyo principal criterio es minimizar las áreas impermeables que generan escurrimiento. Para esto, la urbanización se piensa de manera diferente, se mantiene y protege la red de drenaje natural y se usan técnicas que potencian la infiltración, el almacenamiento temporal y la desconexión de zonas impermeables.

Pavimentos Permeables como Técnica de Solución

Una de las alternativas técnicas de mayor atractivo para el desarrollo de urbanizaciones de bajo impacto hidrológico, es la utilización de pavimentos permeables. Esta solución tiene la gran ventaja que no requiere construir una obra especial para reducir la escorrentía, sino que basta con cambiar el tipo de elementos utilizados. Los pavimentos permeables, además de brindar el mismo servicio que los pavimentos tradicionales, en una gran cantidad de aplicaciones, contribuyen a reducir el área efectivamente impermeable de la urbanización. La idea básica es que no todo lo que se necesita pavimentar tiene que impermeabilizarse.
Con la utilización de pavimentos permeables se consigue recargar los acuíferos y reducir el volumen y el caudal máximo de escorrentía, provocado por las lluvias. También se remueven algunos contaminantes, mejorando la calidad del escurrimiento.

Pavimento de Hormigón Permeable

En el marco del proyecto cofinanciado FONDEF “Sistemas Estandarizados de Drenaje de Aguas Lluvias en Urbanizaciones y Viviendas”, el Centro de Aguas Urbanas de la Universidad Católica de Chile, en conjunto con Empresas Melón S.A., se encuentra desarrollando desde el año 2001 mezclas comercializables de pavimentos permeables de hormigón.
Este producto consiste básicamente en una mezcla especial de hormigón de alta porosidad (Figura 2) y una subbase que requiere de una granulometría especial, que la hace también permeable. Sin embargo, las materias primas necesarias para esta tecnología desarrollada son las mismas que las tradicionales para pavimentos de hormigón.
Este pavimento permeable tiene una resistencia estructural suficiente para muchas aplicaciones típicas del pavimento de hormigón, como estacionamientos, pasajes y veredas.
La metodología de instalación es ligeramente distinta al hormigón tradicional, fundamentalmente porque utiliza un método especial de compactación y porque se debe prevenir el deterioro de la permeabilidad del suelo natural durante la construcción.
El pavimento de hormigón desarrollado tiene una capacidad de infiltración superior a la de cualquier suelo. Esta capacidad es más que suficiente para absorber toda la lluvia que cae sobre él. Una superficie de pavimento permeable podría captar el agua de una zona aledaña, aunque no es recomendable que ésta sea superior a 3 veces su tamaño. De este modo se minimiza la colmatación del pavimento, debido a los sedimentos arrastrados por el escurrimiento, que disminuyen la porosidad y por ende la infiltración.
Se pueden aplicar en cualquier tipo de suelo, incluso en aquellos con baja permeabilidad. Su instalación permite o bien infiltrar el agua directamente al suelo o almacenarla en la subbase y después drenarla a otro lugar. Existe una instalación piloto en el Campus San Joaquín de la Universidad Católica (Figura 3), construida en Mayo del 2003, que consiste en una zona de estacionamiento. Se monitorearon lluvias y caudales durante el invierno del 2003, no observándose escurrimiento superficial para ninguna de las lluvias registradas.

Adoquines para Pavimento Permeable

De igual forma, se pueden obtener pavimentos permeables mediante pavimentos de adoquines. También, como parte del proyecto FONDEF mencionado anteriormente, el Centro de Aguas Urbanas junto a la Empresa de Prefabricados de Hormigón Grau S.A., están trabajando en la introducción al mercado nacional de adoquines para pavimento permeable.
La particularidad del adoquín es que tiene una geometría tal que una vez instalado deja intersticios entre adoquines, sin perder por ello la trabazón, la rigidez y la fricción necesaria para la estabilidad del pavimento. Los intersticios entre adoquines, que son los que proveen de permeabilidad al pavimento, son rellenados con gravilla fina.
Bajo los adoquines se instala una cama de gravilla fina o arena gruesa de algunos centímetros de espesor (3-7), de modo que permita la infiltración y el almacenamiento y provean de una superficie lisa de apoyo. La subbase es de granulometría gruesa y homogénea, que también permita la infiltración y el almacenamiento (Figura 4).
Una instalación típica de pavimentos permeables de adoquines, tiene un porcentaje de intersticios del 10% del área total. Esto es suficiente para que el pavimento en su conjunto no produzca escurrimiento durante las lluvias. Si bien es posible que la capacidad de infiltración del pavimento disminuya con el tiempo debido a la colmatación con finos de la gravilla de los intersticios, la recuperación es relativamente sencilla. Sin embargo, para evitar la colmatación, al igual que en los pavimentos permeables de hormigón, es recomendable restringir el área aportante.
En la Figura 5, se presentan algunas imágenes de la primera instalación realizada en el centro de eventos Espacio Riesco, en Octubre del 2003.

Beneficio Social y Privado Esperado

Los pavimentos permeables pueden generar un importante beneficio social, debido a la contribución de estos a mantener las condiciones naturales de una zona. La experiencia en otros países ha mostrado que, de ser así, el control de las inundaciones se consigue con mantener la red de drenaje natural, sin tener que construir grandes colectores. Si en el diseño de nuevas urbanizaciones se consideraran criterios de mínimo impacto, en el futuro tendríamos una ciudad atravesada por muchas quebradas naturales incorporadas armónicamente a la urbanización, en la que no sería necesario invertir en soluciones costosas como los grandes colectores, que no aseguran su efectividad en el tiempo, debido al constante crecimiento de la ciudad.
Las nuevas urbanizaciones deben contar con un sistema de drenaje como parte de la red secundaria. En Chile la red secundaria -formada principalmente por elementos de conducción- se diseña para un caudal máximo calculado en base a la impermeabilidad de la nueva urbanización y las lluvias máximas de la zona, que ocurren cada cierta cantidad de años. El pavimento permeable disminuye la imper-meabilidad efectiva de una urbanización, con lo que se reduce el caudal máximo de diseño y por lo mismo diminuye el tamaño y costo de la red secundaria, generando un ahorro en la inversión necesaria para urbanizar el terreno. Una estimación preliminar realizada en base al costo típico de obras de la red secundaria en Santiago, y a la metodología habitual de cálculo de parámetros de diseño, indica que si se consigue disminuir en un 10% la imper-meabilidad en una nueva urbanización, el costo de su red secundaria de drenaje puede disminuir hasta en un 20%. A ello habría que agregar la reducción de costos de la red principal.