Las superficies de pavimento permeables están hechas de un material poroso que permite que el agua de lluvia fluya a través de él o de bloques no porosos espaciados para que el agua pueda fluir entre los espacios. El pavimento permeable también puede incluir una variedad de técnicas de pavimentación para carreteras, estacionamientos y pasarelas peatonales. Las superficies de pavimento permeables pueden estar compuestas por: hormigón permeable , asfalto poroso, adoquines o adoquines entrelazados. [1] A diferencia de los materiales de pavimentación impermeables tradicionales , como el hormigón y el asfalto, los sistemas de pavimentación permeables permiten que el agua de lluvia se filtre y se infiltre a través del pavimento y en las capas de agregado y/o el suelo debajo. Además de reducir la escorrentía superficial, los sistemas de pavimentación permeables pueden atrapar sólidos suspendidos, filtrando así los contaminantes de las aguas pluviales. [2]
El pavimento permeable se utiliza comúnmente en carreteras, caminos y estacionamientos sujetos a tráfico de vehículos ligeros, como carriles para bicicletas , carriles de servicio o acceso de emergencia, arcenes de carreteras y aeropuertos, y aceras y caminos residenciales.
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Las soluciones permeables pueden basarse en superficies porosas de asfalto y hormigón, adoquines de hormigón (sistemas de pavimentación de hormigón entrelazados permeables – PICP) o adoquines, rejillas y geoceldas de césped a base de polímeros. Los pavimentos porosos, como el concreto permeable y el asfalto permeable, son más adecuados para áreas urbanizadas que tienen un tráfico vehicular más frecuente, mientras que los adoquines, rejillas y geoceldas de concreto son más adecuados para el tráfico vehicular ligero, vías para peatones y ciclistas y estacionamientos desbordados. [3] Los adoquines de concreto permeables permiten que el agua se filtre y se infiltre a través de los adoquines y hacia las capas de agregado y/o el suelo debajo. Los adoquines de concreto impermeables instalados con un amplio espacio vacío entre cada adoquín funcionan de la misma manera que los adoquines de concreto permeables, ya que permiten que el agua de lluvia drene hacia los huecos entre cada adoquín, ya sea llenos de agregado grueso o vegetación, a una capa base de piedra y/o tierra. para infiltración y filtrado in situ. [4] Los sistemas de adoquines celulares o rejillas de césped a base de polímeros proporcionan refuerzo de carga para superficies no pavimentadas de grava o césped.
Los adoquines de césped, las rejillas plásticas de refuerzo de césped (PTRG) y las geoceldas ( sistemas de confinamiento celular ) son sistemas celulares de rejilla 3D en forma de panal, hechos de plástico HDPE de paredes delgadas u otras aleaciones de polímeros. Estos proporcionan refuerzo del césped, estabilización del suelo y retención de grava. La estructura 3D refuerza el relleno y transfiere cargas verticales desde la superficie, distribuyéndolas en un área más amplia. La elección del tipo de red celular depende en cierta medida del material de la superficie, del tráfico y de las cargas. Las rejillas celulares se instalan sobre una capa base preparada de piedra de nivel abierto (mayor espacio entre huecos) o piedra de ingeniería (más resistente). La capa superficial puede ser grava compactada o tierra vegetal sembrada con pasto y fertilizante. Además de soportar la carga, la rejilla celular reduce la compactación del suelo para mantener la permeabilidad, mientras que las raíces mejoran la permeabilidad debido a sus canales radiculares. [5]
En el nuevo crecimiento suburbano, los pavimentos porosos protegen las cuencas hidrográficas retrasando y filtrando el flujo de oleada. En áreas y pueblos urbanizados existentes, el redesarrollo y la reconstrucción son oportunidades para implementar prácticas de gestión de aguas pluviales. El pavimento permeable es un componente importante en el Desarrollo de Bajo Impacto (LID), un proceso de desarrollo de tierras en los Estados Unidos que intenta minimizar los impactos en la calidad del agua y el concepto similar de sistemas de drenaje sostenibles (SuDS) en el Reino Unido.
La capacidad de infiltración del suelo nativo es una consideración de diseño clave para determinar la profundidad de la roca base para el almacenamiento de aguas pluviales o para determinar si se necesita un sistema de drenaje subterráneo.
Se ha demostrado que las superficies de pavimentación permeables son eficaces para gestionar la escorrentía de las superficies pavimentadas y recargar los acuíferos subterráneos. [6] [7] Grandes volúmenes de escorrentía urbana provocan una grave erosión y sedimentación en las masas de agua superficiales . Los adoquines permeables proporcionan una superficie de suelo sólida, lo suficientemente fuerte como para soportar cargas pesadas, como vehículos grandes, y al mismo tiempo permiten que el agua se filtre a través de la superficie y llegue a los suelos subyacentes, imitando la absorción natural del suelo. [8] Pueden reducir las inundaciones río abajo y la erosión de las orillas de los arroyos, y mantener los flujos base en los ríos para mantener los ecosistemas autosostenibles. Los adoquines permeables también combaten la erosión que se produce cuando el césped está seco o muerto, reemplazando las áreas con césped en entornos suburbanos y residenciales. [9] El objetivo es controlar las aguas pluviales en su origen, reducir la escorrentía y mejorar la calidad del agua filtrando los contaminantes en las capas subterráneas. [3]
Para controlar los contaminantes que se encuentran en la escorrentía superficial , las superficies de pavimento permeables capturan el agua de lluvia en el suelo o la base agregada debajo del camino o camino, y posteriormente tratan la escorrentía mediante percolación , lo que permite que el agua se infiltre, apoyando la recarga del agua subterránea o conteniendo el agua de lluvia que se liberará. nuevamente a los sistemas municipales de gestión de aguas pluviales después de una tormenta. [10] Los sistemas de pavimento permeable han demostrado ser eficaces para reducir los sólidos suspendidos , la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno y las concentraciones de amonio en el agua subterránea . [10] En áreas donde la infiltración no es posible debido a condiciones inadecuadas del suelo, se utilizan pavimentos permeables en el modo de atenuación donde el agua se retiene en el pavimento y se libera lentamente a los sistemas de agua superficial entre tormentas. [10]
Los pavimentos permeables pueden brindar a los árboles urbanos el espacio para que sus raíces crezcan hasta alcanzar su tamaño completo. Una base de pavimento de "suelo estructural" combina agregado estructural con suelo; una superficie porosa admite aire y agua vitales a la zona de enraizamiento. Esto integra una ecología saludable y ciudades prósperas, con las copas de los árboles vivos arriba, el tráfico de la ciudad en el suelo y las raíces de los árboles vivos debajo. Los beneficios de los permeables sobre el crecimiento de los árboles urbanos no se han demostrado de manera concluyente y muchos investigadores han observado que el crecimiento de los árboles no aumenta si la construcción practica materiales compactos antes de instalar los pavimentos permeables. [11] [12]
Los resultados de la investigación indican que el empleo de pavimento permeable y de alto albedo tiene el potencial de aliviar los efectos de isla de calor cerca de la superficie y mejorar la calidad del aire, al tiempo que también mejora potencialmente el confort térmico humano . En comparación con el pavimento impermeable, el pavimento permeable exhibe un impacto térmico mínimo en el aire cercano a la superficie debido a su capacidad de intercambio de calor. [13]
Los pavimentos permeables están diseñados para reemplazar las Áreas Impermeables Efectivas (EIA), pero pueden usarse, en algunos casos, para gestionar las aguas pluviales de otras superficies impermeables en el sitio. [14] El uso de esta técnica debe ser parte de un sistema general de gestión in situ de aguas pluviales y no reemplaza otras técnicas.
Durante grandes tormentas, el nivel freático debajo del pavimento poroso puede elevarse a un nivel más alto, evitando que la precipitación sea absorbida por el suelo. Un poco de agua adicional se almacena en la base de roca de drenaje triturada o nivelada abierta y permanece hasta que la subrasante pueda absorber el agua. Para suelos arcillosos u otros suelos con bajo o "sin" drenaje, es importante aumentar la profundidad de la base de roca de drenaje triturada para permitir capacidad adicional para el agua mientras espera ser infiltrada.
La escorrentía en algunos usos de la tierra puede contaminarse, donde las concentraciones de contaminantes exceden las que normalmente se encuentran en las aguas pluviales. Estos "puntos calientes" incluyen viveros de plantas comerciales , instalaciones de reciclaje , estaciones de servicio , almacenamiento industrial, puertos deportivos , algunas instalaciones de carga al aire libre , patios de obras públicas, generadores de materiales peligrosos (si los contenedores están expuestos a la lluvia), áreas de servicio, lavado y mantenimiento de vehículos. e instalaciones de limpieza a vapor. Dado que el pavimento poroso es una práctica de infiltración, no debe aplicarse en puntos calientes de aguas pluviales debido a la posibilidad de contaminación del agua subterránea. Se debe evitar que toda la escorrentía contaminada ingrese a los sistemas municipales de drenaje pluvial mediante el uso de mejores prácticas de gestión (BMP) para la industria o actividad específica. [15]
Las fuentes de referencia difieren sobre si los volúmenes y pesos de tráfico bajos o medianos son apropiados para pavimentos porosos debido a la variedad de propiedades físicas de cada sistema. Por ejemplo, alrededor de los muelles de carga de camiones y áreas de alto tráfico comercial, el pavimento poroso a veces se considera inapropiado. Sin embargo, dada la variabilidad de los productos disponibles, el creciente número de instalaciones existentes en América del Norte y la investigación específica tanto de los fabricantes como de las agencias de usuarios, la gama de aplicaciones aceptadas parece estar ampliándose. [16] Algunas empresas de adoquines de hormigón han desarrollado productos específicamente para aplicaciones industriales. Existen ejemplos de trabajo en salas de bomberos, estacionamientos de complejos comerciales concurridos y en vías públicas y privadas, incluidas intersecciones en partes de América del Norte con condiciones invernales bastante severas.
Los pavimentos permeables pueden no ser apropiados cuando el terreno que rodea o drena el pavimento excede una pendiente del 20 por ciento, cuando el pavimento está cuesta abajo desde los edificios o cuando los cimientos tienen tuberías de drenaje en sus pies. La clave es garantizar que el drenaje de otras partes de un sitio sea interceptado y tratado por separado en lugar de dirigirse a superficies permeables. [ cita necesaria ]
Los climas fríos pueden presentar desafíos especiales. La sal para carreteras contiene cloruros que podrían migrar a través del pavimento poroso al agua subterránea. Las hojas quitanieves podrían atrapar los bordes de los bloques de adoquines de concreto u otras instalaciones de bloques, dañando las superficies y creando baches . La arena no se puede utilizar para controlar la nieve y el hielo en superficies porosas porque tapará los poros y reducirá la permeabilidad. [17] Aunque existen modificaciones de diseño para reducir los riesgos, la escorrentía infiltrada puede congelarse debajo del pavimento, provocando heladas. Otro problema es el daño por desconchado , que ocurre exclusivamente en pavimentos de concreto porosos debido a la aplicación de sal durante la temporada de invierno. Por tanto, se sugiere pavimento poroso para climas más cálidos. Sin embargo, otros materiales han demostrado ser eficaces, reduciendo incluso los costes de mantenimiento en invierno al conservar la sal en el propio pavimento. Esto también reduce la cantidad de escorrentía de aguas pluviales contaminadas con cloruros salinos. [18] En Noruega y New Hampshire se ha utilizado con éxito hormigón permeable y asfalto diseñados para reducir las heladas y los daños por desconchado . [19] Además, la experiencia sugiere que se deben tomar medidas preventivas con drenaje rápido debajo de superficies porosas para aumentar la tasa de derretimiento de la nieve sobre el suelo.
Puede resultar difícil comparar los impactos en los costos entre las superficies impermeables convencionales y las superficies permeables dadas variables como la vida útil, la ubicación geográfica, el tipo de sistema de pavimentación permeable y factores específicos del sitio. Algunas estimaciones sitúan el coste de los pavimentos permeables en aproximadamente un tercio más que el de los pavimentos impermeables convencionales. [20] Sin embargo, el uso de pavimento permeable puede reducir el costo de proporcionar BMP para aguas pluviales más grandes o más en el sitio, y estos ahorros deben tenerse en cuenta en cualquier análisis de costos. Además, los costos de impacto ambiental fuera del sitio por no reducir los volúmenes de aguas pluviales y la contaminación en el sitio históricamente han sido ignorados o asignados a otros grupos (parques gubernamentales locales, presupuestos de obras públicas y restauración ambiental, pérdidas de pesca, etc.). Los sistemas de pavimentación permeables, específicamente los adoquines de concreto permeables, han mostrado importantes beneficios en costos después de realizar una evaluación del ciclo de vida , ya que la reducción en el peso total del material necesario para cada unidad se reduce por la naturaleza del diseño poroso. [21]
Los sistemas de pavimentación permeables, especialmente aquellos con superficies porosas, requieren mantenimiento para mantener los poros libres de agregados finos y no obstaculizar la capacidad del sistema para infiltrar aguas pluviales. La frecuencia de la limpieza depende nuevamente de muchos factores específicos del sitio, como el volumen de escorrentía, los sitios vecinos y el clima. A menudo, la limpieza de los sistemas de adoquines permeables se realiza mediante excavadoras de succión , que se utilizan alternativamente para excavar en zonas sensibles y, por tanto, son cada vez más habituales. Si no se realiza un mantenimiento regular, los pavimentos porosos pueden empezar a funcionar más como superficies impermeables. [3] Con sistemas de pavimentación más avanzados, los niveles de mantenimiento necesarios se pueden reducir considerablemente; los pavimentos de vidrio ligados elastoméricamente requieren menos mantenimiento que los pavimentos de hormigón normales, ya que el pavimento ligado con vidrio tiene un 50% más de espacio vacío.
Los sistemas de rejillas de plástico, si se seleccionan e instalan correctamente, se están volviendo cada vez más populares entre el personal de mantenimiento de los gobiernos locales debido a la reducción de los esfuerzos de mantenimiento: reducción de la migración de grava y supresión de malezas en los parques públicos.
Algunos productos de pavimento permeable son propensos a sufrir daños por mal uso, como los conductores que rompen parches de sistemas de rejillas de plástico y grava al "conducir alegremente" en estacionamientos remotos por la noche. El daño no es difícil de reparar, pero mientras tanto puede parecer desagradable. Los adoquines de césped requieren riego suplementario durante el primer año para establecer la vegetación; de lo contrario, es posible que sea necesario volver a sembrarlos. El clima regional también significa que la mayoría de las aplicaciones de césped permanecerán inactivas durante la estación seca. Si bien la vegetación marrón es sólo una cuestión estética, puede influir en el apoyo del público a este tipo de pavimento permeable.
Los tradicionales adoquines de hormigón permeable tienden a perder su color en un tiempo relativamente corto, lo que puede ser costoso de reemplazar o limpiar y se debe principalmente al problema de la eflorescencia .
La instalación de pavimentos porosos no es más difícil que la de pavimentos densos, pero tiene diferentes especificaciones y procedimientos que deben respetarse estrictamente. Nueve familias diferentes de materiales de pavimentación porosos presentan ventajas y desventajas distintivas para aplicaciones específicas. Aquí hay ejemplos:
El hormigón permeable está ampliamente disponible, puede soportar un tránsito frecuente y es universalmente accesible. La calidad del hormigón permeable depende del conocimiento y la experiencia del instalador. [22]
Las rejillas de plástico permiten un sistema 100% poroso utilizando sistemas de rejillas estructurales para contener y estabilizar grava o césped. Estas rejillas vienen en una variedad de formas y tamaños según el uso; desde caminos hasta estacionamientos comerciales. Estos sistemas se han utilizado fácilmente en Europa durante más de una década, pero están ganando popularidad en América del Norte debido a los requisitos gubernamentales para que muchos proyectos cumplan con los estándares de construcción ambientales LEED . Los sistemas de rejillas de plástico también son populares entre los propietarios debido a su menor costo de instalación, facilidad de instalación y versatilidad. El diseño ideal para este tipo de sistema de rejilla es un sistema de celdas cerradas, que evita que la grava/arena/césped migre lateralmente. [23]
El asfalto poroso se produce y coloca utilizando los mismos métodos que el hormigón asfáltico convencional ; se diferencia en que los agregados finos (pequeños) se omiten de la mezcla asfáltica. Las partículas de agregado restantes, grandes y de un solo tamaño, dejan huecos abiertos que le dan al material su porosidad y permeabilidad. Para garantizar la resistencia del pavimento, se puede agregar fibra a la mezcla o se puede usar un aglutinante asfáltico modificado con polímeros. [24] Generalmente, los pavimentos asfálticos porosos están diseñados con un depósito subterráneo que retiene el agua que pasa a través del pavimento, permitiéndole evaporarse y/o filtrarse lentamente hacia los suelos circundantes. [25] [26]
Las capas de fricción de pendiente abierta (OGFC) son una capa de superficie de asfalto poroso que se utiliza en las carreteras para mejorar la seguridad en la conducción al eliminar el agua de la superficie. Estos utilizan un diseño de mezcla de gradación abierta para la capa superior de asfalto. A diferencia de un pavimento asfáltico poroso en toda su profundidad, los OGFC no drenan el agua a la base del pavimento. En cambio, permiten que el agua se infiltre entre ¾ y 1,5 pulgadas superiores del pavimento y luego drene hacia el costado de la carretera. Esto puede mejorar las características de fricción de la carretera y reducir las salpicaduras. [27]
Otra alternativa es árido de un solo tamaño sin aglutinante, por ejemplo grava suelta o gravilla. Aunque sólo se puede utilizar de forma segura en pasarelas y entornos de muy baja velocidad y poco tráfico, por ejemplo, aparcamientos y accesos, su área acumulativa potencial es grande. [ cita necesaria ]
El césped poroso , si se construye adecuadamente, se puede utilizar para estacionamientos ocasionales como el de iglesias y estadios. Se pueden utilizar rejillas de refuerzo de césped de plástico para soportar el aumento de carga. [28] : 2 [29] El césped vivo transpira agua, contrarrestando activamente la "isla de calor" con lo que parece ser un césped verde abierto.
Los pavimentos de hormigón permeables entrelazados son unidades de hormigón con espacios abiertos y permeables entre las unidades. [28] : 2 Dan una apariencia arquitectónica y pueden soportar tanto el tráfico ligero como el pesado, particularmente los adoquines de hormigón entrelazados, excepto las carreteras de gran volumen o de alta velocidad. [30] Algunos productos están recubiertos de polímeros y tienen una cara completamente porosa.
Los pavimentos de ladrillos de arcilla permeables son unidades de ladrillos de arcilla cocida con espacios abiertos y permeables entre las unidades. Los adoquines de arcilla proporcionan una superficie duradera que permite que el agua de lluvia penetre a través de las juntas [ cita requerida ] .
El pavimento ligado con resina es una mezcla de aglutinante de resina y agregado. Se utiliza resina transparente para cubrir completamente cada partícula de agregado antes de la colocación. Se utiliza suficiente resina para permitir que cada partícula de agregado se adhiera entre sí y a la base y, al mismo tiempo, deje huecos por los que pase el agua. El pavimento ligado con resina proporciona una superficie resistente y duradera que es adecuada para el tráfico de peatones y vehículos en aplicaciones como caminos, entradas de vehículos, estacionamientos y vías de acceso [ cita requerida ] .
El granito descompuesto estabilizado es una mezcla de un aglutinante sin resina y un agregado (granito descompuesto). El aglutinante, que puede incluir color, se mezcla con el granito descompuesto y la mezcla se humedece antes o después de su colocación. El granito descompuesto estabilizado proporciona una superficie resistente y duradera adecuada para el tráfico de peatones y vehículos en aplicaciones como caminos, entradas de vehículos, aparcamientos y vías de acceso. La superficie cumple con la ADA y se puede pintar. [ cita necesaria ] .
Pavimento poroso de vidrio reciclado ligado elastoméricamente que consiste en unir vidrio post-consumo procesado con una mezcla de resinas, pigmentos, granito y aglutinantes. [ cita necesaria ] Aproximadamente el 75 por ciento del vidrio en los EE. UU. se elimina en vertederos. [31] [32]
El pavimento permeable de madera es un material de construcción natural y sostenible. Los arquitectos y paisajistas que opten por adoquines permeables encontrarán que algunos tipos de maderas duras muy duraderas (por ejemplo, Black Locust) son un material eficaz para adoquines permeables. Los adoquines de madera hechos de Black Locust proporcionan una superficie duradera y altamente permeable que durará décadas debido a las características de la madera. [33] Los adoquines de madera Black Locust Lumber superan los 10,180 PSI ( libras por pulgada cuadrada ) y tienen una dureza Janka de 1,700 lbf. [34] Son adecuados para el tráfico de peatones y vehículos en forma de caminos y accesos y se colocan sobre cimientos permeables. [35]
Prácticas de gestión de aguas pluviales relacionadas con las carreteras:
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