Las superficies de pavimento permeable están hechas de un material poroso que permite que el agua de lluvia fluya a través de él o de bloques no porosos espaciados de modo 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 permeable pueden estar compuestas de: hormigón permeable , asfalto poroso, adoquines o adoquines entrelazados. [1] A diferencia de los materiales de pavimento impermeables tradicionales , como el hormigón y el asfalto, los sistemas de pavimento permeable permiten que el agua de lluvia se filtre a través del pavimento y hacia las capas de agregado y/o el suelo que se encuentran debajo. Además de reducir la escorrentía superficial, los sistemas de pavimento permeable pueden atrapar sólidos suspendidos, filtrando así los contaminantes del agua de lluvia. [2]
El pavimento permeable se utiliza comúnmente en carreteras, caminos y estacionamientos sujetos a tráfico vehicular ligero, como ciclovías , carriles de acceso de servicio o de emergencia, arcenes de carreteras y aeropuertos, y aceras y caminos de acceso residenciales.
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Las soluciones permeables pueden basarse en superficies porosas de asfalto y hormigón, adoquines de hormigón (sistemas de pavimento de hormigón entrelazado permeable, PICP) o adoquines de césped, rejillas y geoceldas a base de polímeros. Los pavimentos porosos, como el hormigón permeable y el asfalto permeable, son más adecuados para áreas urbanizadas que ven un tráfico vehicular más frecuente, mientras que los adoquines de hormigón, las rejillas y las geoceldas son más adecuados para el tráfico vehicular ligero, los senderos para peatones y ciclistas y los estacionamientos de desbordamiento. [3] Los adoquines de hormigón permeable permiten que el agua se filtre y se filtre a través de los adoquines y en las capas de agregado y/o el suelo que se encuentran debajo. Los adoquines de hormigón impermeable instalados con un amplio espacio vacío entre cada adoquín funcionan de la misma manera que los adoquines de hormigón permeable, ya que permiten que el agua de lluvia se drene en los huecos entre cada adoquín, ya sea llenos de agregado grueso o vegetación, a una capa base de piedra y/o suelo para la infiltración y el filtrado en el sitio. [4] Los sistemas de adoquines celulares o rejillas de césped a base de polímeros brindan refuerzo de carga para superficies sin pavimentar de grava o césped.
Los adoquines de césped, las rejillas de refuerzo de césped de plástico (PTRG) y las geoceldas ( sistemas de confinamiento celular ) son sistemas de celdas y rejillas tridimensionales en forma de panal, hechos de plástico HDPE de paredes delgadas u otras aleaciones de polímeros. Estos proporcionan refuerzo de césped, estabilización del suelo y retención de grava. La estructura tridimensional refuerza el relleno y transfiere cargas verticales desde la superficie, distribuyéndolas sobre un área más amplia. La selección del tipo de rejilla celular depende en cierta medida del material de la superficie, el tráfico y las cargas. Las rejillas celulares se instalan sobre una capa base preparada de piedra de granulometría abierta (mayor espacio entre huecos) o piedra artificial (más resistente). La capa superficial puede ser grava compactada o tierra vegetal sembrada con césped y fertilizante. Además del soporte de 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 los nuevos crecimientos suburbanos, los pavimentos porosos protegen las cuencas hidrográficas al retrasar y filtrar el flujo de las crecidas. En las zonas y ciudades ya edificadas, la reurbanización y la reconstrucción son oportunidades para implementar prácticas de gestión de aguas pluviales. Los pavimentos permeables son un componente importante del Desarrollo de Bajo Impacto (LID, por sus siglas en inglés), 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 sustentable (SuDS, por sus siglas en inglés) 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 si se necesita un sistema de drenaje subterráneo.
Se ha demostrado que las superficies pavimentadas permeables son eficaces para controlar la escorrentía de las superficies pavimentadas y recargar los acuíferos subterráneos. [6] [7] Los grandes volúmenes de escorrentía urbana provocan una grave erosión y sedimentación en los cuerpos de agua superficiales . Los adoquines permeables proporcionan una superficie de suelo sólida, lo suficientemente fuerte como para soportar cargas pesadas, como vehículos grandes, al mismo tiempo que 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 riberas de los arroyos, y mantener los caudales base en los ríos para mantener los ecosistemas autosostenibles. Los adoquines permeables también combaten la erosión que se produce cuando la hierba está seca o muerta, reemplazando las áreas cubiertas de hierba en entornos suburbanos y residenciales. [9] El objetivo es controlar las aguas pluviales en la fuente, 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 permeable capturan el agua de lluvia en el suelo o la base de agregado debajo de la carretera o camino, y posteriormente tratan la escorrentía a través de la percolación , lo que permite que el agua se infiltre, lo que favorece la recarga de las aguas subterráneas o contiene las aguas pluviales para que se liberen de nuevo 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 las aguas subterráneas . [10] En áreas donde la infiltración no es posible debido a condiciones inadecuadas del suelo, los pavimentos permeables se utilizan en el modo de atenuación donde el agua se retiene en el pavimento y se libera lentamente a los sistemas de aguas superficiales entre eventos de tormenta. [10]
Los pavimentos permeables pueden proporcionar a los árboles urbanos el espacio de raíces que necesitan para crecer hasta alcanzar su tamaño máximo. Una base de pavimento de "suelo estructural" combina agregado estructural con suelo; una superficie porosa permite la entrada de aire y agua vitales a la zona de raíces. Esto integra una ecología saludable y ciudades prósperas, con la cubierta de árboles vivos por encima, el tráfico de la ciudad en el suelo y las raíces de los árboles vivos por debajo. Los beneficios de los pavimentos permeables en 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 las prácticas de construcción compactan los materiales antes de instalar los pavimentos permeables. [11] [12]
Los resultados de las investigaciones indican que el uso de pavimentos permeables y con un albedo elevado (reflectivos) tiene el potencial de aliviar los efectos de isla de calor cerca de la superficie y mejorar la calidad del aire, al mismo tiempo que mejora potencialmente el confort térmico humano . En comparación con los pavimentos impermeables, los pavimentos permeables exhiben un impacto térmico mínimo en el aire cerca de la superficie debido a su capacidad de intercambio de calor. [13]
Los pavimentos permeables están diseñados para reemplazar las áreas impermeables efectivas (EIAs), pero se pueden utilizar, en algunos casos, para gestionar las aguas pluviales de otras superficies impermeables en el lugar. [14] El uso de esta técnica debe ser parte de un sistema general de gestión de aguas pluviales en el lugar y no reemplaza a otras técnicas.
Durante las grandes tormentas, el nivel freático debajo del pavimento poroso puede elevarse a un nivel más alto, lo que impide que la precipitación sea absorbida por el suelo. Una parte adicional del agua se almacena en la base de roca drenante triturada o nivelada abierta, y permanece allí hasta que la subrasante pueda absorber el agua. En el caso de los suelos arcillosos u otros suelos con poco o ningún drenaje, es importante aumentar la profundidad de la base de roca drenante triturada para permitir una capacidad adicional para el agua mientras espera ser infiltrada.
La escorrentía en algunos usos del suelo puede contaminarse, donde las concentraciones de contaminantes exceden las que se encuentran típicamente 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 al potencial de contaminación de las aguas subterráneas. Se debe evitar que toda la escorrentía contaminada ingrese a los sistemas de drenaje pluvial municipales mediante el uso de las mejores prácticas de gestión (BMP) para la industria o actividad específica. [15]
Las fuentes de referencia difieren en cuanto a si los volúmenes y pesos de tráfico bajos o medios son apropiados para los 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, a veces se cita el pavimento poroso como inadecuado. Sin embargo, dada la variabilidad de los productos disponibles, el creciente número de instalaciones existentes en América del Norte y la investigación dirigida tanto por los fabricantes como por las agencias de usuarios, la gama de aplicaciones aceptadas parece estar ampliándose. [16] Algunas empresas de pavimentadoras de hormigón han desarrollado productos específicamente para aplicaciones industriales. Existen ejemplos prácticos en los cuarteles de bomberos, los estacionamientos de complejos comerciales concurridos y en carreteras públicas y privadas, incluidas las 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 que drena hacia el pavimento supera una pendiente del 20 por ciento, cuando el pavimento se encuentra en pendiente descendente respecto de los edificios o cuando los cimientos tienen drenaje entubado en sus pies. La clave es garantizar que el drenaje de otras partes de un sitio se intercepte y se trate por separado en lugar de dirigirse hacia superficies permeables. [ cita requerida ]
Los climas fríos pueden presentar desafíos especiales. La sal de la carretera contiene cloruros que podrían migrar a través del pavimento poroso hacia las aguas subterráneas. Las palas quitanieves podrían atrapar los bordes de los bloques de adoquines de hormigón 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, causando levantamiento por congelación. Otro problema es el daño por desconchado , que ocurre exclusivamente en el pavimento de hormigón poroso debido a la aplicación de sal durante la temporada de invierno. Por lo tanto, se sugiere el pavimento poroso para climas más cálidos. Sin embargo, otros materiales han demostrado ser efectivos, incluso reduciendo los costos de mantenimiento invernal al preservar la sal en el propio pavimento. Esto también reduce la cantidad de escorrentía de aguas pluviales que está contaminada con cloruros de sal. [18] El hormigón permeable y el asfalto diseñados para reducir el levantamiento por congelación y el daño por desconchado se han utilizado con éxito en Noruega y New Hampshire . [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 de costos entre superficies impermeables convencionales y superficies permeables dadas las variables como la vida útil, la ubicación geográfica, el tipo de sistema de pavimentación permeable y los factores específicos del sitio. Algunas estimaciones indican que el costo de la pavimentación permeable es aproximadamente un tercio más caro que el de la pavimentación impermeable convencional. [20] Sin embargo, el uso de pavimentación permeable puede reducir el costo de proporcionar BMP de 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 de no reducir los volúmenes de aguas pluviales y la contaminación en el sitio históricamente se han ignorado o asignado a otros grupos (parques del gobierno local, obras públicas y presupuestos de restauración ambiental, pérdidas de pesca, etc.). Los sistemas de pavimentación permeable, específicamente los adoquines de hormigón permeable, han demostrado beneficios de costos significativos después de que se realizó 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 pavimentos permeables, especialmente aquellos con superficies porosas, requieren mantenimiento para mantener los poros libres de agregados finos para no obstaculizar la capacidad de los sistemas de infiltrar aguas pluviales. La frecuencia de 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 pavimentos permeables se realiza mediante excavadoras de succión , que se utilizan alternativamente para la excavación en áreas sensibles y, por lo tanto, se están volviendo cada vez más comunes. Si el mantenimiento no se realiza de manera regular, los pavimentos porosos pueden comenzar a funcionar más como superficies impermeables. [3] Con sistemas de pavimentos más avanzados, los niveles de mantenimiento necesarios se pueden reducir en gran medida, los pavimentos de vidrio ligado elastomérico requieren menos mantenimiento que los pavimentos de hormigón regulares, ya que el pavimento ligado con vidrio tiene un 50% más de espacio vacío.
Los sistemas de rejilla de plástico, si se seleccionan e instalan correctamente, se están volviendo cada vez más populares entre el personal de mantenimiento del gobierno local debido a la reducción en los esfuerzos de mantenimiento: menor migración de grava y supresión de malezas en entornos de parques públicos.
Algunos productos de pavimento permeable son propensos a sufrir daños por un uso inadecuado, como cuando los conductores rompen parches de los sistemas de rejilla de plástico y grava al conducir por estacionamientos remotos durante la noche. El daño no es difícil de reparar, pero puede verse desagradable mientras tanto. Los adoquines de césped requieren riego adicional 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 solo una cuestión de estética, puede influir en el apoyo público a este tipo de pavimento permeable.
Los adoquines de hormigón permeables tradicionales tienden a perder su color en un tiempo relativamente corto, lo que puede resultar 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 cumplirse estrictamente. Nueve familias diferentes de materiales para pavimentos porosos presentan ventajas y desventajas distintivas para aplicaciones específicas. A continuación se presentan algunos ejemplos:
El hormigón permeable está ampliamente disponible, puede soportar el tráfico 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 que utiliza sistemas de rejilla estructural para contener y estabilizar la grava o el césped. Estas rejillas vienen en una variedad de formas y tamaños según el uso; desde caminos hasta estacionamientos comerciales. Estos sistemas se han utilizado con facilidad en Europa durante más de una década, pero están ganando popularidad en América del Norte debido a los requisitos del gobierno para que muchos proyectos cumplan con los estándares de construcción ambiental LEED . Los sistemas de rejilla de plástico también son populares entre los propietarios de viviendas 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, la arena y el césped migren lateralmente. [23]
El asfalto poroso se produce y se 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 grandes y de un solo tamaño restantes 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 utilizar un aglutinante asfáltico modificado con polímeros. [24] Generalmente, los pavimentos de asfalto poroso se diseñan con un depósito subterráneo que retiene el agua que pasa a través del pavimento, lo que permite que se evapore y/o se filtre lentamente hacia los suelos circundantes. [25] [26]
Las capas de fricción de granulometría abierta (OGFC, por sus siglas en inglés) son capas de asfalto poroso que se utilizan en las carreteras para mejorar la seguridad de la conducción al eliminar el agua de la superficie. Estas capas utilizan un diseño de mezcla de granulometría abierta para la capa superior de asfalto. A diferencia de un pavimento de asfalto poroso de profundidad completa, las OGFC no drenan el agua hacia la base del pavimento. En cambio, permiten que el agua se filtre entre 3/4 y 1,5 pulgadas superiores del pavimento y luego se drene hacia el costado de la carretera. Esto puede mejorar las características de fricción de la carretera y reducir la salpicadura de la carretera. [27]
Otra alternativa es el agregado de un solo tamaño sin ningún aglutinante, por ejemplo, grava suelta o gravilla. Aunque solo se puede utilizar de forma segura en aceras y lugares con poco tráfico y velocidad, por ejemplo, aparcamientos y caminos de acceso, su área de acumulación potencial es grande. [ cita requerida ]
El césped poroso , si se construye adecuadamente, se puede utilizar para estacionamientos ocasionales, como el que se encuentra en iglesias y estadios. Se pueden utilizar rejillas de refuerzo de césped de plástico para soportar la mayor 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 entrelazados permeables son unidades de hormigón con espacios abiertos y permeables entre las unidades. [28] : 2 Proporcionan un aspecto arquitectónico y pueden soportar tanto tráfico ligero como pesado, en particular los adoquines de hormigón entrelazados, excepto en carreteras de gran volumen o alta velocidad. [30] Algunos productos están recubiertos de polímero y tienen una cara completamente porosa.
Los pavimentos permeables de ladrillos de arcilla 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 se filtre a través de las juntas [ cita requerida ] .
El pavimento aglomerado con resina es una mezcla de aglutinante de resina y agregado. Se utiliza resina transparente para recubrir por completo 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, pero dejando espacios vacíos para que el agua se filtre. El pavimento aglomerado con resina proporciona una superficie resistente y duradera que es adecuada para el tráfico peatonal y vehicular en aplicaciones como senderos, caminos de acceso, estacionamientos y carreteras de acceso [ cita requerida ] .
El granito descompuesto estabilizado es una mezcla de un aglutinante sin resina y 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 que es adecuada para el tráfico peatonal y vehicular en aplicaciones como senderos, caminos de acceso, estacionamientos y vías de acceso. La superficie cumple con la ADA y se puede pintar. [ cita requerida ] .
Pavimento poroso de vidrio reciclado ligado elastoméricamente que consiste en unir vidrio postconsumo procesado con una mezcla de resinas, pigmentos, granito y agentes aglutinantes. [ cita requerida ] Aproximadamente el 75 por ciento del vidrio en los EE. UU. se desecha en vertederos. [31] [32]
El pavimento permeable de madera es un material de construcción natural y sostenible. Los arquitectos y paisajistas que se decantan por los adoquines permeables descubrirán que algunos tipos de maderas duras muy duraderas (por ejemplo, la acacia negra) son un material eficaz para adoquines permeables. Los bloques de adoquines de madera hechos de acacia negra proporcionan una superficie altamente permeable y duradera que durará décadas debido a las características de la madera. [33] Los adoquines de madera de acacia negra superan las 10,180 PSI ( libras por pulgada cuadrada ) y tienen una dureza Janka de 1700 lbf. [34] Son adecuados para el tráfico peatonal y vehicular en forma de senderos y caminos de acceso y se colocan sobre cimientos permeables. [35]
Prácticas de gestión de aguas pluviales relacionadas con las carreteras:
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