Pavimento cerámico permeable como solución de drenaje sostenible

El diseño tradicional de las infraestructuras de drenaje y saneamiento de los espacios libres de las ciudades se ha basado en la necesidad de captar, dirigir y evacuar las aguas de escorrentía, con el único objetivo de reducir o eliminar el riesgo de inundación. Con la alteración de los ciclos hídricos provocados por el cambio climático y especialmente en algunas zonas geográficas, este enfoque de diseño ha mostrado problemas de funcionamiento, como las sobrecargas de la red en momentos de caudales punta, la imposibilidad de aprovechar y reutilizar el agua de lluvia para el riego, o la contaminación del medio, especialmente en sistemas unitarios.

Foto: ©Milena Villalba

Al mismo tiempo, la abundancia de pavimentos impermeables en las ciudades va en detrimento de las áreas de pavimento blando y por tanto del arbolado, y tiene como consecuencia el excesivo calentamiento de las superficies. En los últimos años, y dentro de la Directiva Marco del Agua (DMA) para la protección de las aguas continentales, las aguas de transición, las aguas costeras y las aguas subterráneas, se ha ido asentando una política de promoción de los usos sostenibles del agua, de respeto al ciclo hidrológico natural, y de minimización del impacto paisajístico del desarrollo urbanístico.

En este contexto, como respuesta a las exigencias normativas y a la demanda social por un nuevo enfoque sostenible y respetuoso con el medio ambiente de la gestión de las aguas de escorrentía, nacen los SUDS o Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible.

Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible

Los SUDS son infraestructuras de drenaje urbano que reproducen el ciclo hidrológico natural previo a la urbanización. Mejoran la calidad de las escorrentías, reduciendo la contaminación y favoreciendo la creación y mantenimiento de espacios para el desarrollo de la flora y la fauna.

El sistema permite además la gestión eficiente y la reutilización del agua de fuentes, riego o limpieza. Las ventajas son evidentes: reducción del caudal de escorrentía, reducción de los contaminantes y mejora de la calidad del agua, reducción del consumo energético y del consumo de agua potable…

Pavimentos permeables drenantes

Dentro de los diferentes sistemas SUDS, los pavimentos permeables drenantes tienen una fácil implantación en el espacio público urbano y resultan muy efectivos. Permiten la penetración del agua hacia una capa inferior granular donde queda almacenada, filtrándose lentamente hacia el sustrato. Proporcionan un suelo apto para la circulación rodada y peatonal, y pueden estar formados por elementos impermeables separados entre sí, de forma que el agua se infiltra entre los huecos, o directamente por materiales permeables, como gravas estabilizadas, o asfalto u hormigón o poroso.

Distintos tipos de pavimentos drenantes: grava y césped reforzado, y adoquín drenante de hormigón con restos de conchas marinas.

Los pavimentos permeables constituyen una de las técnicas SUDS más completas, porque permiten la retención del agua en la base drenante, e incluso su posterior transporte o almacenamiento para su reutilización. Además, pueden ofrecer una serie de procesos de tratamiento del agua, como la biodegradación y la sedimentación, y por tanto un aumento de la calidad de las escorrentías. Su instalación dentro de áreas urbanas es una opción cuando se trata de generar o mantener ecosistemas naturales que requieren cierto nivel de humedad.

Composición constructiva de los distintos tipos de pavimentación permeable: con infiltración total, parcial y sin infiltración.

El proyecto LIFE CERSUDS: Pavimento cerámico permeable

LIFE CERSUDS (Ceramic Sustainable Urban Drainage System), proyecto europeo realizado entre 2016 y 2019 que cuenta con la financiación de la Comisión Europea a través del programa LIFE 2014-2020 de Medio Ambiente y Acción por el Clima, y la colaboración de la Generalitat Valenciana a través del IVACE, ha desarrollado un sistema urbano de drenaje sostenible (SUDS) que utiliza material cerámico de bajo valor comercial como sistema filtrante de pavimentación.

Formación del módulo cerámico a partir del corte en cintas de la baldosa de bajo valor comercial procedente de stock, y ensamblaje mediante adhesivo.

Las piezas de pavimento son bloques modulares de dimensiones 335x65x75 mm, compuestos por siete cintas cerámicas obtenidas del corte de baldosas procedentes de stock de bajo valor. Las cintas se pegan entre sí mediante bandas de adhesivo cementoso tipo C1, y el resultado es un bloque compacto de un peso aproximado de 3,3 kg.

Distribución de las bandas de adhesivo entre las cintas. El agua se infiltra en el espacio entre las cintas.

Bajo la coordinación del Instituto de Tecnología Cerámica (ITC), el proyecto LIFE CERSUDS tiene como objetivo el desarrollo y la validación del sistema, y la producción de una documentación técnica del producto que permita su homologación. En tanto que se trata de un producto experimental fabricado manualmente, para la caracterización técnica de los módulos se ha empleado la normativa aplicable a adoquines de arcilla cocida y la aplicable a la baldosa cerámica. Para la evaluación de determinadas características no contempladas en estas normas, se han empleado métodos de ensayo no normalizados o desarrollados expresamente para este proyecto.

Tabla de características técnicas según la normativa aplicable del módulo cerámico permeable.

Detalle constructivo de la pavimentación drenante.

Para construir una superficie drenante, los adoquines cerámicos se instalan sobre una capa de nivelación de arena, extendida a su vez sobre una base granular, con la interposición entre ambas de una lámina geotextil. En zonas de tráfico rodado, los módulos pueden fijarse con mortero de cemento sobre una solera de hormigón, dejando que la escorrentía circule superficialmente.

Puesta en obra: proyecto demostrador en Benicàssim, Castellón.

El demostrador del proyecto LIFE CERSUDS se ubica en el municipio de Benicàssim (Castellón, España) y consiste en la reurbanización del tramo de la calle Torre de Sant Vicent, comprendido entre las calles Mossén Elíes y Tramontana, en un área de intervención que ocupa 3.209,41 m².

Estado original de la c/ Torre Sant Vicent en Benicàssim.

En el estado original, la calle presentaba una calidad ambiental pobre, con problemas de accesibilidad, espacio insuficiente para peatones y ciclistas, y escaso arbolado y zonas verdes. Una pavimentación impermeable recogía las escorrentías urbanas mediante imbornales puntuales conectados a un colector de pluviales.

Vista general de la ordenación proyectada.

Los autores del proyecto del demostrador han sido los estudios F-VA –Fernandez-Vivancos Architect– y Eduardo de Miguel. El diseño hidráulico del sistema ha sido desarrollado por Sara Perales Momparler de GreenBlueManagement.

El proyecto plantea una nueva sección viaria compuesta por un carril rodado central de un solo sentido de 3,65 m de ancho, carril bici de 2,00 m y dos aceras peatonales laterales, una de 1,35 m y otra de 3,00 m. Se ha planteado una solución de plataforma única con pendiente transversal del 2% hacia el carril bici.

Foto: ©Milena Villalba

Foto: ©Milena Villalba

Sección transversal y funcionamiento hidráulico.

La nueva pavimentación constituye una superficie drenante que permite la infiltración del agua al terreno, conduciendo el exceso a un canal formado por cajas drenantes de polipropileno y situado bajo el carril bici. El almacenamiento del agua de lluvia en un aljibe permite su recuperación y utilización para el riego de las zonas ajardinadas y el mantenimiento del espacio público. Al actuar también a modo de colector, el canal retarda y disminuye la aportación a la red durante eventos de fuerte precipitación.

En el sistema se definen distintas secciones tipo, adaptadas según la función que cada una desempeña en el SUDS:

S1. Acera noreste: superficie drenante, con infiltración al subsuelo.

S2. Calzada: laminación de la escorrentía por encima de la capa de rodadura.

S3. Carril bici: superficie drenante sobre el canal central de drenaje, formado por celdas drenantes de polipropileno, con conducción de las aguas al aljibe.

S4. Carril bici: superficie drenante sobre aljibe, formado por caja drenante de polipropileno, con capacidad de almacenar las aguas para riego.

S5. Acera suroeste: superficie drenante de captación y drenaje, con conducción de las aguas al canal central.

S6. Vados y accesos: laminación de la escorrentía.

S7. Zonas verdes: plantación vegetal en superficie drenante.

Composición constructiva de las superficies según su función. Ver pdf

Proceso de ejecución. De izquierda a derecha y de arriba abajo:

1.      Excavación para el canal de drenaje central.

2.      Instalación del canal de drenaje de cajas de polipropileno.

3.      Relleno de gravas drenantes.

4.      Celdas drenantes con protección de lámina geotextil.

5.      Extensión de capa de arena de nivelación.

6.      Pavimentación de adoquín cerámico reciclado.

7.      Recebado de arena.

8.      Encuentro con elementos de confinamiento en alcorques y cambios de dirección.

9.      Superficie terminada.

Conclusión

El demostrador del proyecto ha servido para comprobar que el comportamiento mecánico del pavimento es correcto, salvando aspectos como la necesidad de ordenar las sub-bases granulares para evitar asentamientos, o de introducir elementos lineales de confinamiento que eviten roturas de los bordes.

Pero sobre todo el demostrador ha puesto de manifiesto que el funcionamiento hidráulico es excelente, con niveles de permeabilidad muy superiores a los recomendados. Soluciones como la desarrollada en el proyecto LIFE CERSUDS representan un ejemplo de un nuevo enfoque de las intervenciones en materia de renovación urbana, en el que la eficiencia de las infraestructuras es compatible con la mejora del entorno ambiental y el respeto al medio natural.

Foto: ©Milena Villalba

El proyecto europeo LIFE CERSUDS (Ceramic Sustainable Urban Drainage System) se ha desarrollado a través de un consorcio de empresas y entidades coordinado por el Instituto de Tecnología Cerámica (ITC), y formado por los siguientes socios:

-         Instituto de Ingeniería del Agua y medio Ambiente (IIAMA) de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV)

-         Ayuntamiento de Benicàssim

-         Centro Ceramico di Bologna (CCB-Italia)

-         CHM Obras e Infraestructuras, S.A.

-         Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro (CTCV-Portugal)

-         Trencadís de Sempre, S.L.

Está previsto desarrollar proyectos similares para los municipios de Aveiro (Portugal) y Fiorano (Italia), países participantes en el consorcio LIFE CERSUDS, para estudiar en esas ciudades la replicabilidad del demostrador.