Pavimentos permeables al agua

En comparación con los pavimentos convencionales, los pavimentos de adoquines permeables al agua (PPA) ofrecen ventajas tanto desde el punto de vista ecológico como económico. En zonas urbanas, las carreteras suponen hasta un 25% de la superficie impermeable al agua; es decir, que los pavimentos generan un gran porcentaje de los desagües de la superficie. Una posibilidad para controlar estos desagües de la superficie es usar pavimentos permeables al agua. Aunque las primeras ideas del PPA aparecieron hace unos 25 años en Alemania y en Austria, con cierta rapidez se han difundido en Europa, Australia, Japón, América del Norte y del Sur y recientemente también en Sudáfrica, convirtiéndose en una alternativa viable y sustentable.

Originalmente, en Europa los pavimentos estaban considerados como un medio para prevenir las inundaciones, con el que se podían reducir los costos del consumo de paisaje, que conllevaban la construcción de depósitos de retención e infiltración, ya que éstos se construían al mismo tiempo que el pavimento necesario en el lugar. Esta idea es un argumento infalible para utilizar pavimentos permeables al agua en sociedades altamente urbanizadas, en las que la consolidación urbana plantea cada vez mayores requisitos a las infraestructuras resistentes, aunque rara vez adecuadas, para los desagües de las aguas pluviales, y en las que había que contar con grandes tasas municipales para el desagüe de las aguas pluviales y negras de los terrenos urbanizados.

El freno a la contaminación medioambiental es un gran incentivo para emplear los PPA. En los Estados Unidos, sus autoridades medioambientales EPA (Agencia de Protección Ambiental) le otorgan la máxima prioridad al control de la contaminación del agua y les exige a los responsables de los proyectos de construcción con una superficie superior a 0,4 ha. Para administrar aguas pluviales. Las autorizaciones establecidas para el aporte de las aguas pluviales son reacciones típicas en todo el mundo ante los nuevos retos que plantea la protección del medio ambiente. Casi sin excepción la aceptación de los pavimentos permeables al agua es una reacción a las normas nacionales o locales establecidas con el objetivo de conseguir un desarrollo sustentable y para proteger el medio ambiente. La idea británica de Sistemas de Drenaje sustentables (Sustainable Drainage Systems), así como su equivalente australiano –la Planificación Urbana respetuosa con el Agua (Water Sensitive Urban Design)– tienen el objetivo de controlar el aporte de las aguas pluviales y negras bien in situ o a escala regional. En este sentido, en las directivas de planificación y en las normas de drenaje estas medidas se tienen en cuenta, constituyendo una base racional para integrar los pavimentos permeables en las planificaciones urbanas.

En otro punto se fomenta la aceptación de los pavimentos permeables al agua, bajo la creciente influencia de los sistemas de valoración ecológicos, como el certificado LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) o LCA (Life Cycle Assessment). En Norteamérica, numerosas ciudades han adoptado el sistema LEED administrado por los gremios estadounidenses y canadienses de la construcción "verde" (Green Building Councils), que exigen este tipo de certificados. En el sistema LEED, a la hora de valorar la sustentabilidad se aplica un sencillo sistema de 28 puntos. Los pavimentos de adoquines pueden obtener hasta 14 puntos para factores como por ejemplo el aporte de aguas pluviales y negras, la capacidad para la reflexión térmica y luminosa, así como para el empleo de materiales de construcción locales y/o reciclados. Esta valoración en sí supone más de la mitad de los puntos exigidos para el certificado de sustentabilidad del proyecto, representando un argumento nada desdeñable para utilizar pavimentos permeables. El sistema LCA es un sistema de valoración bastante más complejo que sigue el principio de "desde el principio hasta el fin", que incluye el impacto medioambiental que cause un producto o un servicio a lo largo de su vida útil. El sistema LCA toma en cuenta la energía almacenada en los materiales de construcción así como la empleada en su fabricación, además de los combustibles fósiles consumidos en la producción, instalación, mantenimiento, demolición, transporte y reciclaje, así como la superficie necesaria para almacenar los residuos tóxicos y no tóxicos y finalmente las emisiones con efecto invernadero.

El panorama tecnológico en torno a los pavimentos permeables al agua demuestra que con éstos, el diseñador también debe tener en cuenta los aspectos vinculados a la protección medioambiental y a la sustentabilidad. Por eso es muy importante que los países con los mayores avances en los pavimentos permeables al agua, como por ejemplo Alemania, Austria, Canadá, Reino Unido y los Estados Unidos de Norteamérica, sean los que hayan invertido en proyectos de investigación en este sector. Dentro de estos trabajos de investigación se centran los ensayes de laboratorio sobre la infiltración del agua, la capacidad de carga así como las propiedades fundamentales de los pavimentos permeables al agua. Los estudios han dado como resultado que los pavimentos permeables puedan absorber una cantidad de precipitaciones superior a 600 I/s/ha, manteniendo siempre la capacidad de carga a un nivel similar al de los pavimentos convencionales.

Dentro de los pavimentos de concreto permeables al agua se encuentran los adoquines que se colocan sobre una base y subbase completamente permeable al agua. El diseñador debe responder necesariamente a las siguientes preguntas: ¿Qué adoquines y materiales de pavimentación son apropiados para los Pavimentos Permeables? ¿Cómo pueden especificarse los adoquines y los materiales de pavimentación para una planificación? ¿Qué métodos de planificación se deben emplear? Así como ¿cómo se puede controlar el desagüe de aguas pluviales, que resistencia se puede alcanzar?

Los adoquines

Uno de los primeros puntos que tiene que tener en cuenta el diseñador es la selección de los adoquines. Los que mejor se han investigado han sido aquellos que cuentan con desagües para el agua a la largo de las juntas. Estos adoquines también presentan valores relativos a la resistencia que resultan similares a los de los adoquines convencionales.

Materiales de base y relleno

Sobre este rubro, se han estudiado materiales de base que abarcan desde arena convencional hasta agregados con un tamaño de 10 mm. Se constató que la mejor relación entre una elevada infiltración de agua y una elevada resistencia resultaba de la utilización de agregados con un tamaño entre 2 y 5 mm. Estos agregados se pueden utilizar a menudo tanto como base como también para los adoquines, simplificando así la construcción del pavimento.

Base y subbase

Los materiales para la base y la subbase de los pavimentos ecológicos permeables al agua deben cumplir los siguientes criterios:
1. Los materiales deben presentar una capacidad adecuada para almacenar agua y poder drenar el agua en un tiempo moderado sin erosionar ni socavar los materiales finos.
2. Los materiales deben presentar una rigidez adecuada para soportar continuamente el amplio espectro de cargas dinámicas.
3. Los materiales deben tener la capacidad de reabsorber las sustancias nocivas procedentes del agua que fluye por el pavimento.
4. Los materiales deben cumplir los criterios de infiltración para impedir el lavado de los materiales finos entre el apoyo y la base, entre la base y la subbase, o entre base/subbase, y la estructura inferior del suelo.
Dentro de los materiales que cumplen estos criterios se encuentran los agregados sueltos de la base; los materiales de la base ligados con cemento; el concreto pobre y el asfalto poroso. Aunque los trabajos de investigación realizados en Australia han dado como resultado que los materiales ligados con cemento suponen una alternativa mucho más prometedora.

Además de los agregados convencionales con pocos finos que ya se utilizan como material de construcción existe la necesidad de crear nuevos materiales que tengan una elevada permeabilidad como también buenas propiedades estáticas. Por esta razón, el autor de este texto ha estudiado bajo condiciones de laboratorio los efectos de una clasificación de agregados modificada de grava en cuanto a la permeabilidad y la rigidez de los materiales. A diferencia de antiguos estudios sobre el módulo de elasticidad, en este caso se tuvo en cuenta la saturación de las probetas antes del ensayo, ya que los pavimentos permeables, a diferencia de los pavimentos de concreto convencionales, se tienen que construir de tal manera que durante la mayor parte de su vida útil puedan realizar su servicio en un estado de saturación.

En general quedó claro que algunas medidas sencillas, como el cribado previo de los materiales finos, pueden mejorar en gran medida la permeabilidad de los materiales finos. Para mayor sencillez el módulo de elasticidad se tomo como el parámetro más apropiado para describir las propiedades mecánicas. En los agregados de la base permeable al agua se pueden tomar valores del módulo de elasticidad que se sitúan entre 250 MPa y 550 MPa. En los materiales cuya humedad se acerca a la óptima, con un grado de saturación superior al 90%, el margen de los valores del módulo de elasticidad cae a unos 250/400 MPa. Estos valores son independientes de la tensión y a la hora de diseñar la planificación este aspecto se debe considerar como corresponde. En general, un aumento de la saturación implicaba uno reducción del módulo de elasticidad entre un 40% y un 70% en función de la curva granulométrica y del tamaño máximo de las partículas. No obstante, es muy recomendable que para la planificación se considere que los módulos de elasticidad de este tipo de materiales para la base, cribados previamente, son más o menos la mitad que los que se emplean normalmente para la planificación y desarrollo mecánico de los pavimentos convencionales.

Referencia: Brion Shackel, Universidad de New South Wales, Sydney, Australia.