Lagunas de retención

Dentro de los sistemas de evacuación de aguas lluvias existen diversas formas de atenuar el impacto de una lluvia de intensidad moderada a fuerte. Una de estas formas es la implementación de una laguna de retención. Este sistema alternativo consiste en una laguna que recibe la escorrentía superficial producida por la tormenta, para luego ser vaciada gradualmente. La diferencia a sistemas similares, como el estanque de retención, es que la laguna mantiene un volumen permanente de agua aparte del que recibe durante una tormenta.

El diseño de una laguna de retención contempla 3 fases: factibilidad, dimensionamiento y obras anexas. La factibilidad de una laguna de retención está determinada por el area aportante, las condiciones morfológicas de la cuenca y además el espacio disponible. Grandes areas aportantes no pueden ir de la mano a un espacio reducido, ya que la zona de inundación de la laguna debe ser acotada a un espacio especialmente diseñado para ello, y no ocupar zonas designadas para otros usos.

El dimensionamiento de una laguna de retención debe ser hecho calculando el volumen de escorrentía que se producirá durante las tormentas. Para eso se debe establecer el periodo de retorno para el cual se diseñará la laguna, con la intensidad y duración de la lluvia correspondiente. Se pueden asignar tres categorías de lluvia: baja intensidad, con un periodo de retorno similar o menor al sistema de drenaje de aguas lluvias (5 años aproximadamente), mediana intensidad, con un periodo de retorno de 10 años y finalmente intensidad alta con periodos de retorno del orden de los 100 años. Para tormentas de baja y mediana intensidad se diseña un sistema de evacuación a través de una cámara de descarga. Para tormentas de intensidad alta se diseña un sistema de vertederos de seguridad que evacuen el volumen sobre el límite. A continuación se detalla el sistema:

Figura 1 – Volúmenes 1 y 2 corresponden a tormentas de baja y media intensidad, mientras que el volumen 3 corresponde a una tormenta de gran intensidad y deberá ser evacuada a través del sistema de vertederos. El volumen 4 corresponde a una tormenta más fuerte aún y deberá diseñarse los muros de la laguna para que soporten ese nivel de agua.

Las ventajas de implementar una laguna de retención son numerosas, y vale la pena mencionar entre ellas el hecho de que soporta diseños para areas aportantes relativamente grandes y mejora el valor de terrenos cercanos a ella por su caracter de area recreativa. Sin embargo, se debe tener cuidado en el mantenimiento de la laguna ya que podrían darse fenómenos de eutroficación y podredumbre de las aguas en caso de que no sean renovadas adecuadamente, además que en muchas partes se deberá contar con derechos de aprovechamiento de aguas para poder llenar y mantener el volumen de la laguna. Se recomienda su uso para amortiguar las crecidas de desarrollos suburbanos que cuenten con el espacio y las condiciones necesarias para su correcta implementación, con condiciones de renovación de agua adecuadas y complementadas con un sistema de evacuación de aguas lluvias desarrollado aguas abajo.

Gonzalo Cortés

Jaime Riquelme

Franjas filtrantes

La implementación de obras alternativas de reducción de aguas lluvia no puede ser llevada a cabo desde cero, debe haber una transición entre estas obras y los sistemas tradicionales de evacuación de aguas lluvias. Para llevar a cabo esto existe un sistema de transición denominado "franjas filtrantes". Estas franjas consisten en porciones de vegetación o gravilla entre la superficie impermeable y el sistema de evacuación de aguas lluvias. La franja tiene como función crear un flujo suave y uniforme en forma de lámina, retener sedimentos o contaminantes y además infiltrar y reducir en cierto grado la escorrentía. El diseño básico de una franja filtrante se detalla a continuación:

Figuras 1 y 2 – Detalle de una franja filtrante. El ítem 1 representa el area impermeable, 4 el sistema de evacuación de aguas lluvias (nótese la diferencia entre la primera figura y la segunda, el orden del sistema de evacuación es distinto), 2 y 5 son los respectivos repartidores de flujo (los cuales distribuyen el flujo en forma de lámina uniforme) y 3 es la franja filtrante en si.

Las ventajas de implementar una franja filtrante son su relativo bajo costo e impacto físico, la posibilidad de que estas filtren contaminantes y retengan sedimentos, el hecho de que reducen la escorrentía al infiltrar parte de ésta y además reducen la erosión en el sistema de evacuación de aguas lluvias alternativo (como por ejemplo un jardín de lluvia) ya que reducen la energía del flujo.

La desventaja de una franja filtrante es que no se puede implementar en cualquier parte, ya que pendientes muy fuertes o zonas muy transitadas por peatones o vehículos reducen la eficacia de la franja. Además la franja necesita de un espacio mínimo para su desarrollo, de un 20% del largo de la zona impermeable con un mínimo de 2.5 m. Soporta un caudal máximo de 4.5 l/s por metro lineal, pero se podrían tener variaciones dependiendo de la tasa de infiltración del suelo y de las características del material de la franja. Este debe ser un pasto denso uniforme que permita retener contaminantes, pero se pueden plantar plantas y árboles que no alteren de manera significativa el flujo en forma de lámina sobre la franja.

Se recomienda implementar las franjas filtrantes en conjunto con otras obras de evacuación de aguas lluvias y no como una solución, ya que no soportan caudales muy altos pero sí sirven para mejorar la eficiencia de los sistemas primarios.

Gonzalo Cortés

Jaime Riquelme

Pozos de infiltración

Debido a lo desastroso que puede resultar para una ciudad una insuficiente captación de las aguas lluvias mediante las redes de drenaje, se han desarrollado sistemas alternativos de captación de aguas lluvias entre los cuales están los pozos de infiltración.

Los pozos de infiltración consisten en excavaciones normalmente cilíndricas de profundidad variable, que pueden estar rellenas o no de material y permiten filtrar el agua de lluvia directamente al suelo en espacios reducidos, reduciendo el caudal máximo, disminuyendo el volumen escurrido y recargando la napa de agua subterránea.

Esta técnica tiene la ventaja de poder ser aplicada en zonas donde el estrato superior del suelo es poco permeable, como ocurre en zonas urbanizadas, pero que tienen capacidades importantes de infiltración en las capas profundas del suelo

Los pozos de infiltración por lo general se ubican en pequeños espacios, abiertos o cubiertos, cerca de las superficies impermeables que drenan a ellos, para operar preferentemente con agua limpia. Es posible combinar los pozos de infiltración con otras alternativas, tales como estanques de retención, zanjas de infiltración y estanque de infiltración, lo que permite obtener la capacidad de almacenamiento suficiente y aumentar la infiltración.

Desde el punto de vista de la forma en que se evacuan el agua se denomina pozo de infiltración cuando el agua sale del pozo a través de estratos no saturados del suelo, es decir cuando la superficie de agua subterránea se ubica bajo la base del pozo, de manera q las aguas lluvias se filtran en el suelo antes de llegar al nivel del agua subterránea. Si la napa de agua subterránea se ubica sobre el nivel del fondo del pozo, de manera q la evacuación de las aguas lluvias se realiza directamente al agua subterránea se llama pozo de inyección.

Además de las ventajas comunes a todas las obras de infiltración, su principal ventaja es su integración a condiciones urbanas restringidas, ya que son poco visibles, no tienen restricciones topográficas para su instalación y comprometen solo una pequeña parte del suelo, economizando terreno.

Con respecto a las desventajas la principal es la capacidad de almacenamiento reducida en comparación con otras obras. Por esto es recomendable su instalación solo en lugares en que no se puede instalar otro sistema. El almacenamiento depende del nivel de la napa. Napas poco profundas limitan el uso de los pozos al disminuir su volumen de almacenamiento y reducir sus capacidades hidráulicas. Otra desventaja es que puede presentar problemas de colmatacion al retener las partículas finas presentes en el agua, para lo cual se debe requerir manutención durante la vida útil de la obra. Otra desventaja es el riesgo de contaminación de la napa, para lo cual es muy importante conocer las características de las aguas q se van a infiltrar.

Gisela Quiroz

Raúl Becerra

Estanques de infiltración

En general, los sistemas de infiltración captan el flujo superficial y permiten su infiltración en el suelo. Si estos elementos están bien diseñados y, por ende, funcionan correctamente, resultan ser muy efectivos en lograr reducir los caudales máximos y el volumen escurrido hacia aguas abajo.

En particular, los estanques de infiltración corresponden a pequeñas albercas de poca profundidad, ubicados en suelos permeables, que aprovechan la existencia de depresiones naturales en áreas abiertas o recreacionales, o excavados en el terreno, preferentemente en jardines y áreas verdes. Precisamente una característica bastante importante de estos sistemas es que, habitualmente, el terreno ocupado por el estanque es empleado con otros fines entre los eventos lluviosos, o queda como un espacio abierto.

En general se trata de obras más bien modestas en cuanto a dimensiones y su efectividad se pone en evidencia si se emplean de manera masiva en un sector, evitándose el uso de grandes estanques para infiltrar el agua que escurre desde una gran zona impermeable.

Los estanques de infiltración pueden lograr los cinco objetivos básicos que se persiguen con las técnicas alternativas de drenaje urbano: disminuyen el caudal máximo, disminuyen el volumen escurrido, permiten otros usos alternativos, recargan la napa de agua subterránea y mejoran la calidad del efluente.

Ventajas y desventajas

Una de las principales ventajas que presentan estos sistemas es que permiten reducir el caudal máximo del escurrimiento superficial y el volumen de aguas lluvia que llega a las redes de drenaje, y en consecuencia disminuye el riesgo de inundación hacia aguas abajo. Esto deriva en una disminución de los costos, ya que se pueden reducir partes de las redes de colectores aguas abajo de la zona drenada.

Entre las desventajas se pueden mencionar que bajo ciertas circunstancias el agua puede quedar retenida por extensos periodos de tiempo, la capacidad del estanque puede fallar por el ascenso de la napa subterránea y se podría ocasionar la contaminación de esta misma.

En resumen los estanques de infiltración representan una alternativa viable para el drenaje de aguas lluvias dentro de una comunidad. Estos estanques son simples, se componen de pocos elementos y no son difíciles de construir. El valor total de construcción no superará los 7 millones de pesos y podría satisfacer las necesidades de drenaje de un área cercana a una hectárea, para un estanque de infiltración típico.


Víctor Gálvez
Sebastián Rivadeneira

Zanjas de infiltración

Las zanjas de infiltración son un tipo de obras alternativas de drenaje urbano, usadas para captar parcial o totalmente el escurrimiento superficial generado por una tormenta. El fin es disminuir el caudal máximo y volumen total de escorrentía, recargar la napa subterránea y mejorar la calidad del efluente.

Son excavaciones largas y angostas, de profundidad del orden de 1 a 3 metros, las cuales deben estar cubiertas de una malla geotextil y rellenas con suelo poroso.

El funcionamiento es bien simple, primero ingresa el agua a través de la superficie o desde redes de conducto, luego ésta se almacena temporalmente en su interior para posteriormente ser evacuada a través de las paredes y fondo de la zanja mediante infiltración.

Una de las ventajas del uso de zanjas es su facilidad para integrarse a la estructura urbana, debido a que solo comprometen una franja angosta de superficie y son poco visibles. Igualmente, son obras de bajo costo y de fácil puesta en marcha.

Las desventajas de este sistema pueden ser los problemas de colmatación que pudiesen presentarse, al retener las partículas finas presentes en el agua. Este inconveniente puede ser reducido si el agua de la tormenta se filtra antes de entrar a la zanja, lo que se podría lograr poniendo áreas verdes alrededor de la zanja, por ejemplo. Además, es recomendable una mantención durante la vida útil de la obra.

El uso recomendado de este tipo de obras es en áreas residenciales, donde el agua lluvia tiene una baja concentración de sedimentos, aceites y residuos peligrosos con el fin de evitar la contaminación de la napa subterránea. Ejemplos de lugares de utilización son: pasajes, bandejones centrales de calles, fondos de patios, bordes de estacionamientos y lugares similares.

Hay tres tipos básicos de diseño: zanjas de infiltración completa, parcial e inicial. Las de infiltración completa, se diseñan para almacenar todo el volumen de escurrimiento superficial generado por la tormenta de diseño predefinido. Las de infiltración parcial, se diseñan para que parte del volumen de escorrentía se evacúe hacia otros elementos o hacia el sistema de drenaje convencional. Las de infiltración inicial, tienen como objetivo retirar del flujo superficial, sólo la primera parte de la tormenta, con el fin de mejorar la calidad del agua. El volumen de almacenamiento permite guardar el flujo de los primeros 10 a 15 mm de la tormenta de diseño.

El periodo de retorno de la lluvia de diseño se considera 5 años si hacia aguas abajo del lugar existe una red de drenaje desarrollada, o 10 años si la condición anterior no se cumple.

Astrid Pérez

Alfonso Anabalón