Estudio experimental de la infiltración y colmatación de pavimentos permeables utilizando un simulador de lluvia

Abstract

[Resumen:] Los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) están constituidos por una serie de técnicas y métodos que buscan una manera de solucionar los problemas derivados de la impermeabilización del suelo que se viene produciendo en las últimas décadas en los entornos urbanos. En los últimos años, en España, se han ido desarrollando estos sistemas con cada vez más frecuencia, pudiéndose observar y comprobar su buen funcionamiento para imitar el ciclo hidrológico natural del agua a través de su infiltración al terreno, su evapotranspiración, su almacenamiento, etc. De este modo los SUDS pretenden ser una forma complementaria de gestionar el agua en las metrópolis frente a las técnicas tradicionales de drenaje urbano. En este contexto, se inicia una línea de investigación que pretende estudiar el comportamiento de un tipo de técnica SUDS en particular. Este se corresponde con unas losas permeables con juntas en las que se trata de evaluar su comportamiento frente a pavimentos impermeables tradicionales y su funcionamiento hidráulico frente a la acumulación de sedimentos de diferentes granulometrías. En concreto, este Proyecto Técnico pretende hacer un análisis del funcionamiento hidráulico y del rendimiento a la hora de eliminar una serie de contaminantes acumulados en las losas de hormigón permeable. Para ello, se realiza un montaje experimental del simulador de lluvia que servirá de plataforma de ensayos durante la duración de este Proyecto. A continuación, se comprueba el buen funcionamiento de dicho simulador y de los materiales que se vayan a usar a lo largo de los ensayos. Posteriormente, se procede a analizar el comportamiento hidráulico de una superficie impermeable y a compararlo con la caracterización hidráulica de los paquetes de losas sin sedimentos. El siguiente paso es inducir la colmatación de los poros mediante el vertido de dos granulometrías diferentes de sedimento, para llevar a cabo una ulterior limpieza mediante un aspirado superficial del firme. Finalmente, se realiza un balance de masas para poder dilucidar la cantidad de sedimento que permanece retenido en los poros de las losas. Los resultados señalan que, a nivel hidráulico, la colmatación con los sedimentos utilizados no produce efectos significativos en los hidrogramas. En cuanto a la permeabilidad sí que se produce un descenso de la capacidad filtradora de los firmes utilizados, que se puede recuperar en cierto grado con un aspirado o limpieza superficial.

[Resumo:] Os Sistemas de Drenaxe Urbana Sostible (SUDS) están constituidos por unha serie de ténicas e métodos que buscan unha maneira de resolver os problemas derivados da impermeabilización do solo que se está a producir nas últimas décadas nos ambientes urbanos. Nos últimos anos estes sistemas desenvolvéronse con cada vez máis frecuencia en España, poidéndose observar e verificar o seu bo funcionamento para imitar o ciclo hidrolóxico natural da auga e lograr un mellor comportamento da auga de choiva a través da súa infiltración no terreo, súa evapotranspiración, seu almacenamento, etc. Deste xeito, os SUDS pretenden ser unha forma complementaria de xestionar a auga nas metrópoles en comparación coas técnicas tradicionais de drenaxe urbana. Neste contexto, comeza unha liña de investigación que ten como obxectivo estudar o comportamento dun determinado tipo de técnica SUDS. Este correspóndese con lousas permeables con xuntas nas que se trata de avaliar o seu comportamento fronte aos pavimentos impermeables tradicionais e o seu rendemento hidráulico fronte a unha acumulación de sedimentos de diferentes granulometrías. En concreto, este Proxecto Técnico pretende facer unha análise do funcionamento e o rendemento hidráulico ao eliminar unha serie de contaminantes acumulados en lousas de formigón permeables. Para elo, realízase unha montaxe experimental do simulador de choiva que servirá de plataforma de proba durante a duración deste Proxecto. A continuación, compróbase o bo funcionamento do dito simulador e dos materiais que se utilizarán ao longo das probas. Posteriormente, procédese a analizar o comportamento hidráulico dunha superficie impermeable e a comparalo coa carectización hidráulica dos paquetes de lousas sen sedimentos. O seguinte paso é inducir a obstrución dos poros botando dúas granulometrías diferentes de sedimento, para realizar unha limpeza posterior succionando a superficie. Finalmente, lévase a cabo un balance de masas para poder dilucidar a cantidade de sedimento que queda retido nos poros das lousas. Os resultados indican que, a nivel hidráulico, a obstrución cos sedimentos empregados non produce efectos significativos nos hidrógramas. En canto á permeabilidade, si que hai unha diminución da capacidade infiltrativa dos pavimentos empregados, que se pode recuperar ata certo punto cunha aspiración ou limpeza superficial.

[Abstract:] Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) consists of a series of techniques and designed to solve the problems derived from the urban catchment soilsealing that has been occurring in recent decades. In the last few years, in Spain, SUDS have been increasingly implemented and evaluated in terms of mimic the natural catchment hydrology by infiltration, evapotranspiration and water detention processes. Thus, SUDS are intended to be a complementary way of managing water in metropolises compared to traditional urban drainage techniques. In this context, this research thesis begins a research topic that aims to study the behaviour of a particular type of technique SUDS. Permeable pavers with joints have been analysed and compared with impervious surfaces in terms of their hydraulic performance against sediment clogging. Specifically, it pretends to make an analysis of hydraulic and sediment removal efficiency using deposited sediments with different granulometries. To achieve this, a rainfall simulator was built and tested. Subsequently, the hydraulic behaviour of an impermeable surface is analysed and compared with the hydraulic characterization of the permeable pavers without sediment. Following, road deposited sediments with two different granulometries were tested in the pavers to determine the permeability of the slabs after clogging. Finally, a mass balance was performed to elucidate the amount of sediment that remains retained in the pores of the permeable slabs. The results indicate that clogging does not affect to the recorded hydrographs with the rainfall simulator. Regarding the permeability, there is a decrease in the infiltration capacity of the pavements used, which can be recovered to a certain degree with a vacuum or superficial cleaning.