Revisión bibliográfica de los sistemas urbanos de drenaje sostenibles

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(1)Universidad de los Andes Pregrado en Ingeniería Civil PROYECTO DE GRADO Revisión bibliográfica de los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenibles. Proyecto de tesis "Revisión bibliográfica los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenibles”. Autor LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. CÓDIGO 200721575 Título : INGENIERO CIVIL. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ DC. 2011.

(2) Universidad de los Andes Pregrado en Ingeniería Civil PROYECTO DE GRADO Revisión bibliográfica de los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenibles. Proyecto de tesis "Revisión bibliográfica de los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenibles” Autor LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. CÓDIGO 200721575 Título : INGENIERO CIVIL. Asesores Ing. HERNANDO VARGAS Profesor Titular Ing. JOSÉ GUEVARA Instructor Ing. ANA PAOLA OZUNA GIRALDO Instructor. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ DC. 2011.

(3) (Hoja intencionalmente en blanco). LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. i.

(4) RESUMEN. Hoy en día el crecimiento de las zonas urbanas es motivo de preocupación ya que sobrepasa previsiones en diseños y planeamientos de servicios urbanos, la ejecución de obras civiles suponen un impacto negativo en el territorio puesto que genera una continua y progresiva impermeabilización del terreno provocando alteraciones hidrológicas. Por tal razón, se necesitan de proyectos hidráulicos de mayores proporciones implicando fuertes inversiones en sus infraestructuras para la canalización y depuración del agua que en su origen era limpia. Durante años el objetivo de los sistemas convencionales de drenaje urbano ha sido conducir el agua los más rápidamente fuera de la ciudad, encausando los causes urbanos, canalizándolos y diseñando todo un sistema de alcantarillado para recibir el agua producto de la escorrentía superficial. En las zonas de nuevo desarrollo las zonas verdes son las mínimas y parece que basta dimensionar la red de drenaje y conectarla al colector más cercano. Sin embargo, los volúmenes de agua se suman una y otra vez hasta que llegan a sobrepasar el dimensionamiento de tuberías generales, tanques y depuradoras. De este modo, todos los años vemos las mismas noticias sobre inundaciones y fallos de estructuras tal como se aprecia en la Figura 1 (Castro, 2005) Figura 1 Inundaciones.. a. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. b. ii.

(5) c. d. Además es importante tener claro que el abastecimiento del agua no es sencillo, actualmente los ríos y los acuíferos están siendo sobreexplotados comprimiendo su riqueza natural y capacidad de respuesta ante crecidas, en tanto que el sistema de alcantarillado pierde capacidad para absorber el agua adicional de las nuevas zonas de desarrollo urbano. Por otro lado el agua antes de llegar al suelo ya está contaminada arrastrando partículas en suspensión de la atmósfera, “la escorrentía superficial lava el aire, los tejados, los pavimentos y arrastra una carga importante de sólidos en suspensión, materia orgánica, metales pesados e hidrocarburos entre otros contaminantes” (Castro, 2005) deteriorando la calidad del agua, que en un principio era limpia. En un modelo de ciudad como Bogotá, donde se presenta altos índices de ocupación para las zonas comerciales, industriales y urbanizables; es necesario modificar los parámetros urbanos, utilizando técnicas sostenibles para reducir las necesidades hídricas. Frente a estos problemas surge el drenaje urbano sostenible, con la intención de proteger y mejorar la calidad del agua, evitar las inundaciones, permitir la recarga de acuíferos, y promover el desarrollo urbano de calidad donde. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. iii.

(6) el sistema de alcantarillado existente está a punto de saturarse (EPAEnvironmental Protection Agency, 1999) Estas medidas son posibles si se desarrolla un adecuado esquema para el manejo de la escorrentía, en el momento que esta toca el suelo, estableciendo adecuados criterios de sostenibilidad. La gestión de aguas pluviales se fundamenta en tres pilares: la laminación de la cantidad de agua, la mejora de su la calidad mediante procesos naturales, y el servicio al ciudadano con la mejora del paisaje urbano y la recuperación de hábitat naturales dentro de las ciudades (Castro, 2005).. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. iv.

(7) (Hoja intencionalmente en blanco). LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. v.

(8) AGRADECIMIENTOS. En primer lugar quiero agradecer a los ingenieros Dr. Hernando Vargas, Ing. Ana Paola Ozuna Y Ing. José Guevara por su guía y asesoría en el desarrollo de esta tesis, estoy seguro que este tipo de proyectos crean bases solidas para el crecimiento profesional. A mis padres, por que sin ellos nunca hubiese llegado a esta instancia de mi vida. A los entes y compañías que me ofrecieron la información necesaria para servir como soporte en el avance de este proyecto de investigación. A la Universidad de los Andes y sus profesores quienes con su conocimiento y recursos promueven la excelencia académica a través de profesionales idóneos donde las habilidades del Ingeniero Civil se vean diversificadas, para la captura y transformación de recursos y actividades, en beneficio de la sociedad.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. vi.

(9) Contenido. Resumen ........................................................... ¡Error! Marcador no definido. RESUMEN. ....................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS. ....................................................................................... vi 1.. INTRODUCCIÓN. .......................................................................................2 1.1. Introducción al proyecto POZ – Norte. ...................................................6. Artículo 17 del decreto 043 de 2010 ...............................................................7 1.2. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE DRENAJE SOSTENIBLE. .................9. 3.. OBJETIVOS. ............................................................................................ 15. 4.. MARCO TEÓRICO. ................................................................................... 17 SISTEMAS DE DRENAJE CONVENCIONALES – EN EL CONTEXTO HISTÓRICO. . 17 EL IMPACTO DE LA URBANIZACIÓN. ............................................................ 21 Lineamientos para el manejo de aguas lluvias en cuencas a urbanizar caso POZ – Norte. ..................................................................................................... 29 EL CAMBIO CLIMÁTICO. .............................................................................. 33 Factores climáticos .................................................................................. 35 Efectos del cambio climático. .................................................................... 36 Fluctuaciones climáticas. .......................................................................... 37 SOSTENIBILIDAD ....................................................................................... 39 Características de un desarrollo sostenible. ................................................ 40 Prácticas de sostenibilidad en la construcción. ............................................ 41 FILOSOFÍA DE LOS SUDS. ........................................................................... 44 EL CONCEPTO DE TREN DE GESTIÓN. ......................................................... 46 PROCESOS PARA EL CONTROL DE LA CANTIDAD DE LA ESCORRENTÍA. ......... 48 PROCESOS PARA EL CONTROL DE LA CALIDAD DE LA ESCORRENTÍA ............ 49 TIPOLOGÍAS DE SUDS. ............................................................................... 54 Componentes de SUDS ............................................................................ 54 Formas de gestión y clasificación .............................................................. 58 Medidas preventivas. ............................................................................... 59 Sistemas de infiltración o control en origen. ............................................... 60. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. vii.

(10) Sistemas de transporte. ........................................................................... 74 Sistemas de tratamiento pasivo. ............................................................... 81 Selección de los SUDS. ................................................................................ 91 CRITERIOS DE SELECCIÓN DE SUDS. ....................................................... 95 CARACTERÍSTICAS DEL USO DEL SUELO................................................... 95 CARACTERÍSTICAS DEL SITIO. ................................................................. 99 CARACTERÍSTICAS DE CAPTACIÓN. ....................................................... 103 RENDIMIENTO PARA LA CALIDAD Y CANTIDAD. ...................................... 105 RENDIMIENTOS EN FUNCIÓN DE LA COMUNIDAD, ASPECTOS AMBIENTALES Y AMENIDAD. ........................................................................................ 109 PROCESOS DE SELECCIÓN DE SUDS. ......................................................... 111 CRITERIOS DE DISEÑO ............................................................................. 113 Principio general .................................................................................... 114 Control de inundaciones en el sitio. ............................................................ 115 Protección contra inundaciones en el curso del agua. ................................... 117 Protección contra inundaciones para el sistema de drenaje........................... 117 Protección contra inundaciones al suelo superficial (de fuentes internas o externas al sitio) ....................................................................................... 118 Protección para la captación del agua. ........................................................ 119 5.. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .................................................. 121 5.1. Fase de conocimiento. ....................................................................... 121. 5.2. Fase de diagnóstico. ......................................................................... 122. 5.3. Definición del caso de estudio. .......................................................... 122. 6.. MÉTODOS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN. ................................ 125. 7.. ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................................... 127 Cantidad de agua y coeficiente de escorrentía en el POZ – Norte. ................. 127 Cálculos del volumen de lluvia a amortiguar por medio de SUDS (POZ – Norte). ............................................................................................................... 127 Análisis de la cantidad con la implementación de SUDS en el POZ – Norte. . 130 Control de la calidad en el caso POZ – Norte. .............................................. 135 Descripción general de algunos sistemas que se pueden implementar en el poz norte. ...................................................................................................... 140 Humedales artificiales. ........................................................................... 140. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES viii.

(11) Áreas para infiltración directa. ................................................................ 142 Cunetas filtrantes con vegetación. ........................................................... 143 Zanjas de retención con vegetación o bio-retenedores. ............................. 144 Lineamientos generales de los suds para los urbanizadores .......................... 145 8.. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ................................................. 149. BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................ 152. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. ix.

(12) Índice de Figuras Figura 1 Inundaciones. ..................................................................................... ii Figura 1-1 Ciclo hidrológico del agua..................................................................4 Figura 1-2 Integración de los SUDS con el paisaje...............................................5 Figura 1-3 División por anillos y sectores del caso POZ - Norte .............................8 Figura 1-4 Pesadumbre por las inundaciones ......................................................9 Figura 1-5 Objetivos de los SUDS .................................................................... 11 Figura 4-1 canalización de las aguas residuales................................................. 17 Figura 4-2 Expansiones urbanas ...................................................................... 23 Figura 4-3 Esquema de afectaciones urbanas en el ciclo hidrológico ................... 23 Figura 4-4 Hidrógramas de afectaciones urbanas .............................................. 24 Figura 4-5 Contaminación difusa en el agua ..................................................... 25 Figura 4-6 Efecto de isla de calor ..................................................................... 29 Figura 4-7 Desarrollo urbano POZ – Norte ........................................................ 32 Figura 4-8 Cambio climático ............................................................................ 34 Figura 4-9 Componentes del sistema climático .................................................. 34 Figura 4-10 Ilustración esquemática del sistema climático ................................. 35 Figura 4-11 Variación de la temperatura en la superficie terrestre entre 1850 y 2006 ............................................................................................................. 38 Figura 4-12 Movimiento para la construcción sostenible..................................... 41 Figura 4-13 Esquema del desarrollo sostenible.................................................. 43 Figura 4-14 tren de gestión de la escorrentía .................................................... 47 Figura 4-15 Firme filtrante con distintos tipos de pavimento (Parque de la Guía en Gijón, Asturias 2005) ...................................................................................... 64 Figura 4-16 Pozo y zanja de infiltración con superficie de grava ......................... 69 Figura 4-17 Depósito de infiltración ................................................................. 71 Figura 4-18 Cubiertas verdes........................................................................... 74 Figura 4-19 Dren filtrante o Dren Francés como drenaje lateral de calzada ......... 75 Figura 4-20 Cuneta verde como drenaje lateral de calzada ................................ 78 Figura 4-21 Franja filtrante conectando con cuneta verde .................................. 81 Figura 4-22 Depósito de detención (Fuente: Universidad de Abertay, Dundee, Escocia) ........................................................................................................ 84 Figura 4-23 Depósito enterrado de detención ................................................... 85 Figura 4-24 Estanque de retención (Dundee, Escocia 2007) ............................... 87 Figura 4-25 Humedal artificial (Fuente: CIRIA) ................................................. 90 Figura 4-26 Efecto sobre los hidrógramas de diseño .......................................... 93 Figura 4-27 Resumen del proceso de selección de los SUDS ............................ 112 Figura 7-1 Áreas del sistema pluvial caso POZ - Norte ..................................... 128 Figura 7-2 Esquemas de técnicas de infiltración al terreno (City of Los Ángeles, 2009). ......................................................................................................... 142 Figura 7-3 Cuneta filtrante con vegetación (City of Los Ángeles, 2009). ............ 143 Figura 7-4 Zanja de retención (City of Los Ángeles, 2009). .............................. 144 LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. x.

(13) Índice de tablas. Tabla 4-1 Comparación de los sistemas de drenaje convencionales con los SUDS 19 Tabla 4-2 Impacto de los desarrollos urbanísticos ............................................. 27 Tabla 4-3 Interpretación de los principios de sostenibilidad en el sector de la construcción .................................................................................................. 42 Tabla 4-4 Mecanismos de eliminación de contaminantes.................................... 49 Tabla 4-5 Remoción de los mecanismos para cada categoría de contaminantes ... 52 Tabla 4-6 Resumen de calidad del agua para uso no potable proveniente del agua de lluvia. ....................................................................................................... 53 Tabla 4-7 Componentes de SUDS .................................................................... 55 Tabla 4-8 Ventajas y desventajas de las superficies permeables ......................... 63 Tabla 4-9 Ventajas y desventajas de los pozos de infiltración. ............................ 66 Tabla 4-10 Ventajas y desventajas de las zanjas de infiltración. ......................... 67 Tabla 4-11 Ventajas y desventajas de los depósitos de infiltración. ..................... 70 Tabla 4-12 Ventajas y desventajas de las cubiertas verdes ................................ 73 Tabla 4-13 Ventajas y desventajas de las cunetas verdes .................................. 77 Tabla 4-14 Ventajas y desventajas de las franjas filtrantes. ............................... 79 Tabla 4-15 Ventajas y desventajas de los depósitos de detención....................... 83 Tabla 4-16 Ventajas y desventajas de los estanques de retención ...................... 86 Tabla 4-17 Ventajas y desventajas de los humedales artificiales ......................... 89 Tabla 4-18 Efecto de las aplicación de los tipos de SUDS de acuerdo al tren de gestión .......................................................................................................... 92 Tabla 4-19 Criterios y condiciones para la selección de SUDS de acuerdo a la metodología MINVU ....................................................................................... 94 Tabla 4-20 Influencia de los usos del suelo en los criterios de selección .............. 96 Tabla 4-21 Matriz de selección en función del uso del suelo ............................... 98 Tabla 4-22 Influencia de las características del sitio en los criterios de selección .. 99 Tabla 4-23 Matriz de selección en función de las características del sitio ........... 101 Tabla 4-24 Influencia de las características de captación y de los requisitos de desempeño .................................................................................................. 103 Tabla 4-25 Número de componentes del tren de tratamiento ........................... 105 Tabla 4-26 Matriz para el desarrollo de la cantidad y calidad ............................ 107 Tabla 4-27 Influencia de los factores de comunidad y medio ambiente en la selección de los SUDS................................................................................... 109 Tabla 7-1 Comparación de caudales escenario actual y futuro por sub-cuenca... 129 Tabla 7-2 Caudales estimados implementando SUDS POZ - Norte. ................... 132 Tabla 7-3 Resumen general de caudales POZ - Norte. ..................................... 135 Tabla 7-4 Objetivos de calidad empleados en el caso POZ - Norte .................... 138. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. xi.

(14) (Hoja intencionalmente en blanco). LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 1.

(15) 1. INTRODUCCIÓN. La necesidad de gestionar las aguas pluviales desde un enfoque diferente al convencional, que combine aspectos ambientales y sociales conduce a un a la aplicación generalizada de sistemas de drenaje sostenible (también conocido como "SUDS"),. mejores prácticas de manejo (BMPs), MPC (Mejores Prácticas de. Control), BPAs (Buenas Prácticas Ambientales), TEDUS (Técnicas de Drenaje Urbano Sostenible), LID (Low Impact Development), WSUD (Water Sensitive Urban Design), o Diseño Urbano Sensible al Agua. De cualquier forma debe ser parte integral de cualquier estrategia de desarrollo de gestión de las aguas superficiales. Esta será la plataforma para replicar la respuesta de la cuenca existente y sus superficies, idealmente con el mejoramiento, mitigando cualquier aumento en el riesgo en o fuera de las instalaciones de inundación. (EPAEnvironmental Protection Agency, 1999) Entonces la filosofía de los SUDS es reproducir de la manera más fiel posible, el ciclo hidrológico natural previo a la urbanización o actuación humana. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 2.

(16) Figura 1-1. Su objetivo es minimizar los impactos de desarrollo urbanístico en cuanto a la cantidad y calidad del agua de la escorrentía (en origen, durante su transporte, y en destino), así como maximizar la integración paisajística y el valor social y ambiental de la actuación. MOMPALER et al. (s.f.). LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 3.

(17) Figura 1-1 Ciclo hidrológico del agua. Según CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007) Los Sistemas de Drenaje Sostenible (SUDS) son sistemas de drenaje diseñados para contribuir a los logros de la construcción con relación a la sostenibilidad, entonces la corriente de los SUDS es reproducir lo más fielmente posible el sistema natural de drenaje de un sitio antes de las actuaciones y desarrollos urbanos. De acuerdo a CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007) El rendimiento y el funcionamiento de SUDS dependen de una cuidadosa planificación en la ejecución, junto con la fase de construcción, debido a que hay algunas consideraciones específicas que requiere cambios en las prácticas de la construcción convencional. El uso de instalaciones inadecuadas, falta de protección, y la falta de integración con la construcción, pueden ser la causa de la poca permanencia de los SUDS. Según el CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007) para que la permanencia de los SUDS como elementos de gestion sea prolonogada se necesita de un tren de gestion del agua de escorrentia Figura 4-14, dicho concepto se fundamenta en esquemas de SUDS exitosos, la nocion del tren de drenaje será ampliada en el capitulo 11, dicho sistema de drenaje se basa en medidas de control en serie e LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 4.

(18) incrementales, con el fin de reducir la polucion, proporciones de flujo y volumenes de la escorrentia. En la ciudad de Bogotá el control de la escorrentía se ve empeorada por distintos factores. Uno de los más importantes es la disminución de la capacidad hidráulica del sistema como resultado de la presencia de contaminantes y sedimentos (Navarro Pérez, 2007), sin embargo la idea de implementar SUDS es progresiva dentro de los nuevos diseños de urbanizaciones. De igual forma, la variedad de SUDS, sus componentes y el diseño de los mismos permiten a los proyectistas considerar los factores locales de las zonas a urbanizar, donde sus esquemas se constituyen en factores paisajísticos del espacio público promoviendo una interacción entre las comunidades y su ambiente local Figura 1-2. Figura 1-2 Integración de los SUDS con el paisaje. a. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. b. 5.

(19) c. d. 1.1. Introducción al proyecto POZ – Norte.. El proyecto acordado entre la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá y el consorcio Borde Norte, contempla el desarrollo de varios aspectos relacionados con el desarrollo de la infraestructura de acueducto, alcantarillado sanitario y alcantarillado pluvial del Borde Norte como son: topografía, urbanismo, suelos, hidrología, geología, geotecnia, ambiental, ecológico, jurídico ambiental, social, biológico, hidráulico, estructural, geotécnico, financiero y de presupuestos. Dentro de este marco se estudió el uso de los SUDS como medida de control de la escorrentía y componentes complementarios al alcantarillado pluvial. La zona objeto de estudio comprende un total aproximado de 2014 hectáreas, de las cuales aproximadamente 241 corresponden a afectaciones viales, 142 a la Estructura Ecológica Principal, 90 a Corredores Ecológicos y 108 a Protección Ambiental. El área neta total es de 1432 hectáreas, de las cuales 997 hectáreas aproximadamente serán en las que se desarrollen o consoliden nuevos desarrollos urbanísticos(Consorcio Borde Norte Bogotá - Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB), 2011).. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 6.

(20) Este proyecto está reglamentado por el decreto 043 de 2010, el cual establece todos los parámetros para el desarrollo POZ – Norte desde todos los ámbitos, tal como: urbanismo, vías, servicios públicos, estructura ecológica, dentro de dicho decreto está contemplado la aplicación de SUDS, además de otros parámetros de diseño para el complejo en general. Solo hasta el 2010 se ha realizado por parte de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB) la regulación de SUDS y su aplicación en el caso del POZ – Norte, dicha regulación está contemplada en el artículo 17 del decreto 043 de 2010 en el cual se adopta el Plan de Ordenamiento Zonal del Norte y se dictan otras disposiciones, dicho artículo se presenta a continuación: Artículo 17 del decreto 043 de 2010. Reglamentación del drenaje urbano sostenible del Distrito Capital. La Secretaría Distrital de Ambiente – SDA-, la Secretaría Distrital de Planeación –SDP- y la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá -EAAB- concertarán los lineamientos técnicos de drenaje urbano sostenible del Distrito Capital, que serán adoptados mediante resolución de la primera, dentro de los doce (12) meses siguientes a la adopción del presente decreto (Consorcio Borde Norte Bogotá - Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB), 2011). De acuerdo con el Decreto 043 y con la modelación urbanística que realizó el consorcio Borde Norte, definió anillos de desarrollo para el POZ Norte, y estos a su vez se dividieron en sectores Figura 1-3. De acuerdo con la reglamentación se definieron las áreas a desarrollar, el número de viviendas y habitantes fijos y flotantes del POZ Norte. Definido el territorio, las vías, áreas de ocupación, viviendas y habitantes se iniciaron el desarrollo de cada uno de los componentes.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 7.

(21) Figura 1-3 División por anillos y sectores del caso POZ - Norte. Anillo 3. Anillo 2. Anillo 1. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 8.

(22) 1.2. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE DRENAJE SOSTENIBLE.. El clima del planeta siempre ha sido variable, la tendencia actual incluye una mayor variabilidad en los patrones de lluvia, la larga duración y una mayor intensidad de las precipitaciones ha llevado a la innovación y el desarrollo significativo en los sistemas de drenaje para manejar el agua superficial evitando o minimizando las inundaciones. Por tal razón las nuevas tendencias de construccion considera un desarrollo sostenible en sus especificaciones. La rápida urbanización conduce a un mayor riesgo de inundaciones locales y regionales. Las secuelas de las inundaciones urbanas pueden ser graves, lo que implica sufrimiento humano, altos costos de la reconstrucción de drenaje, impactos sociales de los residentes obligados a ser alojados temporalmente, y los pagos de seguros con gran cuantia Figura 1-4. (Journal of the Institution of Environmental Sciences, 2008).. Figura 1-4 Pesadumbre por las inundaciones. a. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. b. 9.

(23) c. d. Según EPA – Environmental Protection Agency (1999) Los sistemas de drenaje sostenible Contemporáneo suelen abarcar un equilibrio de los sistemas naturales y de propiedad… Los sistemas de drenaje sostenible debe ser una combinación de diseño e implementación de técnicas naturales y de propiedad, complementado con técnicas tradicionales de drenaje en caso de que sea necesario. De acuerdo a CIRIA – The SUDS Manual C697 (2007). los sistemas de. drenaje que desarrolla ideales de sosteniblidad, puede ser caracterizado como Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible SUDS, los cuales son diseñados para controlar los riesgos medioambientales producto de las ecorrentias urbanas y contribuir a un mejoramiento del medio ambiente. En este sentido los objetivos de los SUDS será entonces minimizar los impactos producto de los desarrollos urbanisticos en cuanto a la cantidad y calidad de la escorrentia, maximizando la ameneidad y la biodeversidad. Estos tres conceptos puede observarse mejor la Figura 1-5 tomada de CIRIA – The SUDS Manual C697 (2007) que muestra los principales objetivos relacionado con los SUDS; la idea es generar un equilibrio entre los objetivos de los SUDS creando un modelo de optimización que se pueda replicar y que represente el estado natural de drenaje antes de las actuaciones humanas. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 10.

(24) Figura 1-5 Objetivos de los SUDS. El triángulo de la sostenibilidad, fue un concepto adoptado en la cumbre de Río de 1992 como consecuencia del trabajo realizado por la Comisión Mundial de Medio Ambiente y Desarrollo de Naciones Unidas, y plasmado en el documento llamado “Informe Brundtland (1987)”, que plantea un nuevo enfoque en el diseño del drenaje urbano. (Castro, 2005). Una metodología contemporánea de drenaje sostenible para la gestión de la escorrentía superficial de agua debe utilizar las técnicas que se centran en tres áreas clave, cada uno en su caso, controlar la cantidad de agua superficial (reducción de las tasas de flujo fuera de sitio), mejorar lala calidad de agua superficial y darle valor agregado a las comodidades de desarrollo. (EPAEnvironmental Protection Agency, 1999). Ademas Beecham (2003) Lloyd, Whelans et al. (1994) y CSIRO (1999) define los objetivos de los Water Sensitive Urban Desing WSUD sistema paralelo a los SUDS dichos principios de expresan en cinco categorías clasificadas de la siguiente forma:. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 11.

(25) i). Para la gestión del balance del agua  Mantener las características apropiadas de los niveles de los acuíferos, su recarga y sus caudales de acuerdo a los usos asignados y beneficios establecidos.  Prevenir los daños por inundaciones en las áreas de desarrollo.  Prevenir la erosión excesiva de los cursos de agua, laderas y bancos.. ii). Mantener y en lo posible mejorar la calidad del agua  Minimizar la carga de sedimentos por el agua.  Proteger la vegetación existente.  Reducir al mínimo la carga de contaminantes en el agua superficial o en las aguas subterráneas.  Reducir al mínimo la exportación e impacto de los contaminantes en las aguas residuales.. iii). Fomentar la conservación del agua  Mitigar la importación y uso del agua potable de abastecimiento.  Promover la reutilización del agua pluvial.  Promover el uso y recirculación de los afluentes.  Reducir los requerimientos de irrigación.  Promover el suministro auto-regulado.. iv). Mantener los valores medioambientales relacionados con el agua.. v). Mantener los valores recreacionales relacionados con el agua.. Según CIRIA – RP664: Model agreements for sustainable water (2003), el fomento de los sistemas de drenaje sostenible (SUDS) y los sistemas de agua de reutilización proporciona enormes beneficios en términos de eficiencia del agua, ahorro de costos, mejora del medio ambiente y el esparcimiento. Sin embargo, la. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 12.

(26) falta de provisión de estas tecnologías dentro de la legislación vigente ha sido un obstáculo para su aplicación. Posible causa de que en el medio Colombiano este tipo de construcción sostenible no haya sido aplicada con anterioridad. El enfoque SUDS es particularmente valiosa en las zonas urbanas donde el desarrollo de alta densidad y las superficies impermeables puede causar inundaciones, ya sea directamente o en conjunto (Journal of the Institution of Environmental Sciences, 2008).. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 13.


(28) 3. OBJETIVOS. A continuación se hace una descripción de lo que se pretende con el desarrollo de la tesis. 3.1. Objetivo General.. Realizar una revisión bibliográfica de los sistemas de drenaje sostenible SUDS, además de documentar el primer caso piloto de aplicación en el ámbito de Bogotá, proyecto POZ – Norte.. 3.2. Objetivos específicos..  Hacer una revisión de las tipologías de los SUDS determinando las ventajas y desventajas de cada uno de los métodos.  Evaluar desde una mejor perspectiva los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible estableciendo un criterio de selección.  Realizar un estudio para el caso concreto del POZ – Norte, primer proyecto en el que la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB) plantea implementar SUDS.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 15.


(30) 4. MARCO TEÓRICO.. SISTEMAS DE DRENAJE CONVENCIONALES – EN EL CONTEXTO HISTÓRICO.. Según MOMPARLER, et al. (s.f) Inicialmente las infraestructuras de drenaje evolucionó. con. la. canalización. de. las. aguas. residuales. Figura. 4-1;. consecutivamente se encauzó las escorrentías producidas por las tormentas, con el fin de controlar las posibles inundaciones que se podían generar. Bajo estos criterios se dio lugar a los sistemas convencionales de drenaje en las zonas urbanizables, basados en sistemas de colectores cuyo objetivo principal es evacuar la escorrentía hacia un medio receptor lo antes posible. Una vez evacuada el agua surge la dificultad del tratamiento de estas aguas en cuanto a su calidad, actualmente las aguas lluvias por el efecto del arrastre de partículas desde la atmósfera el lavado de los tejados, pavimentos y arrastre de sólidos en suspensión, están lejos a ser consideradas aguas limpias, constituyéndose en una fuente importante de contaminación, que se maximiza si los índices de habitabilidad de una zona urbana es elevada. Figura 4-1 canalización de las aguas residuales. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 17.

(31) El funcionamiento de los sistemas de drenaje convencionales es conocido ya que se aplica con mayor generalidad en la mayoría de las ciudades. Sin embargo, el drenaje urbano actual presenta problemas que pueden ser clasificados en tres categorías: cantidad, calidad y servicio. Los problemas de cantidad son los más perceptibles por todos, ya que su incidencia es visible y notable en el momento en el que se producen; por ejemplo, las inundaciones localizadas. Por su parte los problemas derivados de la calidad de las aguas no son detectables a simple vista, y su perjuicio se manifiesta a medio o largo plazo por la pérdida de calidad medioambiental sufrida en los medios receptores, pudiendo alterar ecosistemas completos. (Castro, 2005) Según CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007) sobre los años 50, la separación de las aguas residuales han sido caracterizadas por un mal manejo en su drenaje. Siendo convencional que las aguas residuales sean conducidas por tuberías hasta un depósito. El ciclo del agua es uno de los procesos más críticos que brinda un soporte a la vida en el planeta. Históricamente las urbanizaciones han afectado directamente y negativamente este ciclo, generando pérdida y degradación en las tierras pantanosas, ríos y los recursos de las aguas subterráneas, a través de la polución, vaciamiento de recursos y construcciones dentro de áreas naturales. En la última década el esfuerzo realizado para el tratamiento de las aguas ha hecho que estos problemas se vean reducidos, aunque esto no haya significado la erradicación total del problema. Por último, el servicio dado a la ciudadanía se ve alterado por los dos problemas anteriormente mencionados, y que se manifiestan como un perjuicio en la prestación de servicios; es decir, afección al. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 18.

(32) tráfico, daños materiales, pérdida de comodidad, desnaturalización del entorno, falta de estética, etc. (Castro, 2005) Los sistemas aplicados actualmente son válidos pero se pueden constituir como soluciones parciales a los problemas de gestión, es un error considerar que el incremento de sistemas de drenaje convencionales podrá hacer frente al futuro desarrollo urbano.. Como los SUDS pueden ser diferentes a los sistemas de drenaje convencionales. Es claro que el empleo de los SUDS mejora la gestión de aguas, en diferentes procesos de abastecimiento, drenaje y tratamiento, a continuación se presenta la Tabla 4-1 tomada de MOMPARLER, et al. (s.f), Donde se compara los sistemas convencionales de colectores, con la propuesta de los SUDS.. Tabla 4-1 Comparación de los sistemas de drenaje convencionales con los SUDS. Sistema convencional de colectores Costes de construcción. Sistema Alternativo SUDS. Puede ser equivalente, aunque los usos indirectos de los SUDS reducen su coste real. Costes de operación y mantenimiento. Establecido. No establecidos: Falta experiencia. Si. Si. Control de inundaciones aguas abajo. No. Si. Reutilización. No. Si. Recarga/Infiltración. No. Si. Baja. Alta. No. Si. Control de inundación en la propia cuenca. Eliminación de contaminantes Beneficio en servicio al ciudadano. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 19.

(33) Beneficios educacionales. No. Insignificantes Establecidos. No establecidos: Falta experiencia. Vida útil. Establecida. Requerimientos de espacio. Si No establecidas: Falta experiencia Dependiendo del sistema, pueden ser importantes. Criterios de diseño. Con la aplicación de los SUDS se incrementa de desarrollo sostenible como resultado de políticas de amenidad, que reduce los costos de vida asociados a la implementación de soluciones de drenaje. Según CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007), El apropiado diseño, construcción y mantenimiento de SUDS tiene mayores ideales sostenibles que los sistemas de drenaje convencionales, siempre y cuando se cumpla las siguientes características: Control de la escorrentía y las tasas de volúmenes, disminuyendo así el riesgo de inundaciones aguas abajo. Reducción de las concentraciones de contaminantes, protegiendo así los cuerpos de agua del río aguas abajo. Recarga de las aguas subterráneas. Contribuir a mejorar la amenidad y el valor estético de las zonas desarrolladas. Constitución de hábitats para la fauna silvestre en las zonas urbanas con oportunidades de mejora de la biodiversidad.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 20.

(34) EL IMPACTO DE LA URBANIZACIÓN. Las nuevas expansiones urbanas. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 21.

(35) Figura 4-2, modifica considerablemente el ciclo hidrológico, la constante impermeabilización conlleva a una reducción considerable de los espacios vegetados, lo cual produce una disminución en las tasas de evo-transpiración, reducción de la infiltración e interceptación natural. La consecuencia de estos cambios. genera. mayores. volúmenes. de. escorrentía. incrementando. las. probabilidades de una inundación. Con la creciente presión urbanística, es cada vez más escasa la masa verde que se puede encontrar dentro de las ciudades y en su entorno; es decir, cada vez es más habitual encontrar un número menor de zonas verdes naturales y las que hay son artificiales y prácticamente impermeables, por lo que se tiende a una desnaturalización completa del área urbana. (Castro, 2005). Al aumentar el crecimiento de las ciudades, aumenta la superficie impermeabilizada y es mayor el volumen de escorrentía producido por lo que se generan sobrecargas en la red de pluviales que pueden llegar a ocasionar reboses e inundaciones. (P M Enginyeria, s.f.). La Figura 4-3 tomada de CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007) muestra los impactos de la urbanización en el proceso hidrológico y en la forma de cómo esta actuación humana afecta un área natural.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 22.

(36) Figura 4-2 Expansiones urbanas. Figura 4-3 Esquema de afectaciones urbanas en el ciclo hidrológico. La afectación o actuación humana se puede evidenciar de igual forma en hidrógramas tal como se evidencia en la figura 4-4 tomada de CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007), donde se observa un aumento de los caudales punta después de la urbanización de la zona de afectación, alterando considerablemente el ciclo hidrológico.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 23.

(37) Figura 4-4 Hidrógramas de afectaciones urbanas. Como se puede observar en las Figura 4-3 y Figura 4-4 la cantidad de agua a gestionar después de la urbanización e impermeabilización es considerable en comparación a la condición previa, condición entendida sin urbanizar. Cuanto mayor es la superficie impermeabilizada, menor es la cantidad de agua de lluvia que se puede infiltrar y mayor es el volumen de escorrentía generado que produce un caudal pico muy elevado (de 2 a 10 veces mayor que el del estado natural), en un momento dado. Este hecho hace que los colectores de pluviales se diseñen para poder albergar este caudal, por lo que llevan consigo un coste económico mayor, que se podría haber evitado si el agua hubiera comenzado a infiltrarse desde el momento en que tocó el suelo, o si se hubiese facilitado su retención temporal en origen. (P M Enginyeria, s.f.) En definitiva, estamos desaprovechando el agua de lluvia, que sigue discurriendo por nuestras calles sin infiltrarse (impidiendo así la recarga de acuíferos) y además no reutilizamos esta agua, por lo que hacemos un mal uso del agua potable agravando el efecto de las sequías. (P M Enginyeria, s.f.). LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 24.

(38) La calidad del agua en igual medida se ve afectada debido a la remoción de la capa de vegetación, producto de la impermeabilización después de la actuación urbana. Las actividades humanas generan, tanto en la atmósfera como en la superficie de cuencas urbanas, una amplia gama de contaminantes: sedimentos, materia orgánica, nutrientes, hidrocarburos, elementos patógenos (bacterias y virus), metales, pesticidas etc.”, todos estos elementos hacen que se produzca una contaminación difusa. Figura 4-5. Figura 4-5 Contaminación difusa en el agua. Esta contaminación es difusa, es decir, se produce en grandes áreas y es difícil de muestrear en origen, puesto que se trata del agua de lluvia, no infiltrada y no evaporada, que discurre por la superficie limpiando y transportando en suspensión y en disolución los contaminantes mencionados. Por estos motivos se tiende a diseñar depuradoras de gran capacidad al final de la red, que en ocasiones presentan problemas de explotación y mantenimiento. (P M Enginyeria, s.f.) De acuerdo, (Castro, 2005) El agua va perdiendo calidad a medida que se va recorriendo el camino por los sistemas de drenaje tradicional, esto hace que un agua casi limpia de lluvia se convierta en un agua contaminada a depurar. Por LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 25.

(39) tanto, se genera la necesidad del paso del agua de lluvia por la depuradora antes de su vertido al medio receptor, sometiendo al sistema de saneamiento al régimen no uniforme de las precipitaciones, lo cual resulta muy desfavorable para el diseño y correcto funcionamiento de las depuradoras. Según MOMPARLER, et al. (s.f), Los SUDS contribuyen a una disminución en el volumen de escorrentía y los caudales punta, mejorando las estaciones de depuración conllevando las siguientes condiciones:  Reducción de costos al reducirse el volumen de escorrentía.  Reducción de costes al no alterarse frecuentemente el patrón de contaminantes.  Reducción del número de vertidos (DSU) a la entrada de la depuradora. A continuación en la Tabla 4-2 tomada de CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007) se presenta un resumen de los impactos del desarrollo urbanístico, que afecta directamente la calidad y cantidad de la escorrentía, teniendo en cuenta la forma de recepción.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 26.

(40) Tabla 4-2 Impacto de los desarrollos urbanísticos. Efectos Procesos -. Reducción. infiltración. Impactos de. y. la evo-. medioambientales. - mayores volúmenes de escorrentía. - Aumento del caudal. transpiración.. - Rápido drenaje en el área punta de la escorrentía. Cambios en el. urbana.. caudal. -. -. reducción. infiltración,. de. interflujo,. la. inundaciones. y. abajo.. de. de una cuenca pueden ser. las. de órdenes de magnitud. aguas. mayores que los de una cuenca no perturbada. - Reducción de los flujos. recarga.. -. Aumento. Los Vertidos desenfrenados. Aumento. inestabilidad. de en. la. -. Aumento. la. corriente.. de. la. - Corriente de erosión.. corriente.. - Aumento de las tasas de - Pérdida de cobertura de Ampliación los canales para Cambios en la morfología de flujo. erosión. -. Disposición. de. sedimentos. - Aumento de las tasas de. árboles en los cauces de. acomodar y transportar el. ríos. aumento de la escorrentía.. - Cambios en los perfiles. La erosión del canal y las. en el lecho del cauce.. fuentes. sedimentos. flujo y la frecuencia de. causa. de la. deposición como bancos de. inundaciones.. arena o sustrato.. - Desarrollo de llanuras de inundación (incluidas estructuras. adicionales. de. las. canales,. puentes, alcantarillas).. - Aumento de las tasas de -. Degradación. de. la. Mayores flujos que pueden. flujo y la frecuencia de. estructura del hábitat.. lavar. inundaciones.. - Pérdida de la estructura. biológicas. La erosión de. Efectos en el. - Pérdida de vegetación. de grupo.. márgenes y la pérdida de. hábitat. ribereña.. -. acuático. - Aumento de las tasas de. temperatura. erosión.. cuenca.. -Deposición de sedimentos.. -. -reducción. diversidad biológica.. de. la. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. Aumento. Disminución. de en. las. comunidades. la. vegetación ribereña pueden. la. reducir. el. hábitat.. El. aumento de temperaturas de. la. a reducir los niveles de oxígeno e interrumpir la. 27.

(41) variabilidad del hábitat.. - Sedimentación.. cadena. - reducción de los flujos. -Almacenamiento escorrentía. de. en. composición la. comunidad. zonas. - La descomposición de - Reducción de oxígeno. calidad. materia orgánica presente. en las aguas receptoras.. en. -. el. de. escorrentía. Enriquecimiento. (consume el oxígeno). nutrientes.. - Lavado de abono, basura. -. vegetal,. patógena.. los. animales,. de. la. acuática. se. peor calidad.. Impactos en la agua. La. deteriorará con aguas de. urbanas cálidas del. alimentaria.. desechos. derrames. de. de. Contaminación. -. El agotamiento del oxígeno debilita la corriente y afecta. Contaminación. por. la liberación de sustancias. aguas negras, filtraciones. hidrocarburos. (por. químicas tóxicas junto con. de. ejemplo,. PAH,. sedimentos depositados en. fosas. vertidos. sépticas, de. los. aguas. curso de agua. El aumento. VOCs, MTBE).. - Aumento de los niveles de los niveles de nutrientes. residuales. -. TPH,. Compensación. de. los. de. materiales. tóxicos. aceites, grasas, gasolina /. (por. gasolina.. plaguicidas, cianuros).. -. Lavado. de. los. sitios. industriales y comerciales, tejados,. vehículos,. productos. químicos. domésticos, sanitarios,. rellenos y. sitios. de. -. ejemplo,. Incremento. metales, de. promueve el crecimiento de malas hierbas, algas. Se puede. la. muerte. dar. lugar de. a. peces.. temperatura del agua.. - Basura y escombros. - Crecimiento de malezas y algas.. desechos peligrosos. Cada día más nuestro entorno sufre una desnaturalización progresiva. Poco a poco y casi sin darnos cuenta han ido desapareciendo los ecosistemas y el paisaje de nuestras ciudades se ha ido deteriorando hasta convertirse en una imagen completamente gris. (P M Enginyeria, s.f.).. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. la. 28.

(42) Esta desnaturalización e impermeabilización de las superficies hace que el ciclo natural del agua se vea alterado de una forma muy importante, convirtiendo a las ciudades en zonas cuasi-desérticas. Se pierde riqueza visual, se impide la recarga de acuíferos, que sirven de reserva de agua para el consumo humano, y se genera el efecto isla de calor Figura 4-6, que hace que las temperaturas en verano se incrementen en el interior de la ciudad, efectos que suponen un contra-servicio para los ciudadanos. (Castro, 2005). Figura 4-6 Efecto de isla de calor. Todos los inconvenientes afectan a un nivel medioambiental, social, y económico, por lo cual es necesario medidas sostenibles e innovadoras para solucionar los problemas asociados a la gestión del agua en los desarrollos urbanísticos.. Lineamientos para el manejo de aguas lluvias en cuencas a urbanizar caso POZ – Norte.. Los lineamientos presentados para dar soluciones para el manejo de las aguas lluvias en las nuevas zonas a urbanizar en el POZ – Norte Figura 4-7, permiten establecer un marco de referencia para el diseño de soluciones sostenibles seguras y amigables con su entorno mediante la aplicación de SUDS.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 29.

(43) El planteamiento aquí expresado debe ser un paso inicial para la estructuración de una solución integral en la gestión del agua de escorrentía en el complejo POZ – Norte, mediante sistemas de drenaje convencionales en complemento con los sistemas urbanos de drenaje SUDS. Los lineamientos planteados a continuación buscan dar solución a los objetivos expresados por la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB), para el requerimiento de productos de lineamientos socio-ambientales establecido en el decreto 043 de 2010 (Consorcio Borde Norte Bogotá - Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB), 2011).  Lineamientos para soluciones que permitan disminuir los cambios sobre los coeficientes de escorrentía actuales y mitiguen dichos cambios mediante medidas de cuenca como la creación de estructuras de drenaje sostenible (SUDS) y la definición de lineamientos para los urbanizadores.  Usar estructuras de drenaje con características naturales, existentes o construidas en la medida de lo posible y no concentrar las descargas pluviales.  Se considera fundamental hacer un tratamiento del agua lluvia transportada por estas descargas para reducir al mínimo los impactos sobre las corrientes superficiales y la población que las rodea.  El objetivo de calidad de agua para el tratamiento debe estar acorde con los criterios contemplados en el Decreto 1594/84 en cuanto a la calidad de agua mínima para conservación de flora y fauna.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 30.

(44) Concretando. objetivos. en. síntesis. los. lineamientos. deben. contemplar. planteamientos encaminados a mitigar cambios en los coeficientes de escorrentía, en la calidad del agua vertida a los cuerpos de agua, en su cantidad y que los lineamientos de medidas propuestas sean los más naturales posibles, seguros y amigables con el entorno(Consorcio Borde Norte Bogotá - Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB), 2011).. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 31.

(45) Figura 4-7 Desarrollo urbano POZ – Norte. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 32.

(46) EL CAMBIO CLIMÁTICO. El Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM (2011), hace la diferencia entre tiempo y clima, siendo el último objeto de análisis del presente capitulo. Entonces el IDEAM se refiere al clima como: El concepto de permanencia y en este sentido se ocupa del análisis de los procesos atmosféricos alrededor de sus valores promedio, los cuales son producto de la evaluación de observaciones de largos períodos de tiempo, generalmente. no. inferiores. a. 30. años,. conocidos. como. Normales. Climatológicas. También es definido como el conjunto fluctuante de las condiciones atmosféricas, el cual se caracteriza por los estados y evoluciones del tiempo en un lugar o región determinada o en el planeta entero, durante un período de tiempo relativamente largo. (Instituto de Hidrológico, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM, 2011). De acuerdo Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de. Colombia. IDEAM. (2011),. relaciona. el. clima. con. las. condiciones. predominantes en la atmósfera, a su vez el clima se puede describir a partir de variables atmosféricas como la temperatura y la precipitación, denominados elementos climáticos. Figura 4-9 (Instituto de Hidrológico, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM, 2011). Es relevante tener conocimiento de las fluctuaciones del clima esquematizados en el tiempo, estas variaciones se presentan mediante la interacción de los componentes del sistema hidrológico y los medios forzantes que afectan directamente el entorno Figura 4-8. El clima se puede caracterizar a través de medidas estadísticas tal como lo describe el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM (2011), la media, la frecuencia relativa, la probabilidad de. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 33.

(47) valores extremos del estado de la atmósfera o de los elementos climáticos en una determinada área. Figura 4-8 Cambio climático. b a. Figura 4-9 Componentes del sistema climático. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 34.

(48) Factores climáticos. El clima de la tierra depende en gran medida de los efectos radioactivos y la interacción entre los diferentes componentes del clima en la Figura 4-10, tomada de Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM (2011) se puede representar esquemáticamente el sistema climático, donde las letras de negrita son los componentes del sistema climático; las flechas delgadas son los procesos e interacciones, y las flechas gruesas representan los aspectos que pueden cambiar. Figura 4-10 Ilustración esquemática del sistema climático. La radiación solar es el combustible que pone en movimiento la máquina atmosférica y junto con la concentración atmosférica de algunos gases variables que ejercen un efecto invernadero… Estos agentes de forzamiento radiativo varían tanto de forma natural como por la actividad humana, produciendo LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 35.

(49) alteraciones en el clima del planeta. (Instituto de Hidrológico, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM, 2011). Ahora, los factores determinantes del clima, se refieren a las condiciones físicas y geográficas, que son relativamente constantes en el tiempo y en el espacio y que influyen en el clima en aspectos relacionados con la transferencia de energía y calor. Los de mayor importancia son la latitud, la elevación y la distancia al mar. Otros factores que intervienen en las variaciones del clima son las corrientes marinas, la cobertura vegetal, los glaciares, los grandes lagos, los ríos y la actividad humana. (Instituto de Hidrológico, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM, 2011).. Efectos del cambio climático. Según CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007) los principales resultados del cambio climático se presentan en la cantidad y calidad del agua de escorrentía identificando los siguientes aspectos:  Reduce la capacidad de recirculación del agua, disminuyendo la capacidad de disolución de los gentes de polución hacia los flujos bajos, incrementando consecuencias como (eutrofización)  Aumento de la evaporación de los cuerpos de agua, e incremento del florecimiento de algas.  Alargamiento de las estaciones de creciente, combinado con mayores tiempos de humedad, estas afectaciones pueden variar las propiedades de los nutrientes, la compactación del suelo y la rapidez de la escorrentía.  Reducción de la capacidad de recarga de las aguas subterráneas, generando consecuencias negativas en los suministros de agua y los ecosistemas acuáticos dependientes de las aguas de infiltración. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 36.

(50) Según (CIRIA - The SUDS Manual C697, 2007) en los periodos donde se puede presentar una mayor escorrentía se puede presentar las siguientes afectaciones:  Incremento de la escorrentía urbana y rural, incrementando los agentes de polución. Particularmente en los periodos de sequedad en el suelo de afectación se presenta una menor tasa de infiltración.  Erosión del suelo, incrementando los sedimentos y la concentración de contaminantes.  Incremento de las inundaciones, y la frecuencia de descarga de las aguas residuales en sitios no destinados al manejo y gestión de dichas aguas. Fluctuaciones climáticas. Es entendible que el clima varíe dependiendo de las características del medio, dichas variaciones se presentan en escala de tiempo y espacio, las variaciones climáticas pueden llegar a afectar cualquier zona dependiendo de las severidad a la cual este expuesta. Para fines analíticos, las fluctuaciones pueden ser definidas como cambios en la distribución estadística usual utilizada para describir el estado del clima. La estadística climática comúnmente usada se refiere a los valores medios de una variable en el tiempo. Los valores medios pueden experimentar tendencias, saltos bruscos, aumentos o disminuciones en la variabilidad o, aun, una combinación de tendencias y cambios en la variabilidad. (Instituto de Hidrológico, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM, 2011). A continuación se presenta la Figura 4-11 que esquematiza la variación global de la superficie en la tierra entre 1850 y 2006 dicha figura es tomada del. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 37.

(51) (Instituto de Hidrológico, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia IDEAM, 2011). Figura 4-11 Variación de la temperatura en la superficie terrestre entre 1850 y 2006. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 38.

(52) SOSTENIBILIDAD El desarrollo sostenible es el desarrollo que satisface las necesidades de la generación presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades. (Organizacion de las Naciones Unidas para la Ciencia y la Cultura UNESCO, 2005). Una primera crítica, de las muchas que ha recibido la definición de la CMMAD, es que el concepto de desarrollo sostenible apenas seria la expresión de una idea de sentido común (sostenible vendrá de sostener, cuyo primer significado, de su raíz latina “sustinere”, es “sustentar mantener firme una cosa”) de la que aparecen indicios en numerosas civilizaciones que han intuido la necesidad de preservar los recursos para las generaciones futuras. (Organizacion de las Naciones Unidas para la Ciencia y la Cultura UNESCO, 2005). De acuerdo con CIRIA – The SUDS Manual C698 (2007), el desarrollo sostenible tiene como objetivo garantizar una mejor calidad de vida para todos en la generación actual y pensando siempre en las generaciones futuras, con lo cual se debe cumplir los siguientes parámetros:  Equidad social.  Protección efectiva del medio ambiente.  Uso prudente de los recursos naturales. Otra definición propuesta por H. Daly el cual plantea que una sociedad sostenible es aquélla en la que:  los recursos no se deben utilizar a un ritmo superior al de su ritmo de regeneración,  no se emiten contaminantes a un ritmo superior al que el sistema natural es capaz de absorber o neutralizar, LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 39.

(53)  Los recursos no renovables se deben utilizar a un ritmo más bajo que el que el capital humano creado pueda reemplazar al capital natural perdido. Concretando esta definición en un caso práctico, el de los combustibles fósiles, significa que se tiene que utilizar una parte de la energía liberada para crear sistemas de ahorro de energía o sistemas para hacer posible el uso de energías renovables que proporcionen la misma cantidad de energía que el combustible fósil consumido. (CUARTO, s.f.) Características de un desarrollo sostenible. Se acuerdo a CUARTO (s.f), las características de un desarrollo sostenible debe enmarcar una serie de parámetros, que se pueden aplicar en forma análoga al tema de los SUDS siempre y cuando se enmarquen en unos modelos de desarrollo sostenible, para el cual será necesario el análisis desde diferentes enfoques como global, local, regional y urbano con ideas y fines sostenibles incluso ante la globalización. Dichas características se puntualizan a continuación:  Busca la manera de que la actividad económica mantenga o mejore el sistema ambiental.  Asegura que la actividad económica mejore la calidad de vida de todos, no sólo de unos pocos selectos.  Usar los recursos eficientemente.  Promueve el máximo de reciclaje y reutilización.  Pone su confianza en el desarrollo e implantación de tecnologías limpias.  Restaura los ecosistemas dañados.  Promueve la autosuficiencia regional  Reconoce la importancia de la naturaleza para el bienestar humano.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 40.

(54) Prácticas de sostenibilidad en la construcción. La industria de la construcción está constantemente cambiando sus métodos operativos, hoy en día la tendencia de los cambio se dirigen hacia la sostenibilidad y la consideración de los impactos ambientales, con la creciente tendencia a la protección del medio ambiente debido al agotamiento de los recursos naturales, el calentamiento global y la destrucción ecológica. El interés por estas cuestiones se ha intensificado entre los profesionales de la construcción. Hoy en día los esfuerzos se han dirigido hacia una construcción sostenible con el medio ambiente dentro de un proceso de desarrollo integrado, en la Figura 4-12 se ilustra esta ideología denominada construcción verde de acuerdo a Zainul & Jaapar (s.f), que debe ser asumida por la industria de la construcción. Figura 4-12 Movimiento para la construcción sostenible. De acuerdo a Zainul & Jaapar (s.f), la construcción sostenible tiene como objetivo producir estructuras que mejoren la calidad de vida y que a su vez protejan el medio ambiente eficiente y rentablemente. La construcción sostenible es ante todo el mantenimiento en equilibrio.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 41.

(55) De igual forma Zainul & Jaapar (s.f), exponen 10 criterios o principios de sostenibilidad dentro de la industria de la construcción, dichos criterios se presentan a continuación en la Tabla 4-3: Tabla 4-3 Interpretación de los principios de sostenibilidad en el sector de la construcción. Principios del desarrollo Interpretación de los principios de sostenibilidad sostenible. en la industria de la construcción. Situar a las personas en el Mostrar la preocupación de las personas, garantizando centro. que viven en un ambiente sano, seguro y productivo en armonía con la naturaleza. Desde una perspectiva a Salvaguardar los intereses de las generaciones futuras, largo plazo Teniendo. mientras que se suplen las necesidades del presente en. cuenta. costos y beneficios Creación. de. económico. un. los Evaluar los beneficios y costos a la sociedad y al medio ambiente. sistema Creación de un sistema que puede prosperar en. abierto. y. apoyo. de recursos, mejorando la eficiencia de la colaboración y de los recursos.. Lucha contra la pobreza y Mejora de la calidad en las construcciones y servicios, la exclusión social. creando oportunidades de empleo y promoviendo la cohesión social. Respetar. los. límites Minimizar los daños al medio ambiente y sus recursos. ambientales Principio de precaución. Evaluación de riesgos e incertidumbres antes de cualquier acción y corregir los posibles daños en la fuente.. Uso de los conocimientos Utilizar la tecnología y los conocimientos de expertos científicos. para obtener información y mejorar la eficiencia y eficacia del proyecto. Transparencia, información Oportunidades para mejorar el acceso a la información y participación del acceso a y fomentar la ética y el profesionalismo la justicia Hacer. que. el. que Legislación sobre el cumplimiento y la responsabilidad. contamina paga. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 42.

(56) En la Figura 4-13, se esquematiza el triángulo de los criterios de un desarrollo sostenible:. Figura 4-13 Esquema del desarrollo sostenible. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 43.

(57) FILOSOFÍA DE LOS SUDS.. La filosofía de los SUDS es reproducir, de la manera más fiel posible, el ciclo hidrológico natural previo a la urbanización o actuación humana. Su objetivo es minimizar los impactos del desarrollo urbanístico en cuanto a la cantidad y la calidad de la escorrentía (en origen, durante su transporte y en destino), así como maximizar la integración paisajística, el valor social y ambiental de la actuación. (Momparler & Doménech, s.f.) Según MOMPARLER (s.f) La misión de los SUDS es captar, filtrar, retener, transportar, almacenar e infiltrar al terreno el agua, de forma que ésta no sufra ningún deterioro e incluso permita la eliminación, de forma natural, de al menos parte de la carga contaminante que haya podido adquirir por procesos de escorrentía urbana previa. Entonces con un buen planeamiento, diseño, construcción y mantenimiento, los SUDS se pueden mitigar muchos de los efectos adversos que la escorrentía urbana provoca al medio ambiente, aportando múltiples beneficios con respecto a los sistemas convencionales. (P M Enginyeria, s.f.) La alternativa de los SUDS, son más sostenibles que los sistemas convencionales de drenaje ya que mitigan los efectos adversos al medio ambiente, según CIRIA – The SUDS Manual C697 (2007), esto se puede conseguir mediante los siguientes criterios:  Reducir las tasas de escorrentía, reduciendo los riesgos de inundaciones aguas abajo.  Reducción de volúmenes y frecuencias de la escorrentía adicional, que tienden a incrementarse como resultado de la urbanización la cual puede agravar el riesgo a las inundaciones.  Recarga de las aguas subterráneas, minimizando el impacto en los acuíferos y ríos que reciben estas captaciones. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 44.

(58)  Reducir los agentes contaminantes en las aguas pluviales, para así proteger la calidad de los cuerpos de agua que reciben estas captaciones  Actuar como amortiguadores para eventos accidentales, previniendo la descarga directa y las altas concentraciones de contaminantes que reciben los cuerpos de agua.  Reducir el volumen de las aguas superficiales, al sistema de alcantarillado.  Contribuir a la amenidad y estética de áreas desarrolladas.  Proveer a los habitantes oportunidades de biodiversidad. Según PRIETO (s.f.) El concepto de SUDS se puede plantear en tres grandes grupos de organización descritos a continuación:  Función: generación de energía mediante el transporte de agua, almacenaje del agua para el uso posterior, descontaminación en origen, recarga de acuífero urbano, mejora del ambiente urbano.  Ubicación: zonas urbanas consolidadas, zonas industriales periféricas, zonas comerciales periféricas, grandes zonas deportivas, extensiones con infraestructura de transporte y vías de comunicación.  Localización geográfica: se enmarcan por la condiciones específicas del lugar como lo es: el clima, topografía, terreno, características hidrogeológicas y el entorno social.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 45.

(59) EL CONCEPTO DE TREN DE GESTIÓN. Una vez conocida la filosofía de los sistemas de drenaje sostenible, se pasa a comentar como deben ser combinados. La planificación y selección de los sistemas urbanos de drenaje sostenible requieren voluntad para cambiar las cosas e interés en la integración medioambiental de los sistemas de drenaje empleados. El criterio de diseño debe equilibrar los componentes relacionados con la cantidad del agua, su calidad y el servicio ofrecido. Así debe tenerse desde el inicio un conjunto de características exigibles. (Castro, 2005). Con el fin de recrear en mayor medida el proceso natural de una cuenca, es necesario utilizar un tren de gestión, con varias tipologías de SUDS que serán especificadas en el capítulo 14. Según CIRIA – The SUDS Manual C697 (2007) este concepto es fundamental para el diseño exitoso de los SUDS. De acuerdo a CIRIA – The SUDS Manual C697 (2007) el sistema tiene que ser escalonado, para desarrollar una gestión adecuada, bajo los siguientes principios:  Prevención: el correcto diseño de los SUDS, se puede constituir como medida para prevenir los altos volúmenes en la escorrentía y los agentes contaminantes.  Control en la fuente: se pretende gestionar la escorrentía lo más cerca de su fuente, esto se puede llevar a cabo mediante sumideros, techos verdes, superficies permeables, y otros métodos de infiltración.  Control local: la gestión del drenaje se analiza de manera local, aplicando soluciones como sumideros de gran magnitud, cuencas de infiltración o de retención  Control regional: la gestión de la escorrentía abarca zonas de gran magnitud, se puede tratar mediante estanques o humedales.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 46.

(60) En la Figura 4-14 tomada de CIRIA – The SUDS Manual C697 (2007) se hace un resumen del tren de gestión, teniendo en cuenta los principios anteriormente mencionados para la gestión de la escorrentía en forma jerárquica, donde se esquematiza los tipos de controles y la forma de gestionar el agua de escorrentía. Figura 4-14 tren de gestión de la escorrentía. En general, cuanto mayor sea el número de técnicas utilizadas en la serie, mejor será el rendimiento y es probable que sea menor el riesgo de fallo del sistema en general. El enfoque de SUDS puede ser aplicado en todos los sitios de desarrollo, aunque las limitaciones de cada sitio impliquen una obstrucción en el potencial de la solución. La variedad de opciones permite a los diseñadores y planificadores considerar varios aspectos como el uso local del suelo, ocupación del suelo, gestión de escenarios futuros; haciendo un adecuado equilibrio entre los riesgos asociados a cada opción.. LUIS FERNANDO RODRÍGUEZ YEPES. 47.