Comunicación presentada al V Congreso Ciudades Inteligentes:
Autores
- Gabriel Arribas Pérez, Director de Zona, CHM Obras e Infraestructuras
- Jesús Fuentes Ramajo, Jefe de Obra, CHM Obras e Infraestructuras
- Cristina Ávila Freire, Responsable de Calidad, Medio Ambiente e I+D+i, CHM Obras e Infraestructuras
- Ignacio Andrés-Doménech, Profesor Titular de Universidad, Instituto Universitario de Investigación de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA), Universitat Politècnica de València
- Jesica T. Castillo-Rodríguez, Investigadora, Instituto Universitario de Investigación de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA), Universitat Politècnica de València
- Javier Mira Peidro, Coordinador Área de Hábitat, Instituto de Tecnología Cerámica (ITC-AICE)
- Jorge Corrales García, Investigador Área de Hábitat, Instituto de Tecnología Cerámica (ITC-AICE)
- Mónica Leiva Roig, Gerente, Trencadís de Sempre
Resumen
La presente comunicación describe los fundamentos y resultados principales del Sistema Urbano de Drenaje Sostenible (SUDS) ejecutado en Benicàssim (Castellón) en el marco del proyecto LIFE15 CCA/ES/000091, LIFE CERSUDS, incorporando material cerámico de bajo valor comercial para el desarrollo de un pavimento permeable. El objetivo principal del proyecto es mejorar la capacidad de adaptación de las ciudades al cambio climático y promover el uso de infraestructuras verdes mediante el desarrollo e implementación de un demostrador que consiste en una innovadora solución de pavimentación permeable para la rehabilitación de áreas urbanas. El proyecto se ha centrado además en la monitorización del impacto de la solución en la gestión de la cantidad y calidad del agua de escorrentía gestionada por el sistema.
Palabras clave
Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible, Pavimento Cerámico Permeable, Monitorización, Gestión del Agua de Lluvia, Adaptación Urbana, Cambio Climático
Introducción y antecedentes
El proyecto
La comunicación propuesta describe los aspectos más relevantes del Sistema Urbano de Drenaje Sostenible (SUDS) ejecutado en 2018 en el municipio de Benicàssim (Castellón), en el marco del proyecto LIFE CERSUDS, financiado por el Programa LIFE 2014-2020 de Medio Ambiente y Acción por el Clima de la Unión Europea con referencia LIFE15 CCA/ES/000091, con especial atención a la etapa de monitorización que se está llevando a cabo desde agosto de 2018 hasta julio de 2019.
El proyecto LIFE CERSUDS cuenta con la participación de un consorcio liderado por el Instituto de Tecnología Cerámica (ITC-AICE), y que incluye además al Instituto Universitario de Investigación de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA) de la Universitat Politècnica de València, el Ayuntamiento de Benicàssim, las empresas CHM Obras e Infraestructuras y Trencadís de Sempre, y por último el Centro Cerámico Bologna (Italia) y el Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro de Coimbra (Portugal).
El proyecto, con una duración de 3 años desde octubre de 2016 hasta septiembre de 2019, ha tenido como objetivo principal mejorar la capacidad de adaptación de las ciudades al Cambio Climático y promover el uso de infraestructuras verdes en las acciones de desarrollo y renovación urbana. Dicho proyecto ha incluido el desarrollo de un demostrador monitorizado consistente en un SUDS que incorpora el uso de un pavimento permeable conformado por un innovador sistema, creado a partir de baldosas cerámicas en stock, favoreciendo la reutilización de dicho material.
Motivación
En el desarrollo de las infraestructuras de drenaje y saneamiento de las ciudades se ha tendido a canalizar y controlar tanto las aguas residuales como las escorrentías producidas por las aguas de lluvia con el objetivo de reducir el riesgo de inundación derivado de eventos de precipitación en la cuenca urbana.
Por tanto, los sistemas convencionales de saneamiento y drenaje de las ciudades se han diseñado y ejecutado tradicionalmente con el fin de evacuar las aguas de escorrentía a la mayor brevedad posible hacia las estaciones de tratamiento o hacia el medio receptor, sobrepasando en muchas ocasiones su capacidad.
Además, cabe destacar la problemática vinculada, no solamente a la gestión de la cantidad de agua de escorrentía, sino también a la calidad de las mismas, dado que ha quedado demostrado en los últimos años que pueden representar una fuente importante de contaminación, especialmente en entornos donde el sistema de saneamiento y drenaje es unitario. En consecuencia, el enfoque tradicional en la gestión de las escorrentías, junto con el elevado porcentaje de impermeabilización de los entornos urbanos, ha dado lugar a la necesidad de gestionar volúmenes de escorrentía mayores, con elevados caudales punta y tiempos de respuesta muy cortos, lo que compromete el correcto funcionamiento de la mayoría de los sistemas en nuestras ciudades.
Las nuevas exigencias normativas, y la creciente demanda de la sociedad por un desarrollo urbano sostenible, hacen necesario un nuevo enfoque para una gestión más inteligente de las escorrentías, lo cual ha llevado al interés creciente por el uso de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS), como soluciones para resolver los problemas actuales y futuros en materia de drenaje urbano. Los SUDS pueden utilizarse como alternativa a los sistemas de drenaje convencional o en combinación con ellos.
Los SUDS engloban un amplio espectro de soluciones que permiten afrontar el planeamiento, diseño y gestión de aguas pluviales desde un enfoque sostenible, integrado y descentralizado, y contemplan técnicas tales como cubiertas vegetadas, aljibes, alcorques de infiltración, pavimentos permeables, zanjas y depósitos de infiltración, cunetas vegetadas, o estanques, entre otras.
El proyecto LIFE CERSUDS ha desarrollado un sistema de pavimentación permeable a partir de material cerámico de bajo valor comercial que se encuentra en stock.
Dicho sistema surge de la identificación de un determinado nivel de stock cerámico existente en el sector español. Un estudio de la empresa KPMG, basado en balances y cuentas de resultados de 21 empresas del sector cerámico, determinó que el nivel de stock en 2014 fue de un 30,44%. Considerando un 25% como el nivel máximo de stock necesario en el sector para una normal rotación, se obtuvo que un 5,44% sería un sobrestock no justificado. Por tanto, se identificó la oportunidad de transformar dicho material para la fabricación de un pavimento urbano permeable.
El concepto del uso y fabricación de un pavimento permeable a partir de baldosas cerámicas tiene sus orígenes en el marco de un proyecto de I+D desarrollado por el ITC, anterior al proyecto LIFE CERSUDS (IMIDIC, 2010). Los resultados de este proyecto se presentaron en Qualicer 2012 (Mira et al. 2012) como un primer prototipo.
Sistema cerámico de pavimentación permeable propuesto en el marco del proyecto Life Cersuds
En el marco del proyecto LIFE CERSUDS se ha acometido el diseño definitivo de este sistema, así como su evaluación mediante ensayos de laboratorio y, en última instancia, la fabricación del pavimento cerámico permeable mediante un proceso manual de los módulos cerámicos para su instalación en el demostrador construido en Benicàssim.
Las baldosas cerámicas de bajo valor comercial procedentes de empresas del sector se dividen en cintas, obtenidas del corte de cada baldosa cerámica. De esta forma, el adoquín permeable o módulo está conformado por un conjunto de cintas ensambladas mediante adhesivo.
El sistema cerámico ha sido objeto de diferentes ensayos y pruebas (Figura 1a), incluyendo ensayos de carga de rotura transversal, permeabilidad, cizalla, impacto, helada, resbaladicidad, estabilidad dimensional, etc. hasta alcanzar la configuración definitiva consistente en un módulo formado por siete cintas (QUALICER 2018).
La configuración final empleada presenta unos valores de permeabilidad superiores a 5.000 mm/h (valor objetivo), según el procedimiento contemplado por la norma NLT 327/00.
Demostrador ejecutado en Benicàssim (Castellón)
El Sistema Urbano de Drenaje Sostenible ejecutado en el municipio de Benicàssim (Castellón) en el año 2018 cuenta con una superficie de actuación de unos 3.000 m², aproximadamente. La intervención aborda la reurbanización y regeneración de un tramo de la calle Torre Sant Vicent, un itinerario histórico que conecta el centro de esta localidad con la playa, definiendo un recorrido peatonal noroeste-sureste (línea verde discontinua en la Figura 1b). Torre Sant Vicent es uno de los dos ejes principales (Figura 1b) sobre los que se articulará la futura Infraestructura Verde Urbana que enlazará los espacios de mayor valor ambiental, paisajístico, cultural y social del municipio.
El demostrador, ejecutado entre febrero y julio de 2018, con un desarrollo longitudinal de unos 200 m, un ancho variable entre 10 y 27 m, y una pendiente longitudinal descendente hacia el mar del 1,5%. Dicho ámbito se encuentra ubicado en una zona residencial de baja densidad caracterizada por la presencia de varios equipamientos deportivos municipales (polideportivo y piscina) y de un pequeño espacio destinado al juego infantil, por lo que actualmente la calle no solo funciona como punto de paso habitual en el recorrido entre la playa y el centro, sino como antesala de los equipamientos públicos existentes.
La actuación cuenta con un área total permeable de 2.117 m², repartida en carril bici, zonas peatonales y zonas verdes, que representa un 66% del total de la intervención, muy superior al área permeable existente antes de la misma y que correspondía exclusivamente a unos 219 m² de zonas verdes. El área impermeable corresponde a la zona de calzada y parte de las zonas peatonales.
El pavimento cerámico permeable se dispone sobre una sub-base conformada por diferentes capas de árido de granulometría seleccionada para garantizar la permeabilidad deseada, y una capa inferior de celdas de drenaje que contribuye a canalizar el agua de escorrentía hacia el carril bici, que recorre longitudinalmente la actuación y donde se dispone un sistema de celdas de drenaje que favorece la laminación y la infiltración al terreno.
En la zona intermedia del demostrador se dispone de una segunda línea de celdas de drenaje, en un tramo de 17 m, cuyo contorno ha sido impermeabilizado para actuar a modo de depósito o aljibe (contando con un volumen aproximado de 10 m³) y permitir la reutilización del agua de lluvia para riego de zonas verdes en la zona de actuación. El esquema simplificado del sistema se muestra en la Figura 3.
La Figura 4 muestra fotografías del demostrador ya finalizado.
Monitorización del demostrador
En el periodo de agosto de 2018 a julio de 2019 se está llevando a cabo la monitorización del funcionamiento del demostrador en términos de gestión de la calidad y cantidad del agua de escorrentía. Para ello se han instalado los equipos que se detallan en la Tabla I.
Hasta el momento de elaboración de este artículo (marzo de 2019) se han registrado 17 episodios de lluvia, de entre los cuales sólo se ha producido escorrentía excedente aguas abajo del sistema en 5 ocasiones. Los resultados de estos 5 eventos se muestran en la Tabla II. El resto de episodios presenta por lo tanto una reducción volumétrica del 100%, lo que significa que el sistema es capaz de gestionar el agua de escorrentía del ámbito de actuación (a través de infiltración y almacenamiento en el aljibe) sin conducir agua excedente a la red de drenaje existente aguas abajo.
Los resultados muestran una respuesta efectiva del sistema ante la gran mayoría de los eventos de lluvia acontecidos, a excepción del episodio del 18 de octubre de 2018, con una precipitación acumulada en 24 horas de 48.8 mm (l/m²), lo que equivale a un volumen de precipitación acumulada situado en el percentil del 97%, es decir, valor que solo se ve superado en el 3% de los días en los que se producen lluvias en Benicàssim.
Además, en lo referente a parámetros de calidad, las muestras tomadas aguas abajo del sistema presentan valores un orden de magnitud inferior en la mayoría de indicadores en comparación con las muestras tomadas en el sistema convencional ubicado en la Calle Mossen Elies, aguas arriba del área de estudio. Muchos de estos indicadores, como aceites o hidrocarburos, se encuentran por debajo del límite cuantificable.
Replicabilidad y monitorización en tiempo real
Los equipos instalados en el demostrador cuentan con registro automático. Sin embargo, el proyecto no contó con la incorporación de dispositivos que permitieran la gestión de datos en tiempo real. De cara a favorecer las labores de monitorización en futuras actuaciones y mejorar la eficiencia de las mismas, se recomienda la incorporación de la captura y envío de datos de pluviometría y caudal en tiempo real. Esto permitirá el seguimiento de los eventos de lluvia en remoto, optimizando los desplazamientos para la recogida de muestras y caracterizando la respuesta del sistema durante y tras el evento, sin necesidad de esperar a la descarga manual de los datos.
Dicha inversión en transmisión de datos remota supondría un gasto poco significativo en el presupuesto total de una actuación de renovación urbana, permitiendo un mejor conocimiento de la efectividad del SUDS en la gestión de las escorrentías pluviales. La incorporación de transmisores de datos remoto, como por ejemplo del tipo GSM, permitirá enviar datos de las medidas por e-mail (con conexión vía GPRS) o por SMS.
Conclusiones
La monitorización del demostrador en Benicàssim ha permitido evaluar la eficacia del sistema en términos de gestión de la cantidad y calidad del agua de lluvia. Cabe destacar la importancia de contar con una serie de eventos lo suficientemente representativa para confirmar resultados de gestión de la cantidad y calidad de agua. Por ello, es recomendable que los periodos de monitorización cuenten con una duración de 6 a 12 meses.
La incorporación de equipos de toma y transmisión de datos en remoto supondrá una clara ventaja para la monitorización de futuras actuaciones y réplicas del sistema propuesto.
Agradecimientos
Los autores quieren mostrar su agradecimiento a todos aquellos que hacen posible el proyecto LIFE CERSUDS, financiado por el Programa LIFE 2014-2020 de Medio Ambiente y Acción por el Clima de la Unión Europea con referencia LIFE15 CCA/ES/000091.
Referencias
– Castillo-Rodríguez, J.T., Andrés-Doménech, I., Mira Peidro, J., Corrales García, J., Perales-Momparler, S. 2018. Gestión sostenible del agua de lluvia como motor de renovación urbana: la experiencia del municipio de Benicàssim (Castellón), Proceedings del Congreso Nacional de Medio Ambiente (CONAMA) 2018, 26-29 de noviembre de 2018, Madrid.
– IMIDIC, 2010. Reutilización y reciclado de productos obsoletos o deshechos de fabricación para la generación de nuevos productos. Proyecto financiado por el Gobierno Regional de la Comunidad Valenciana en 2010. Ref. IMIDIC/2010/73.
– Mira, J., Bartolomé, M., Corrales, J., Llorens, M., Ramón, J. 2012. Prospectiva y diseño de nuevos productos basados en la reutilización y reciclaje de subproductos cerámicos. Proceedings del XII Congreso Mundial del Azulejo y del pavimento Cerámico (QUALICER 2012). Cámara Oficial de Comercio, Industria y Navegación, 13-14 de febrero de 2012, Castellón.
– Mira, J., Corrales, J., 2018. LIFE CERSUDS. Sistema Cerámico Urbano de Drenaje Sostenible, Proceedings del XV Congreso Mundial del Azulejo y del Pavimento Cerámico (QUALICER 2018). Cámara Oficial de Comercio, Industria y Navegación, 12-13 de febrero de 2018, Castellón.