¿Qué es el hormigón permeable y cómo puede contribuir a conservar el agua en las napas subterráneas?

¿Sabes qué es el hormigón? ¿Qué lo diferencia del cemento? ¿O cómo está fabricado? Se trata del material más utilizado en el mundo después del agua, desempeñando un papel crucial en la conformación del entorno construido. Lo encontramos diariamente en los pavimentos, edificios, puentes, rascacielos, mobiliario urbano, e incluso, en obras escultóricas. Es un importante material debido a su versatilidad, durabilidad y resistencia.

Sin embargo, dada su impermeabilidad, ha provocado que las ciudades se transformen en extensas áreas que impiden el libre paso de las aguas lluvias, desencadenando diversos inconvenientes.

Durante el periodo de invierno, las ciudades son testigos de importantes inundaciones por causa de las copiosas lluvias, generando escorrentía superficial con arrastre de sedimentos hacia otras zonas ocasionando desastres en zonas urbanas y rurales. Por otro lado, este fenómeno provoca que las lluvias no puedan ser absorbidas por las napas subterráneas, provocando repercusiones como la falta de agua sobre todo en los periodos de verano.

En consecuencia, se genera una pérdida de vegetación autóctona en las zonas afectadas y dificultades de subsistencia para la vida humana y de otras especies. Adicionalmente, otro efecto que se produce es la generación de islas de calor, provocado principalmente por el efecto de la luz solar en el pavimento, paredes y techos de las ciudades.

Es así como surge el hormigón permeable en 1970, en Estados Unidos, tecnología capaz de tener la suficiente resistencia para que circulen vehículos sobre él, pero con la suficiente porosidad para drenar el agua pluvial.

Hormigón permeable

El Centro UC de Innovación del Hormigón, entidad que desarrolla I+D+i en nuevas tecnologías con hormigón, organizó recientemente el Desafío Nacional Universitario del Hormigón, instancia que se realizó por primera vez en Chile en conjunto con el departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción, de la Facultad de Ingeniería, como anfitrión. La instancia tuvo como objetivo encontrar el mejor diseño de mezcla para hormigón permeable para representar a Chile en el extranjero. La iniciativa aumentó el interés de la academia y el sector productivo para avanzar en investigaciones sobre hormigón permeable.

De esta manera, la empresa Polpaico Soluciones junto a Iván Navarrete, académico del Departamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción, de la Facultad de Ingeniería, y subdirector del Centro UC de Innovación del Hormigón, se adjudicaron el Fondo Semilla 2024 del Centro de Innovación del Hormigón UC llamado “Desarrollo de metodología de diseño y control de calidad de hormigones permeables”.

Como cuenta el profesor Navarrete, el curso Tecnología y Construcción en Hormigón “fue una excelente oportunidad, tanto para mí como para los estudiantes, de conocer esta tecnología y considerarla para futuras investigaciones en el corto plazo”.

"Polpaico Soluciones ha encontrado en el Centro UC de Innovación del Hormigón un espacio donde poder realizar I+D en forma colaborativa, impulsando proyectos que ven en línea con nuestro propósito de construir un mundo sostenible, así como de nuestras Políticas Corporativas, en especial nuestra Política de Sostenibilidad; ése es el camino que queremos recorrer para ser referentes en nuestro rubro y nuestro país. Bajo esta premisa es que estamos apoyando distintas iniciativas de sostenibilidad, que han tenido como resultado la adjudicación de un Fondo Semilla del Centro, para generar las bases del diseño y control de Hormigones Drenantes (permeables)", afirma Sergio Müller, jefe I+D y Centro Técnico Hormigones de Polpaico Soluciones.

¿Qué es el hormigón permeable?

Se trata de un tipo de hormigón que se obtiene con las cantidades controladas de árido grueso (grava), agua y materiales cementicios, creando una mezcla en la que los áridos se recubren con una delgada capa de pasta de cemento. Al tener poco o nada de árido fino (arena) a diferencia del hormigón convencional, se desarrollan espacios de aire o poros que permiten el drenaje del agua.

Como explica Iván Navarrete, “el hormigón permeable o drenante se caracteriza por presentar una alta porosidad e interconexión de poros, lo cual le da la capacidad de absorber calor y agua. Su principal uso es en pavimentos, donde facilita la captura de agua lluvia y se puede tener un uso más eficiente del suelo al no utilizar infraestructura adicional para la captura de estas aguas, tales como zanjas”.

El hormigón permeable se utiliza principalmente en pavimentos de bajo tránsito. Su uso se extiende en países como Canadá, Japón y Estados Unidos, así como también en diversos países de Europa.  Sin embargo, en Chile se utiliza mayormente para la protección de tazas de los árboles y con fines decorativos en plazas, jardines, ciclovías y paseos peatonales. Todavía no se considera esta tecnología en pavimentos, debido principalmente a desafíos y brechas que aún se deben superar. Por este motivo, las investigaciones que se desarrollen en hormigón permeable, puede contribuir a generar las bases para incorporar esta tecnología en las normativas correspondientes.  

Tecnología y características

Una de las dudas más importantes que se generan sobre el uso de esta tecnología, es cómo desarrollar un hormigón que sea permeable y resistente a la vez.

Para obtener este resultado sin sacrificar mayormente la resistencia, es fundamental tener un control adecuado de la granulometría (tamaño) de los áridos, para que tengan una correcta adherencia con la pasta de cemento a pesar de la alta porosidad existente.

Es fundamental que la pasta de cemento envuelva cada uno de los áridos (grava) lo suficiente para generar puntos de contacto. En tanto, se requiere un adecuado diseño de mezcla que considere un estudio de las lluvias que van a caer en la zona, la capacidad de infiltración del terreno y clima, factores indispensables para evaluar su factibilidad local.

Beneficios del hormigón permeable

Dentro de los beneficios asociados a esta tecnología, podemos distribuirlos en tres categorías:

• Beneficios medioambientales

El principal efecto positivo que genera el hormigón permeable es la recolección de aguas pluviales (lluvia), ya que no solo impide la escorrentía superficial y el arrastre de sedimentos, sino que también permite el abastecimiento hídrico de las napas subterráneas de las zonas donde ha llovido. Este aspecto es fundamental si se considera la escasez de agua que están sufriendo diversas regiones del país, donde el agua es arrastrada a otros sectores territoriales hasta llegar en contacto con las aguas fluviales (de ríos), perdiendo la oportunidad de ser retenida por la tierra.

En la medida que las napas subterráneas absorben agua, se optimiza la capacidad del suelo para recuperar su vegetación autóctona y fertilidad, aspecto de gran importancia para el equilibrio entre el espacio urbano y el espacio natural.

Adicionalmente, es posible incorporar la economía circular en el hormigón permeable, utilizando por ejemplo áridos reciclados o artificiales, así como también el uso de residuos industriales como materiales cementicios suplementarios al diseño de mezcla. 

• Beneficios urbanos

Al recuperar la vegetación, es posible disminuir el efecto de islas de calor que se genera en las zonas urbanas al incorporar el hormigón permeable, material bio-inspirado en la naturaleza que permite la circularidad del agua y mejora el proceso de evapotranspiración.

Dentro de los beneficios urbanos que se pueden destacar de esta tecnología, Sergio Müller, de Polpaico Soluciones, añade que, debido a la textura irregular (o porosa) que se obtiene con el hormigón permeable, se genera mayor adherencia de los vehículos y reduce la salpicadura de agua favoreciendo la visibilidad al volante.

Otro de sus beneficios es la captura de elementos contaminantes, ya que, al ser drenante, los componentes ingresan al pavimento quedando capturados por la infraestructura evitando el polvo en suspensión.

• Beneficios económicos

Aunque esta tecnología requiere una inversión inicial significativa para la formación de especialistas, desarrollar investigaciones que permitan caracterizar adecuadamente sus propiedades para luego generar normativas que permitan su implementación, otorga numerosos beneficios que aportan a la sociedad y compensan esta inversión.

Al ser un pavimento drenante, evita el riesgo de anegamiento y por lo tanto se reducen los daños colaterales producto de estos eventos. Además, existe una disminución de los costos asociados a los sistemas de captación, recolección y conducción de aguas lluvias, puesto que las precipitaciones que caen en un lugar son absorbidas por el mismo suelo. En pocas palabras, el principal beneficio económico que ofrece el hormigón permeable o drenante radica en su capacidad de prevenir desastres y daños futuros provocados por entornos urbanos ampliamente hormigonados.

Brechas de implementación

De acuerdo con Cristian Vargas, jefe del Subdepartamento de Ensayos y Materiales del Departamento Laboratorio Nacional de la Dirección de Vialidad, del Ministerio de Obras públicas (MOP), existen ciertas brechas principales que se deben abordar para avanzar en la implementación de esta tecnología, las cuales se resumen en la necesidad de desarrollar especificaciones técnicas que permitan desarrollar tramos de prueba y avanzar en la incorporación de esta tecnología de acuerdo a los requerimientos de cada zona geográfica.   

“Con la academia, es posible desarrollar las especificaciones técnicas para Chile e incluirlas en el Manual de Carreteras. Todo lo anterior sería beneficioso trabajarlo en conjunto con la academia, los privados y con las entidades públicas como la Dirección de Vialidad (División de Ingeniería, Unidad del Manual de Carreteras y Laboratorio Nacional de Vialidad)”, afirma Cristian Vargas.

El desafío de avanzar con investigaciones sobre el hormigón permeable, es un tema de gran importancia para la academia, el sector público y privado, por lo que el Centro UC de Innovación del Hormigón cumple un rol fundamental para avanzar en el desarrollo de vínculos de colaboración para beneficiar al país con esta tecnología.

¿Quieres saber más de esta tecnología? Lee la nota "Hormigón permeable, una solución sustentable para el equilibrio de las ciudades"