Zanjas y pozos de infiltración para aguas lluvias: tasa de infiltración y dimensionamiento

Evacuar las aguas lluvias de techos y patios a la calle traslada el problema a la red y al vecino de aguas abajo. Las zanjas y pozos de infiltración devuelven esa agua al suelo en el mismo predio, y en Chile están descritos en la guía Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos del MINVU. Funcionan muy bien cuando se dimensionan con una tasa de infiltración medida en terreno y un factor de seguridad razonable, y fracasan cuando se diseñan con una permeabilidad de tabla o se construyen sin pretratamiento.

Balance de volúmenes

La obra almacena en los huecos de la grava la diferencia entre lo que entra y lo que infiltra. Para cada duración $t$ de la curva IDF:

y el volumen necesario es la mayor diferencia entre ambos:

donde $C$ es el coeficiente de escorrentía, $A$ el área aportante, $f_d$ la tasa de infiltración de diseño, $A_{inf}$ el área de infiltración, $n_p$ la porosidad del relleno (0,30 a 0,40 en grava limpia) y $b$, $h$, $L$ el ancho, la altura útil y el largo de la zanja. Conservadoramente, $A_{inf}$ se toma como el fondo más las dos caras laterales hasta media altura: $A_{inf} = L\,(b + h)$. En pozos el fondo se colmata primero y suele contarse solo el manto.

Para tormentas largas también se puede estimar el volumen de escorrentía con la calculadora del número de curva SCS.

Tasa de infiltración en terreno

El ensayo del BRE Digest 365 consiste en excavar un pozo, llenarlo y registrar el descenso. La tasa es:

con $V_{p75-25}$ el volumen que se vacía entre el 75 % y el 25 % de la altura efectiva, $a_{p50}$ el área mojada (fondo más caras) a media altura y $t_{p75-25}$ el tiempo de ese descenso. A la tasa medida se aplica un factor de seguridad por colmatación y consecuencia de falla; la guía CIRIA C753 usa valores de 1,5 a 10. El mismo BRE 365 pide que la obra se vacíe hasta la mitad en menos de 24 horas y recomienda no ubicarla a menos de 5 m de fundaciones.

Ejemplo resuelto

Ensayo. Pozo de 0,60 × 0,60 m con 1,0 m de altura efectiva. $V_{p75-25} = 0{,}6 \times 0{,}6 \times 0{,}5 = 0{,}18$ m³ y $a_{p50} = 0{,}36 + 2 \times 1{,}2 \times 0{,}5 = 1{,}56$ m². El descenso tarda 77 min, de donde $f = 0{,}18/(1{,}56 \times 4.620) = 2{,}5 \times 10^{-5}$ m/s, es decir 90 mm/h. Con factor de seguridad 2: $f_d = 45$ mm/h.

Zanja. Área impermeable de 400 m² con $C = 0{,}90$. Zanja de $b = 1{,}0$ m y $h = 1{,}2$ m con grava de porosidad 0,35. Intensidades ilustrativas de la IDF local para $T = 10$ años. Iterando, el largo mínimo es 17,5 m; se adopta $L = 18$ m, con $V_{alm} = 18 \times 1{,}0 \times 1{,}2 \times 0{,}35 = 7{,}56$ m³ y $A_{inf} = 39{,}6$ m².

La duración crítica es de 2 horas (7,24 m³ ≤ 7,56 m³). No es la tormenta más intensa ni la más larga: por eso hay que recorrer toda la curva. Vaciado: con media zanja llena (3,78 m³) y un área conservadora de fondo más media cara mojada, $18 \times (1{,}0 + 0{,}6) = 28{,}8$ m², el tiempo es $3{,}78/(1{,}25 \times 10^{-5} \times 28{,}8) = 2{,}9$ h. Cumple con holgura.

Errores frecuentes

• Diseñar con permeabilidad de laboratorio o de tabla, sin ensayo en la cota real del fondo.
• No aplicar factor de seguridad. Los finos del techo y del patio colmatan la interfaz en pocas temporadas.
• Omitir el pretratamiento: cámara decantadora, canaleta con rejilla o geotextil reemplazable.
• Ignorar la napa. Se requiere una separación mínima del orden de 1 m entre el fondo y el nivel freático alto.
• Revisar una sola duración o contar como área de infiltración las caras completas desde el primer minuto.

Relacionado: infiltración: Horton, Green-Ampt y doble anillo, curvas IDF y ciudades esponja.