A la hora de realizar las inspecciones para las posteriores labores de mantenimiento, hay que hacerse ciertas cuestiones que ayudarán a identificar los posibles problemas o puntos sobre los que trabajar.

Puntualizaciones sobre los componentes del lecho filtrante

Los restos del césped cortado y otros residuos orgánicos del paisaje componente de las cuencas  drenantes deben ser embolsados y retirados del lugar para evitar su arrastre hacia los filtros de arena donde pueden crear problemas en las cámaras de sedimentación y las de filtrado.

La eliminación del cieno acumulado en superficie debe llevarse a cabo cuando alcance el centímetro de espesor. Y si las capas superficiales del lecho filtrante ya no permiten que el agua percole a través de ellas normalmente, también habrán de ser retiradas y reemplazadas conforme a las especificaciones originales de diseño. Además cualquier material contaminado por debajo de la superficie también deberá ser eliminado y sustituido.

Se recomienda que los materiales depositados sobre los lechos filtrantes orgánicos sean retirados de forma manual. Cuando la capacidad del lecho filtrante comienza a disminuir debido a la obstrucción de la superficie, se debe hacer una extracción manual de pocas centímetros. En algunos casos, una simple manipulación manual o roto-laboreo de la superficie pueden restaurar la capacidad de filtración.

En aquellos filtros que reciban aguas de escorrentía procedentes de puntos contaminados, como las gasolineras, talleres de coches…, aguas en general con cargas de aceites y/o hidrocarburos, la limpieza de la cámara de sedimentación ha de hacerse cada seis meses y las inspecciones del lecho filtrante han de ser más frecuentes.

Mantenimiento específico de cada tipo de filtro de arena

Filtro de arena subterráneo

El nivel de agua en la cámara de sedimentación debe ser supervisado de forma trimestral y después de que se produzcan grandes tormentas durante el primer año de funcionamiento. Es recomendable mantener un registro con la información relativa a la tasa de evacuación del agua y de los calados observados en cada inspección realizada tras las tormentas. Transcurrido primer año, el monitoreo puede reducirse a una vez cada seis meses.

La cámara de sedimentación se debe bombear cuando la profundidad del sedimento alcanza los 30 cm. El aceite que haya en la superficie (de haberlo) ha de ser retirado por separado y tratarse conforme a la normativa ambiental pertinente si la hubiera. El material restante se puede eliminar mediante bomba de vacío y desecharse en un lugar determinado a tal efecto.

Filtro perimetral

Durante el primer año de funcionamiento, el sistema debe ser inspeccionado después de cada tormenta importante para certificar que el filtro funciona correctamente. Las inspecciones pueden ser reducidas a una vez cada semestre transcurrido ese primer año.

La basura y restos recogidos en las rejillas de protección de las entradas de aire deben ser retirados regularmente para preservar la capacidad de entrada de la instalación. 

Filtro orgánico de turba y arena

La cobertura vegetal de este tipo de sistemas filtrantes orgánicos se tiene cortar periódicamente y los restos de césped cortados han de ser retirados de la superficie. La frecuencia de corte es en determinante en el funcionamiento del sistema. Durante la temporada de máximo crecimiento, la siega puede necesitar ser tan frecuente como una vez a la semana. Una altura de corte baja, inferior a 15 cm, puede lograrse empleando un cortacésped rotatorio convencional con un colector de césped. Niveles de corte más altos se pueden realizar con una cortadora de hoz, pero habrá que usar un rastrillo posteriormente para hacer limpieza de los restos de corte.

La inspección de forma regular debe llevarse a cabo sobre todo en el primer año de operación para asegurarse del correcto estado de la superficie del filtro, ya puede ser necesaria una resiembra si hay zonas poco cubiertas de hierba.

Filtro orgánico de compost

El mantenimiento anual del lecho filtrante de compost consiste en retirar la capa de sedimento acumulado en la superficie del lecho de filtración y roto-labrar el propio compost.

El lecho de compost debe ser reemplazado con compost fresco cada 3 a 4 años, o si las concentraciones de metales pesados son altas

Inspección de un  filtro de arena. Fuente: Chesapeake Bay Stormwater Training Partnership.

Dependiendo del nivel de tráfico o de los usos del suelo, un sistema filtrante puede obstruirse en unos pocos meses con un régimen pluviométrico normal o puede aguantar años sin obstrucciones con un mantenimiento rutinario. Pero siempre es recomendable realizar una inspección dentro de las 24 horas después de una tormenta que exceda los 125 mm de precipitación, para evaluar el estado y funcionamiento del filtro, aparte de comprobar de los siguientes puntos:

• Verificar que la acumulación de sedimentos en la cámara de sedimentación no ha excedido de 15 cm. Si es así, programar una limpieza.

• Cerciorarse de que las entradas y divisores de flujo están libres de escombros y funcionando adecuadamente.

• Revisar el estado de la cámara de sedimentación seca y la arena del lecho filtrante para detectar cualquier evidencia de agua estancada durante más de 48 horas después de una tormenta, y tomar las medidas correctivas necesarias para restaurar la permeabilidad.

• Inspeccionar si el área de drenaje contribuyente es estable y no es una fuente de sedimentos.

• Excavar un pequeño pozo de prueba en el lecho filtrante para determinar si los primeros 7 cm de arena están visiblemente dañados y necesitan reemplazo.

• Los filtros con una cubierta de césped deben tener una cobertura vegetal del 95%. Comprobar el estado y altura del césped del filtro de arena y programar las operaciones de siega necesarias.

• Verificar la integridad de los pozos de registro y de las tuberías.

• Revisar las estructuras de hormigón y puntos de empalme entre tuberías por si hay algún desprendimiento, fallo de juntas, fugas, corrosión, etc

• Cerciorar que el lecho filtrante está nivelado y eliminar basura y residuos que puedan haberse depositado. La arena o grava superior deben ser rastrilladas en una profundidad de 7,5 cm. 

Revisión de la capa superficial del lecho filtrante. Fuente: Chesapeake Bay Stormwater Training Partnership.

Tareas de mantenimiento rutinario

Las tareas de limpieza general se deben programar al menos una vez al año para eliminar la basura y los residuos flotantes que se acumulan en las celdas de pre-tratamiento y el lecho filtrante. La retirada de sedimentos en las cámaras de sedimentación seca y húmeda se recomiendan cada 2 a 3 años para mantener el correcto funcionamiento y el rendimiento del filtro. Si el filtro recibe la escorrentía procedente de zonas altamente contaminadas, la gestión de los sedimentos ha de seguir el protocolo determinado por las autoridades ambientales responsables.

Tareas de limpieza en filtro de arena. Fuente: Chesapeake Bay Stormwater Training Partnership.

La frecuencia recomendada para las tareas de mantenimiento puede verse en las siguientes tablas:

Mantenimiento regular

Mantenimiento ocasional

Acciones correctivas

Monitorización 

En la construcción de los filtros de arena es importante que tener en cuenta varias consideraciones específicas, entre las que se encuentran las siguientes:

• Es necesario dotar de un medio acceso idóneo al sistema de filtrado tanto para la construcción como para el posterior mantenimiento. Una rampa de acceso debe tener una pendiente máxima del 10% si es vegetada, del 15% si la pendiente está estabilizada con piedra triturada, o del 25% si está pavimentada.
• Se deben tomar medidas para la eliminación de los sedimentos (los de la cámara de sedimentación y los del lecho) ya sea en un lugar pre-establecido o fuera de las instalaciones, en un terreno donde se permita esa actividad.
• Ningún tipo de escorrentía ha de entrar en el lecho filtrante hasta que el área drenante aguas arriba haya sido completamente estabilizada y la construcción del filtro se haya completado. La cámara de sedimentación puede servir como un control temporal de sedimentos durante la construcción del filtro con la condición de que si se desborda, no alcanzará el lecho filtrante. También debe diseñarse cuidadosamente un plan de control de la erosión y la sedimentación para evitar problemas durante la construcción del lecho.
• Tras la construcción de la parte superior del lecho filtrante, ésta ha de quedar completamente nivelada. Un técnico competente verificará la adecuación de los siguientes aspectos: la compactación según sea el material (arena, turba, o compost), el perfil del lecho, el contenido de humedad, el espesor del lecho filtrante y la permeabilidad.
• Los materiales que puedan ser dañados durante la construcción (tales como los drenes de PVC, los revestimientos de geotextil, etc) deben guardarse en un lugar seguro y han de manejarse con cuidado. Las tuberías y los accesorios expuestos a la intemperie deberán estar compuestos de materiales fuertes y resistentes para evitar posibles daños por condiciones meteorológicas adversas o por actos de vandalismo.
• Los filtros subterráneos de arena, las instalaciones que puedan afectar a acuíferos subterráneos sensibles y los filtros diseñados para tratar escorrentía procedente de áreas contaminadas deben ser testados para asegurar su estanqueidad antes de la colocación de capas del lecho filtrante.

Construcción de un lecho filtrante subterráneo. Fuente: Chesapeake Bay Stormwater Training Partnership.

• Los vertederos de desbordamiento, los orificios y las ranuras de distribución de flujo han de construirse perfectamente nivelados para asegurar que la distribución del agua en el sistema filtrante es adecuada.
• Es importante la correcta ubicación y accesibilidad a los pozos de registro y medios de acceso a la cámara de sedimentación de los filtros subterráneos. Los pozos de visita deberán construirse según la normativa existente en cada lugar. Los materiales más recomendables para los elementos de acceso son el acero y el aluminio y la disposición de estos elementos debe facilitar la entrada a los operarios que realizan las tareas de mantenimiento.

Rejas de acceso a un filtro en un aparcamiento. Fuente: Chesapeake Bay Stormwater Training Partnership.

• El tubo colector principal para los sistemas de desagüe inferior debe disponerse con una pendiente mínima del 0,5%. Todas las tuberías de desagüe inferior han de disponer de un sistema de vigilancia y limpieza que eviten problemas de obstrucciones.
• El filtro de arena subterránea ha de tener una válvula de compuerta de desagüe situada justo encima de la parte superior del lecho filtrante de arena. En caso de que el lecho de filtro y/o el sistema de drenaje inferior queden obstruidos por completo, la válvula de compuerta se abriría para sacar el agua del filtro y realizar las tareas de mantenimiento necesarias.
• Para ayudar a prolongar la vida del lecho filtrante en los filtros de arena subterráneos, es recomendable colocar una amplia lámina de geotextil en la superficie del lecho. Su función será retener las basuras y detritus orgánicos asociados a las zonas altamente urbanizadas. Durante las operaciones de mantenimiento de lámina sólo habrá que enrollarla, quitarla, limpiarla, y volverla a instalar.
• Si el filtro va a disponer de una cobertura vegetal, han de plantarse especies de hierba cuyo sistema radicular no inhiba la infiltración. En los filtros pequeños se recomienda la instalación de una zona de grava del 10% de la superficie que ayude a evitar la obstrucción del sistema filtrante.

Sistema filtrante cubierto de césped. Fuente: Chesapeake Bay Stormwater Training Partnership.

• En muchos casos se requiere el uso de láminas de geotextil filtrante para separar los diferentes estratos del lecho. Estas pantallas de geotextil son a menudo el primer sitio que se obstruye con los sedimentos finos. Para evitar este problema puede emplearse en su lugar una capa de grava fina que separe las capas que componen el lecho.
• Siempre que sea posible, los filtros de arena deben ser visibles de manera que sean fácilmente reconocibles y se pueden localizar de forma rápida para las inspecciones rutinarias. Quizás la mayor preocupación con las instalaciones subterráneas es que a menudo se olvidan y las inspecciones y el mantenimiento se realizan con una frecuencia inferior a la necesaria.

Una secuencia de construcción típica de un filtro de arena podría ser perfectamente la resumida en pasos que se muestran a continuación. Aunque dicha secuencia puede tener algunas modificaciones para adaptarse a los diferentes tipos de filtros, las condiciones del lugar y el tamaño del área a drenar, la complejidad del medio,…. 

Paso 1: Estabilizar el área de drenaje. Los filtros se comenzarán a construir sólo después de que el área contribuyente de drenaje está completamente estabilizada, de manera que no puedan llegar a la zona donde se va a construir el filtro sedimentos que lo obstruyan durante su instalación.

Paso 2: Instalación de controles para evitar erosiones y sedimentaciones. Las aguas pluviales deben ser desviadas de modo que no lleguen a los sistemas de filtrado mientras se están construyendo. Lo cual es algo bastante sencillo en aquellos filtros que se van a colocar fuera de línea (que son la mayoría). Es extremadamente importante mantener la escorrentía y sedimentos erosionados lejos del filtro de arena a lo largo del proceso de construcción, para ello se puede disponer de una malla protectora u otro tipo de control de sedimentos que deben ser instalados en todo el perímetro del filtro de arena.

Además puede ser necesario el empleo de geotextil como elemento de control de la erosión durante la construcción de taludes laterales con pendientes superiores a 4H: 1V. Los suelos desnudos adyacentes al filtro deben estabilizarse rápidamente ya sea con planteles, césped o mantillo.

Paso 3: Agrupar los materiales de construcción en el lugar de trabajo, asegurando de que cumplen las especificaciones de diseño. Preparar las áreas de montaje.

Paso 4: Limpiar y decapar la zona del proyecto a la rasante deseada.

Paso 5: Excavar hasta lograr la elevación y contornos adecuados, tanto en el fondo como en las laderas laterales donde se va a implantar el filtro.

Paso 6: Instalar la estructura de filtro y verificar que todas las rasantes son las de diseño (a nivel de superficie, subterráneo y perimetral). La estructura debe llenarse con agua hasta el borde para comprobar su estanqueidad. La fuga máxima permitida es del 5% del volumen de agua en un período de 24 horas. Si la estructura no pasa esta prueba, se deben realizar las reparaciones pertinentes para que la estructura quede estanca antes de colocar la arena en ella.

Paso 7: Poner la grava, los drenajes subterráneos, y la capa geotextil donde sea requerido.

Paso 8: Extender la arena en el lecho filtrante en capas de 30 cm hasta alcanzar la profundidad de diseño. Se pueden emplear retroexcavadoras u otros equipos para depositar la arena, pero han de trabajar desde fuera de la estructura filtrante. La arena debe ser rastrillada manualmente. A continuación se ha de añadir agua limpia hasta que la cámara de sedimentación y lecho filtrante estén completamente llenos. Una vez que se ha producido la compactación hidráulica de las capas de arena, la instalación puede drenar.

Después de 48 horas de secado, hay que rellenar la estructura hasta la elevación superior final de diseño del lecho de arena, puesto que con la compactación hidráulica puede haber perdido algo de altura.

Paso 9: Instalar el filtro de tela permeable sobre la arena, agregar una capa de tierra vegetal de 7,5 cm, colocar las entradas de gravilla, y sembrar inmediatamente con césped permanente. El césped se debe regar, y la instalación no se debe cambiar para entrar a estar en línea hasta que una capa de hierba vigorosa se haya establecido.

Paso 10: Estabilizar los suelos expuestos en el perímetro de la estructura con las mezclas de semillas apropiadas. Todas las áreas por encima de la cota de la lámina de agua retenida sobre el filtro se deben estabilizar permanentemente por hidrosiembra o siembra.

Paso 11: Realizar la inspección final de la construcción.

Inspecciones durante la construcción de los filtros de arena: 

Realizar múltiples inspecciones durante la construcción es fundamental para asegurar que los filtros de arena están correctamente construidos. Se recomiendan inspecciones durante las siguientes etapas de la construcción:

• Preparación del lugar donde se va a ejecutar la obra.

• Proceso de excavación.

• Instalación de la estructura del filtro,

• Prueba de estanqueidad.

• Instalación del lecho filtrante de arena y del desagüe inferior.

• Comprobar que la cubierta de césped es lo suficientemente vigorosa.

Los filtros de arena se diseñan para gestionar el volumen de calidad del agua a tratar, y se deben utilizar en conjunto con otros controles adicionales localizados aguas abajo para proporcionar la adecuada protección contra eventos pluviométricos extremos.

Consideraciones hidráulicas

La cámara de sedimentación más el lecho filtrante deben proporcionar un volumen total igual o superior al 75% del volumen de calidad en almacenamiento temporal antes de que fluya a través del filtro. Este porcentaje puede ser reducido si realizando un análisis detallado de la precipitación y del flujo de salida desde el sistema se comprueba que un menor volumen es aceptable.

El área del filtro debe ser dimensionada para drenar completamente en 40 horas o, si es posible, menos. Y para realizar este dimensionamiento se recomienda emplear la siguiente ecuación basada en los principios de la ley de Darcy (CIRIA C-697). La profundidad del lecho filtrante debe estar entre 0,45 y 0,6 m, y los valores del coeficiente de permeabilidad varían, pero se puede tomar como valor típico 1m/d.

A partir del volumen de agua almacenado en el filtro, producto de la superficie por el espesor y por la porosidad de la arena y del volumen almacenado sobre el filtro, se puede determinar el volumen de pretratamiento, que en todo caso debe ser mayor o igual al 25% del volumen de calidad.

La distribución del volumen de tratamiento entre los diversos componentes se puede ver en las imágenes de abajo.

Filtro superficial, con:

Filtro perimetral, con:

Para evitar el reflujo de agua en el sistema, la altura máxima de agua que puede almacenarse en la cámara de sedimentación debe ser al menos dos veces la altura media de agua por encima del dispositivo filtrante.

En lugares con carga hidráulica insuficiente para el flujo por gravedad, el diseño puede ser ampliado para incluir bombas y pozos. Sin embargo, esta ampliación tendría consecuencias en el mantenimiento a largo plazo y un incremento significativo de los costes.

Especificaciones físicas

El diseño geométrico de los filtros varía considerablemente en función del tipo de filtro: superficial, subterráneo, perimetral, orgánico y pequeños filtros. Sin embargo, hay una serie de relaciones geométricas y requisitos físicos mínimos que deben vigilarse para la adecuada eliminación de contaminantes y la facilidad de la realización de las tareas de mantenimiento.

Geometría

El filtro debe consistir en una capa de arena lavada de unos 0,45 a 0,6 m de espesor situada por encima de un sistema de drenes inferiores. Los filtros superficiales pueden, si es necesario, tener una capa de tierra vegetal o grava de aproximadamente 75 mm de profundidad. Y en otros casos, los filtros orgánicos, la arena se sustituye por compost.

El diseño del filtro debe incluir un tubo de PVC perforado de unos 150 mm de diámetro a modo de drenaje inferior inmerso en una capa de grava, que debe tener una pendiente mínima del 1 por ciento. Los orificios de perforación deben ser del orden de 10 mm de diámetro y espaciados entre sí aproximadamente 150 mm.

El sistema de drenaje inferior debe tener al menos dos tubos de drenaje laterales, y el espaciamiento entre las tuberías no debe exceder los 3 m.

La relación de longitud a anchura de la cámara de sedimentación debería ser, idealmente, de 2:01 como mínimo. Sin embargo, esto sólo puede realizarse en aquellos lugares donde no hay limitaciones de espacio. 

Materiales

La estructura de un filtro de superficie puede construirse con materiales impermeables tales como el hormigón, o realizarse mediante excavaciones y terraplenes de tierra. Cuando está construido con muros de contención de tierras, debe emplearse una lámina geotextil para cubrir el fondo y las pendientes laterales de las estructuras antes de la instalación del sistema de desagüe inferior y del medio filtrante.

Un filtro geotextil permeable debe colocarse tanto por encima como por debajo del lecho de arena para evitar que se obstruya tanto el lecho como el sistema de drenaje inferior.

A la hora de diseñar un filtro de arena, han de escogerse el tamaño medio de poro y la permeabilidad del lecho a instalar en función del flujo que ha de percolar por dicho lecho y de los tamaños de partícula que se quieran retener. La arena del filtro debe ser determinada para satisfacer los criterios de diseño requeridos.

Una arena con tamaños de grano de entre 0,5 y 1 mm, normalmente da el mejor resultado entre la capacidad hidráulica y la eliminación de contaminantes. Pero pueden emplearse otros tamaños en función de los requerimientos específicos de cada caso.

Como ejemplo de los rendimientos de la arena según el tamaño de hueco, se presenta la siguiente tabla:

Aunque existen diferentes tipos de filtros de arena, sus componentes de diseño son comunes en todos ellos. Los cuatro componentes básicos del diseño de un sistema de filtración son:

• Sistema de regulación de entrada, encargado de desviar el volumen de agua que entrará al filtro
• Un pretratamiento que retenga los sedimentos gruesos
• El lecho filtrante
• Un mecanismo de salida del agua filtrada

Control del caudal de entrada

El regulador de flujo de entrada se utiliza para desviar la escorrentía desde una tubería, un canal abierto o una superficie impermeable al sistema de filtrado. Este elemento está diseñado para desviar el volumen de la calidad de agua deseado hacia el filtro, permitiendo que el excedente de flujo continúe a través del canal de transporte. 

Salvo algunas excepciones, la mayoría de los sistemas de filtrado se construyen fuera de línea (es decir, la escorrentía es desviada del sistema principal de transporte, se trata y luego regresa de nuevo al sistema de transporte.)

Pero los filtros de arena que se construyen en línea, han de estar preparados para tratar escorrentía de diferentes períodos de retorno.

Esquema de filtro en línea y fuera de línea. Fuente: The Center for Watershed Protection. Richard A. Claytor and Thomas R. Schueler.

Pretratamiento

El segundo componente clave de cualquier sistema de filtración es el pretratamiento. El pretratamiento es necesario para evitar la entrada de sedimentos gruesos dentro del lecho filtrante.

Sin un tratamiento previo, el filtro se obstruiría rápidamente y perdería su capacidad de remoción de contaminantes. Cada clase de filtro (subterráneo, superficial, perimetral…) puede diferir respecto al tipo y volumen de pretratamiento que requiere. La técnica más común de tratamiento previo es una cámara de sedimentación, en húmedo o en seco. Las pantallas geotextiles, los diafragmas de gravilla y las franjas filtrantes de hierba también pueden ser empleados como sistemas de protección de los lechos filtrantes.

Los sedimentos depositados en la cámara de pretratamiento se deben retirar periódicamente para mantener el filtro de arena en perfecto estado.

Lecho filtrante

Cada sistema de filtrado utiliza algún tipo de material en su lecho, como es la arena, la grava, la turba, hierba, tierra o compost para filtrar los contaminantes arrastrados por las aguas pluviales urbanas. Y algunos diseños emplean más de uno de unos materiales, como los filtros superficiales de arena con césped. La selección del medio filtrante adecuado es importante, ya que cada material tiene diferentes características hidráulicas, de eliminación de contaminantes y de nivel de obstrucción.

Las tres propiedades clave del lecho filtrante son su superficie, su profundidad y su perfil. La superficie necesaria del lecho de un filtro generalmente es función del porcentaje de área impermeable tratada, del lecho mismo, del régimen pluviométrico y de los requerimientos en la normativa sobre calidad de agua. La profundidad de la mayoría de los sistemas de filtrado va desde 45 cm a 120 cm. Esta relativa poca profundidad es la usada por razones hidráulicas, de costes y porque la mayoría de los contaminantes quedan atrapados en los primeros centímetros del lecho. Cada tipo de sistema filtrante también dispone un perfil ligeramente diferente a través del lecho. Un ejemplo de la variación en los perfiles de filtro de arena se muestra en la siguiente figura. Como puede verse, cada tipo es ligeramente diferente respecto a la protección de la superficie y a las capas que las componen a través del lecho.

Diferentes perfiles de sistemas filtrantes. Fuente: The Center for Watershed Protection. Richard A. Claytor and Thomas R. Schueler.

Elemento de salida

El componente final de cualquier filtro de aguas pluviales es el medio utilizado para recoger la escorrentía filtrada que sale del lecho y evacuarla al medio exterior. Los dos métodos principales para la recolección y conducción de la escorrentía filtrada consisten en (a) recoger el agua mediante drenes perforados y llevarla hasta el sistema de drenaje externo, o (b) permitir que el agua se exfiltre en los suelos subyacentes. Cada método tiene sus pros y sus contras. En el primer método, la parte inferior del lecho del filtro se puede sellar con un revestimiento impermeable de manera que toda el agua filtrada pueda entrar en las tuberías perforadas y por ahí, ser devuelta al sistema de drenaje. Esto es conveniente si bajo el filtro hay aguas subterráneas protegidas o si el agua de escorrentía llevan una alta carga de contaminantes. Para que se produzca la exfiltración, la parte inferior del lecho filtrante ha de ser total o parcialmente permeable, por lo que la escorrentía filtrada puede penetrar en el suelo. La ventaja de exfiltración es que proporciona la recarga de las aguas subterráneas y se aprovecha la capacidad de filtración natural del suelo para eliminar los contaminantes que no se hayan retenido en el filtro.

Autora: Ana Abellán

Los filtros de arena superficiales son apropiados para la mayoría de los tamaños de áreas si se las dota de un pretratamiento adecuado y se implementan sistemas de gestión de flujo. 

Espacio requerido

Filtros de arena pueden ser superficiales si no hay problemas de espacio o subterráneos si hay limitaciones espaciales, por lo tanto se pueden establecer en la mayoría de los sitios.

Filtro de arena superficial sin restricciones espaciales. Fuente: http://www.cbstp.org

Emplazamiento

Los sistemas de filtración de arena están diseñados para un flujo intermitente de agua, por lo que deben permitir que ésta drene y el filtro se airee entre los eventos de precipitación. Además, tampoco deben utilizarse en sitios con un flujo continuo de agua subterránea.

Los filtros de arena no deben emplearse en aquellas zonas con alta carga de sedimentos o restos vegetales susceptibles de ser arrastrados por la escorrentía.

Y a la hora de instalarlos en las zonas residenciales hay que hacerlo con precaución, teniendo en cuenta que en esos casos ha de garantizarse su correcto mantenimiento.

 Labores de mantenimiento en un filtro de arena.  Fuente: http://www.cbstp.org

Estabilidad y pendiente del suelo

La pendiente del suelo donde se implante el filtro debe ser inferior al 6%. Y la diferencia de altura necesaria entre la entrada y la salida de la estructura del filtro es de un mínimo de 1,2 m (típicamente 1,5 a 2,5 m) para filtros superficiales y 0,3 m (típicamente 0,6 a 0,9 m) para los filtros de arena perimetrales.

Los filtros de arena no deben emplazarse en un suelo inestable y la estabilidad del suelo deberá verificarse mediante una evaluación previa así como la presencia de aguas subterráneas. 

Las aguas subterráneas y el subsuelo

En aquellos puntos en los que los filtros de arena están diseñados para la infiltración, la separación mínima de la parte inferior de la instalación con el el nivel freático ha de ser de un metro y el diseño debe cumplir con la normativa correspondiente a las aguas subterráneas.

En aquellas zonas en las que la escorrentía pueda arrastras algún tipo de contaminación, los filtros habrán de estar correctamente impermeabilizados para evitar lixiviaciones.

Factores clave para la viabilidad de los filtros

• 1 Porcentaje de suelo impermeable de área de drenaje contribuyente
• 2 Diferencia de nivel entre la entrada del flujo y la salida
• 3 Requisitos de mantenimiento en los que se debe considerar también la facilidad de acceso para la inspección

Usos del suelo

• Idóneo: Es la mejor alternativa
• Apto: muy adecuado
• Posible: Puede ser adecuado bajo ciertas condiciones
• No: No es conveniente su uso

Autora: Ana Abellán

Filtros de arena superficiales

Los filtros de arena superficiales son estructuras localizadas a nivel del suelo que pueden construirse como una excavación con terraplenes de tierra, o como una estructura de hormigón o un bloque. Estos filtros de arena son formas abiertas que constan de un pretratamiento en el que se da una sedimentación previa y una cámara con un lecho filtrante. Este sistema tiende a ser diseñado como un componente de drenaje fuera de línea.

En la siguiente figura se muestra un esquema básico de un filtro de arena superficial. Se utiliza un divisor de flujo en la entrada para desviar la escorrentía hacia una cámara de sedimentación off-line. Esta cámara puede ser húmeda o seca y se utiliza para realizar un tratamiento previo en el que sedimentan los gruesos contenidos en el agua por una reducción en la velocidad de la escorrentía. Después el agua pasa a un segundo compartimiento, que consiste en un lecho filtrante arena donde se almacena temporalmente. Ahí, los contaminantes son atrapados. La superficie del lecho filtrante puede tener una cubierta de arena o de hierba. Una serie de tubos perforados situados en una capa de grava, que hay bajo el lecho de arena, recoge la escorrentía que ha atravesado el lecho pasando por el lecho filtrante y la devuelve al medio. Dependiendo de la calidad del agua se incluirá a otro tratamiento o se verterá directamente. Si los suelos subyacentes son permeables, y no existe posibilidad de contaminación ningún acuífero subyacente, se puede permitir la exfiltración bajo el lecho filtrante.

Filtros de arena subterráneos

Los filtros de arena subterráneos son una adaptación de los superficiales para aquellos lugares donde el espacio disponible está limitado. En este diseño, el filtro de arena se coloca en una bóveda subterránea de tres cámaras accesible mediante unas rejas en la superficie.

Estos filtros pueden estar en línea o fuera de línea dentro del el sistema de drenaje. La primera cámara se utiliza para el tratamiento previo y se basa en depósito donde se puede almacenar el agua. Está conectado a la segunda cámara donde está el lecho de filtro de arena. Gracias a este pretratamiento se mantiene la superficie del filtro libre de basura e hidrocarburos. El lecho filtrante puede tener una pantalla protectora de grava o geotextil permeable que limite la obstrucción. Durante una tormenta, el volumen de la calidad del agua se almacena temporalmente en ambas cámaras. El exceso de escorrentía que sobrepasa la capacidad del filtro es desviado a través de un vertedero de desbordamiento. El agua filtrada se recoge siempre, usando drenes perforados que la transportan hacia la tercera cámara, de desbordamiento, desde donde sale la escorrentía del sistema.

Estos filtros tienen unas demandas de mantenimiento más complicadas que los anteriores por su situación bajo tierra.

Filtros de arena perimetrales

Los filtros de arena perimetrales consisten en dos cámaras tipo trinchera situdas de forma paralela que normalmente se instalan a lo largo del perímetro de un parking. La escorrentía procedente de una superficie impermeable entra en la primera cámara que cuenta con depósito que contiene una lámina de agua permanente de poca profundidad. Esta primera cámara proporciona tratamiento previo antes de que el agua pase por vertido a la segunda donde se encuentra el filtro de arena.

Durante una tormenta, la escorrentía va llenando las cámaras. Cuando ambas cámaras llenan hasta su máxima capacidad, el exceso se lleva a una entrada e by-pass. La escorrentía restante es filtrada a través de la arena,  recogida por drenes y llevada a un punto de salida protegido.

Filtros de arena orgánicos

El filtro orgánico funciona igual que un filtro de arena superficial, con la excepción de que utiliza compost o turba más arena como medio filtrante. El diseño básico de un filtro orgánico se muestra en la figura de más abajo. Un divisor de flujo desvía la escorrentía hacia una cámara de pretratamiento y luego pasa a una serie de células filtrantes. Cada lecho de filtro contiene una capa de compost o de turba, seguida por un filtro de tela y un lecho de grava con un dren inmerso en ella. 

Pequeños filtros de arena (Pocket Sand Filter)

Son diseños simples y de bajo coste que pueden emplearse en sitios pequeños. El pretratamiento está proporcionado por un separador de flujo, una franja de césped y un depósito superficial. El lecho filtrante es también un elemento relativamente simple, una depresión excavada que contiene el lecho de arena. La mayor parte del volumen de calidad del agua se almacena temporalmente por encima del lecho filtrante. La superficie del filtro es una cobertura de suelo con hierba. En caso de obstrucción, el filtro de arena tiene una “ventana” de gravilla para dirigir el agua a la arena. En la mayoría de los casos, la escorrentía filtrada puede exfiltrarse en los suelos subyacentes, aunque pueden ser necesarios drenes si los suelos no tienen la permeabilidad adecuada.

Autora: Ana Abellán