Retención de aguas lluvia para reducir volúmenes de escorrentía

El almacenamiento, retención o detención del agua lluvia es una de las diversas alternativas para reducir los volúmenes de escorrentía, mejorar la calidad del agua e incluso emplearla para consumo humano o reutilización. Corresponde a una práctica sostenible y descentralizada, la cual puede evitar una cantidad de problemas ambientales generados por los excesos de agua lluvia, además de traer beneficios socioeconómicos a los países en vía de desarrollo. En esta investigación, en primer lugar, mediante una contextualización o marco teórico se pretende abordar la problemática de drenaje urbano. Luego, se va a describir de una forma muy general los sistemas de almacenamiento /retención de agua lluvia a nivel predial. Posteriormente se divide la investigación de acuerdo con los distintos tipos de sistemas de retención de agua lluvia. Seguidamente, se profundiza en los aspectos concernientes a la instalación, operación y mantenimiento de cada uno de los sistemas de retención/almacenamiento de la escorrentía. Finalmente, se registran las conclusiones a las cuales se llegaron en el desarrollo de este proyecto de investigación, y se menciona algunas recomendaciones u observaciones que puedan mejorar futuras investigaciones y/o implementaciones de los sistemas de almacenamiento/retención de agua lluvia a nivel predial.

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UNIVERSIDAD DE LOS ANDES                                                                   

FACULTADO DEINGENIERÍA                                                                  

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL                                          

BOGOTÁ D.C.                                                                                                                         

2013

 

 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

RETENCIÓN DE AGUAS LLUVIAS A NIVEL 

PREDIAL PARA REDUCIR PICOS Y VOLÚMENES 

DE ESCORRENTÍA

 

PROYECTO DE GRADO INGENIERÍA CIVIL 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

Juan Sebastián Lovado Cediel                                                                                                                                                                                                  

Asesor: Juan G. Saldarriaga Valderrama

 

 
 

      

 
 

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AGRADECIMIENTOS 

 

 
 

Expreso mis agradecimientos a:  
 
 
Mi  familia  Alberto,  Leda  y  Andrés,  por  su  extraordinario  apoyo  y 
solidaridad,  no  solo  en  mi  proceso  educativo,  sino  a  lo  largo  de  mi 
vida. Gracias por tanto. 
 
Mi novia, Ana María, por acompañarme en este momento de mi vida y 
por su ayuda incondicional. 
 
Mi asesor, el Ingeniero Juan G. Saldarriaga, por su gran labor como 
guía  y  ejemplo  a  lo  largo  de  este  proyecto  de  grado.  He  aprendido 
mucho de usted.  
 
Inés Elvira  Wills, Frans Alferink y Francisco Mendoza por compartir 
conmigo  su  vasto  conocimiento  y  su  interés  en  este  proyecto  de 
investigación. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         ii 

 

TABLA DE CONTENIDO 

 

AGRADECIMIENTOS .................................................................................................................................. I 

TABLA DE CONTENIDO ............................................................................................................................. II 

ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................................................. IV 

ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................................................. VII 

1. 

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ........................................................................................................... 1 

1.1. 

I

NTRODUCCIÓN

 ...................................................................................................................................... 1 

1.2. 

O

BJETIVOS

 ............................................................................................................................................. 3 

1.2.1.  Objetivos generales ....................................................................................................................... 3 
1.2.2.  Objetivos específicos ...................................................................................................................... 3 

2. 

CONTEXTUALIZACIÓN Y MARCO TEÓRICO ........................................................................................ 4 

2.1. 

C

RECIMIENTO DE LA 

P

OBLACIÓN VS

.

 

I

NFRAESTRUCTURA DE 

D

RENAJE

 .............................................................. 4 

2.2. 

A

UMENTO DE 

V

OLÚMENES DE 

L

LUVIA

:

 

U

RBANIZACIÓN Y 

C

AMBIO 

C

LIMÁTICO

 .................................................. 8 

2.2.1.  Urbanización .................................................................................................................................. 8 
2.2.2.  Cambio Climático ......................................................................................................................... 15 

2.3. 

A

UMENTO DE LAS 

I

NUNDACIONES

 ........................................................................................................... 17 

2.3.1.  Caso Argentina ............................................................................................................................. 18 
2.3.2.  Caso México ................................................................................................................................. 19 
2.3.3.  Caso Colombia ............................................................................................................................. 20 

2.4. 

F

ILOSOFÍA 

T

RADICIONAL DE 

D

RENAJE VS 

N

UEVAS 

V

ISIONES

 ......................................................................... 25 

2.4.1.  Filosofía tradicional de drenaje urbano ....................................................................................... 25 
2.4.2.  Visión alternativa de drenaje urbano .......................................................................................... 27 
2.4.3.  Prácticas de manejo en la fuente (SMPs) .................................................................................... 30 

3. 

SISTEMAS DE RETENCIÓN DE AGUA LLUVIA A NIVEL PREDIAL .......................................................... 37 

3.1. 

D

ESCRIPCIÓN 

G

ENERAL

 .......................................................................................................................... 37 

3.2. 

C

OMPONENTES

 .................................................................................................................................... 39 

3.3. 

C

ONSIDERACIONES DE 

D

ISEÑO

 ................................................................................................................ 41 

3.3.1.  Condiciones del sitio..................................................................................................................... 41 
3.3.2.  Usos del agua lluvia ..................................................................................................................... 43 
3.3.3.  Objetivos de diseño y configuraciones ......................................................................................... 43 

3.4. 

C

RITERIOS DE 

D

ISEÑO

 ............................................................................................................................ 47 

3.4.1.  Área de captación ........................................................................................................................ 47 
3.4.2.  Sistema de recolección y transporte ............................................................................................ 49 
3.4.3.  Sistema de almacenamiento........................................................................................................ 56 
3.4.4.  Sistema de entrega o distribución ............................................................................................... 59 

4. 

ALMACENAMIENTO PASIVO (BARRILES DE LLUVIA) ......................................................................... 60 

4.1. 

D

ESCRIPCIÓN 

G

ENERAL

 .......................................................................................................................... 60 

4.1.1.  Características, tipos y componentes .......................................................................................... 60 
4.1.2.  Ventajas ....................................................................................................................................... 63 
4.1.3.  Desventajas .................................................................................................................................. 64 

4.2. 

D

ESEMPEÑO Y 

E

FICIENCIA

 ...................................................................................................................... 65 

4.2.1.  Desempeño en cuanto a la cantidad ........................................................................................... 65 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         iii 

 

4.2.2.  Desempeño en cuanto a la calidad .............................................................................................. 70 

5. 

ALMACENAMIENTO ACTIVO (TANQUES Y CISTERNAS) ..................................................................... 73 

5.1. 

D

ESCRIPCIÓN 

G

ENERAL

 .......................................................................................................................... 73 

5.1.1.  Características, tipos y componentes .......................................................................................... 73 
5.1.2.  Ventajas ....................................................................................................................................... 78 
5.1.3.  Desventajas .................................................................................................................................. 78 

5.2. 

D

ESEMPEÑO Y 

E

FICIENCIA

 ...................................................................................................................... 79 

5.2.1.  Desempeño en cuanto a la cantidad ........................................................................................... 79 
5.2.2.  Desempeño en cuanto a la calidad .............................................................................................. 86 

6. 

NUEVAS TECNOLOGÍAS RETENCIÓN/INFILTRACIÓN (AQUACELL) ..................................................... 91 

6.1. 

D

ESCRIPCIÓN 

G

ENERAL

 .......................................................................................................................... 91 

6.1.1.  Características, tipos y componentes .......................................................................................... 91 
6.1.2.  Ventajas ....................................................................................................................................... 98 
6.1.3.  Desventajas .................................................................................................................................. 99 

6.2. 

C

ONSIDERACIONES DE 

D

ISEÑO

 .............................................................................................................. 100 

6.3. 

D

ESEMPEÑO Y 

E

FICIENCIA

 .................................................................................................................... 105 

7. 

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO .................................................................................................. 107 

7.1. 

A

LMACENAMIENTO 

P

ASIVO

 .................................................................................................................. 107 

7.2. 

A

LMACENAMIENTO 

A

CTIVO

 .................................................................................................................. 108 

7.3. 

N

UEVAS 

T

ECNOLOGÍAS 

R

ETENCIÓN

/I

NFILTRACIÓN 

(A

QUACELL

) ................................................................. 110 

8. 

CASOS Y EXPERIENCIAS REALES DE APLICACIÓN ............................................................................ 111 

8.1. 

A

LMACENAMIENTO 

P

ASIVO

 .................................................................................................................. 111 

8.2. 

A

LMACENAMIENTO 

A

CTIVO

 .................................................................................................................. 113 

8.3. 

N

UEVAS 

T

ECNOLOGÍAS 

R

ETENCIÓN

/I

NFILTRACIÓN 

(A

QUACELL

) ................................................................. 116 

9. 

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................................................... 120 

9.1. 

C

ONCLUSIONES

 .................................................................................................................................. 120 

9.2. 

R

ECOMENDACIONES

 ............................................................................................................................ 123 

10.  REFERENCIAS ............................................................................................................................... 124 

 

 

 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         iv 

 

ÍNDICE DE FIGURAS 

 

F

IGURA 

2-1.

 

E

FECTO DE LA URBANIZACIÓN SOBRE EL DESTINO DEL AGUA LLUVIA 

(F

UENTE

:

 

[11]) .......................................... 9 

F

IGURA 

2-2.

 

E

FECTO DE LA URBANIZACIÓN EN LA TASA DE ESCORRENTÍA GENERADA 

(F

UENTE

:

 

[11]) ................................... 10 

F

IGURA 

2-3.

 

E

SCORRENTÍA MENSUAL MEDIDA PARA EL PERIODO DE ESTUDIO CON RESPECTO A LOS TRES ESCENARIOS DE 

URBANIZACIÓN 

(F

UENTE

:

 

[14]) ....................................................................................................................... 11 

F

IGURA 

2-4.

 A

)

 

R

ELACIÓN ENTRE LA ESCORRENTÍA GENERADA Y EL GRADO DE URBANIZACIÓN DEPENDIENDO DE LA PROBABILIDAD 

DE EXCEDENCIA DE LA LLUVIA 

(F

UENTE

:

 

[13]),

 B

)

 

E

FECTO DEL PORCENTAJE DE ÁREA IMPERMEABLE EN LOS COEFICIENTES 

DE ESCORRENTÍA 

(F

UENTE

:

 

[14]) ..................................................................................................................... 11 

F

IGURA 

2-5.

 

P

ÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN MENSUALES PARA CONDICIONES DE PRE

-

DESARROLLO Y LOS TRES ESCENARIOS DE 

URBANIZACIÓN 

(F

UENTE

:

 

[12]) ....................................................................................................................... 12 

F

IGURA 

2-6.

 

A

NÁLISIS CUALITATIVO DEL BALANCE ENERGÉTICO SUPERFICIAL BAJO 

2

 ESCENARIOS

:

 URBANIZADO Y NO 

URBANIZADO 

(F

UENTE

:

 

[9]) ............................................................................................................................ 13 

F

IGURA 

2-7.

 

E

XPLICACIÓN DEL AUMENTO DE LA PRECIPITACIÓN GLOBAL A CONSECUENCIA DEL CAMBIO CLIMÁTICO 

(A

DAPTADA 

DE 

[25]) ...................................................................................................................................................... 16 

F

IGURA 

2-8.

 A

)

 

C

OMPARACIÓN DE LOS VOLÚMENES TOTALES DE LOS SISTEMAS COMBINADOS DE DRENAJE PARA LA CIUDAD DE 

H

ELSINGBORG

,

 

S

UECIA 

(2001-2002)

 PARA UN ESCENARIO COMBINADO FUTURO 

(

CAMBIO CLIMÁTICO 

+

 URBANIZACIÓN

)

 

(F

UENTE

:

 

[27]),

 B

)

 

C

OMPARACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE DRENAJE DE 

L

ONDRES CON RESPECTO A LA LLUVIA DE 

1980

 Y UN ESCENARIO CLIMÁTICO FUTURO 

(F

UENTE

:

 

[26]) ......................... 17 

F

IGURA 

2-9.

 

E

VOLUCIÓN DEL NÚMERO DE DESASTRES POR INUNDACIONES REPORTADAS EN EL MUNDO Y SU DISTRIBUCIÓN DESDE 

1970

 HASTA 

2011

 

(A

DAPTADA DE 

[29]) .......................................................................................................... 18 

F

IGURA 

2-10.

 

E

VOLUCIÓN DE LOS EVENTOS REPORTADOS DE INUNDACIÓN Y PERSONAS AFECTADAS EN 

C

OLOMBIA A PARTIR DE 

1970

 

(F

UENTE 

[35];

 DESINVENTAR

.

ORG

) ......................................................................................................... 21 

F

IGURA 

2-11.

 

E

SQUEMA DEL DRENAJE DE LA CIUDAD DE 

B

ARRANQUILLA 

2013

 

(F

UENTE

:

 

G

OOGLE 

M

APS Y PROYECTO 

A

RROYOS 

DE 

B

ARRANQUILLA 

(

HTTP

://

WWW

.

ARROYOSDEBARRANQUILLA

.

CO

)) ..................................................................... 23 

F

IGURA 

2-12.

 A

)

 

S

ISTEMA CONVENCIONAL COMBINADO DE DRENAJE URBANO 

(F

UENTE

:

 

[42]),

 B

)

 SISTEMA CONVENCIONAL 

SEPARADO DE DRENAJE URBANO 

(F

UENTE

:

 

[42]) ................................................................................................ 26 

F

IGURA 

2-13.

 A

)

 

S

ISTEMA ALTERNATIVO DE DRENAJE URBANO 

 MANEJO EN LA FUENTE 

(F

UENTE

:

 

[42]),

 B

)

 SISTEMA 

ALTERNATIVO DE DRENAJE URBANO 

-

 MANEJO EN LA FUENTE

,

 COMBINADO CON SISTEMA CENTRALIZADO DE 

ALMACENAMIENTO 

(F

UENTE

:

 

[45]) .................................................................................................................. 29 

F

IGURA 

2-14.

 

E

JEMPLOS DE DISTINTOS TIPOS DE 

SMP

S

.

 A

)

 

E

STANQUE DE RETENCIÓN 

(

RETENTION POND

),

 B

)

 CUNETA VERDE 

(

VEGETATED SWALE

),

 C

)

 SUPERFICIE PERMEABLE 

(

POROUS

/

PERMEABLE PAVING

)

 Y D

)

 CUBIERTA VERDE 

(

GREEN ROOF

) ... 34 

F

IGURA 

3-1.

 

E

SQUEMA TÍPICO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO

/

DETENCIÓN CON CADA UNO DE LOS COMPONENTES 

BÁSICOS 

(A

DAPTADA DE 

[53] .......................................................................................................................... 40 

F

IGURA 

3-2.

 

C

ONFIGURACIÓN SISTEMA 

1:

 

C

ONSUMO COMPLETO INTERNO CON CONSUMO EXTERNO OPCIONAL 

(F

UENTE

:

 

[56])

 .................................................................................................................................................................. 44 

F

IGURA 

3-3.

 A

)

 

C

ONFIGURACIÓN SISTEMA 

2:

 

C

ONSUMO PARCIAL EXTERNO CON REDUCCIÓN Y CONTROL COMPLETO DE LA 

ESCORRENTÍA 

(F

UENTE

:

 

[56]),

 B

)

 

C

ONFIGURACIÓN SISTEMA 

3:

 

C

ONSUMO COMPLETO INTERNO

,

 CONSUMO PARCIAL 

EXTERNO CON REDUCCIÓN Y CONTROL PARCIAL DE LA ESCORRENTÍA 

(F

UENTE

:

 

[56]) ................................................. 45 

F

IGURA 

3-4.

 A

)

 

E

SQUEMA CONFIGURACIÓN TANQUE 

1

 

(F

UENTE

:

 

[58]),

 B

)

 

E

SQUEMA CONFIGURACIÓN TANQUE 

2:

 

(F

UENTE

:

 

[58]) ........................................................................................................................................................... 46 

F

IGURA 

3-5.

 

E

SQUEMA CONFIGURACIÓN TANQUE 

3

 

(F

UENTE

:

 

[56]) .............................................................................. 47 

F

IGURA 

3-6.

 

E

SQUEMA GENERAL DE UN ÁREA DE CAPTACIÓN TÍPICA 

(

TECHO

)

 CON SU ÁREA CONTRIBUYENTE RESPECTIVA

.

 

(A

DAPTADA DE

:

 

[54]) .................................................................................................................................... 48 

F

IGURA 

3-7.

 A

)

 

E

JEMPLO TÍPICO DE UN SISTEMA DE RECOLECCIÓN Y TRANSPORTE

,

 B

)

 ESQUEMA GENERAL DE UN SISTEMA DE 

RECOLECCIÓN Y TRANSPORTE CONFORMADO POR CANALETAS Y BAJANTES

. .............................................................. 50 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         v 

 

F

IGURA 

3-8.

 A

)

 

E

SQUEMA DE UNA PANTALLA

/

FILTRO UBICADA ANTES DE UN ELEMENTO DE ALMACENAMIENTO 

(F

UENTE

:

 

[54]),

 

B

)

 EJEMPLO TÍPICO DE UNA PANTALLA

/

FILTRO DE HOJAS Y DESECHOS UBICADA EN UNA CANALETA Y C

)

 EJEMPLO TÍPICO DE 

UNA PANTALLA

/

FILTRO DE DESECHOS Y VECTORES UBICADA EN EL INTERIOR DE UN TANQUE DE RETENCIÓN

. ................. 51 

F

IGURA 

3-9.

 A

)

 

E

SQUEMA GENERAL DE LA UBICACIÓN Y COMPONENTES DE UN DESVIADOR DE PRIMER LAVADO 

(A

DAPTADA DE

:

 

[62]),

 B

)

 EJEMPLO TÍPICO DE UN DESVIADOR DE PRIMER LAVADO 

(F

UENTE

:

 

[63]). ................................................... 52 

F

IGURA 

3-10.

 A

)

 

D

ESVIADOR DE PRIMER LAVADO DE TUBO VERTICAL 

(F

UENTE

:

 

[53]),

 B

)

 DESVIADOR DE PRIMER LAVADO DE 

TUBO VERTICAL CON VÁLVULA DE BOLA 

(F

UENTE

:

 

[53]),

 C

)

 ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO DE UN DESVIADOR DE PRIMER 

LAVADO DE TUBO VERTICAL CON VÁLVULA DE BOLA 

(A

DAPTADA DE

:

 

[54]). ............................................................. 53 

F

IGURA 

3-11.

 A

)

 

E

SQUEMA TÍPICO DE UN TANQUE SEDIMENTADOR COLOCADO ANTES DEL ELEMENTO DE ALMACENAMIENTO 

(F

UENTE

:

 

[54]),

 B

)

 ESQUEMA TÍPICO DE OTRO TIPO DE TANQUE SEDIMENTADOR EMPLEADO 

(

ROOF WASHER

)

 QUE ADEMÁS 

POSEE FILTRO 

(F

UENTE

:

 

[53]).......................................................................................................................... 55 

F

IGURA 

3-12.

 A

)

 

I

NSTALACIÓN TÍPICA DE UN FILTRO

/

SEDIMENTADOR DE VÓRTICE 

(F

UENTE

:

 

[56]),

 B

)

 INTERIOR DE UN 

FILTRO

/

SEDIMENTADOR DE VÓRTICE 

(F

UENTE

:

 

[56]). .......................................................................................... 55 

F

IGURA 

3-13.

 

E

SQUEMA DE VOLÚMENES INCREMENTALES DE DISEÑO ASOCIADOS AL DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE 

ALMACENAMIENTO 

(F

UENTE

:

 

[58]) .................................................................................................................. 57 

F

IGURA 

3-14.

 

D

ISTINTAS CONFIGURACIONES DEL MECANISMO DE DESBORDAMIENTO

:

 A

)

 CONFIGURACIÓN ESTÁNDAR

,

 B

)

 

EXCLUSIÓN DE ENTRADA

,

 C

)

 SALIDA DE FONDO Y D

)

 ACCIÓN TIPO SIFÓN CON LIMPIEZA SUPERFICIAL 

(F

UENTE

:

 

[54]) ...... 59 

F

IGURA 

4-1.

 

D

IFERENTES TIPOS Y CONFIGURACIONES DE SISTEMAS PASIVOS DE ALMACENAMIENTO DE AGUA LLUVIA

:

 A

)

 

CONFIGURACIÓN TÍPICA DE UN BARRIL CILÍNDRICO DE AGUA LLUVIA

,

 B

)

 CONFIGURACIÓN DE UN SISTEMA DE BARRILES DE 

AGUA LLUVIA PUESTOS EN SERIE Y C

)

 CONFIGURACIÓN TÍPICA DE UN BARRIL NO CILÍNDRICO DE AGUA LLUVIA

. ............... 61 

F

IGURA 

4-2.

 

E

SQUEMA TÍPICO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO PASIVO DE AGUA LLUVIA 

(

BARRIL

)

 CON SUS COMPONENTES

.

 

(A

DAPTADA DE

:

 

[70,

 

71,

 

72]) ........................................................................................................................ 63 

F

IGURA 

4-3.

 

R

ESULTADOS DEL ESTUDIO 

[74]

 A

)

 COMPARACIÓN ESCENARIOS PARA UN EVENTO DE LLUVIA SUAVE B

)

 

COMPARACIÓN DE ESCENARIOS PARA UN EVENTO DE LLUVIA FUERTE

.

 

(F

UENTE

:

 

[74]) ............................................... 66 

F

IGURA 

4-4.

 

R

ESULTADOS DE ATENUACIÓN DE VOLÚMENES DE ESCORRENTÍA ESTUDIO 

[75]

 A

)

 PROMEDIO DE VOLÚMENES DE 

ESCORRENTÍA BAJO LOS 

6

 ESCENARIOS PROPUESTOS PARA LA CUENCA URBANA 

1,

 B

)

 PROMEDIO DE VOLÚMENES DE 

ESCORRENTÍA BAJO LOS 

6

 ESCENARIOS PROPUESTOS PARA LA CUENCA URBANA 

2

 

(F

UENTE

:

 

[75]). .............................. 68 

F

IGURA 

4-5.

 

R

ESULTADOS ESTUDIO 

[76].

 

R

EDUCCIONES DEL VOLUMEN MEDIO ANUAL DE AGUA LLUVIA PARA DISTINTAS 

CIUDADES DE 

E

STADOS 

U

NIDOS 

(A

DAPTADA DE

:

 

[76]). ....................................................................................... 69 

F

IGURA 

4-6.

 

R

ESULTADOS DE CALIDAD DEL AGUA ESTUDIO 

[75]

 A

)

 PROMEDIO DE CARGAS ANUALES POR HECTÁREA DE 

TP

 Y 

TN

 

BAJO LOS 

6

 ESCENARIOS PROPUESTOS PARA LA CUENCA URBANA 

1,

 B

)

 PROMEDIO DE CARGAS ANUALES POR HECTÁREA DE 

TP

 Y 

TN

 BAJO LOS 

6

 ESCENARIOS PROPUESTOS PARA LA CUENCA URBANA 

2

 

(F

UENTE

:

 

[75]). ..................................... 71 

F

IGURA 

5-1.

 

D

IFERENTES TIPOS Y CONFIGURACIONES DE SISTEMAS ACTIVOS DE ALMACENAMIENTO DE AGUA LLUVIA

:

 A

)

 SERIE DE 

TANQUES SUB SUPERFICIALES HECHOS EN FIBRA DE VIDRIO 

(F

UENTE

:

 

[56]),

 B

)

 DOS TANQUES SUBSUPERFICIALES DE 

PLÁSTICO COLOCADOS EN PARALELO 

(F

UENTE

:

 

[56]),

 C

)

 TANQUE SUPERFICIAL CONSTRUIDO EN ACERO GALVANIZADO DE 

MENOR CAPACIDAD 

(F

UENTE

:

 

[53])

 Y D

)

 TAQUE SUPERFICIAL CONSTRUIDO EN MADERA DE GRAN CAPACIDAD Y DE USO 

RURAL 

(F

UENTE

:

 

[53]). .................................................................................................................................. 76 

F

IGURA 

5-2.

 

E

SQUEMA TÍPICO DE UN SISTEMA DE ALMACENAMIENTO ACTIVO DE AGUA LLUVIA 

(

CISTERNA O TANQUE

)

 CON SUS 

COMPONENTES BÁSICOS 

(A

DAPTADA DE

:

 

[56]) .................................................................................................. 77 

F

IGURA 

5-3.

 A

)

 

E

SQUEMA CONCEPTUAL DEL FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA ACTIVO DE ALMACENAMIENTO 

(A

DAPTADA DE

:

 

[78]),

 B

)

 MODELO CONCEPTUAL DE RETENCIÓN SIMPLE 

(A

DAPTADA DE

:

 

[78]) ........................................................ 80 

F

IGURA 

5-4.

 

R

ESULTADOS ESTUDIO 

[78].

 

E

FECTO DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN LLUVIAS FUERTES

.

 

(F

UENTE

:

 

[78]) .. 81 

F

IGURA 

5-5.

 

R

ESULTADOS DEL ESTUDIO 

[74].

 

E

FECTO DE LA INSTALACIÓN DE TANQUES MÁS GRANDES SOBRE LA REDUCCIÓN DE 

PICOS DE CAUDAL PARA EVENTOS FUERTES DE LLUVIA

.

 

(F

UENTE

:

 

[74]) ................................................................... 82 

F

IGURA 

5-6.

 

R

ESULTADOS ESTUDIO 

[76].

 

R

EDUCCIONES DEL VOLUMEN MEDIO ANUAL DE AGUA LLUVIA PARA DISTINTAS 

CIUDADES DE 

E

STADOS 

U

NIDOS 

(A

DAPTADA DE

:

 

[76]). ....................................................................................... 84 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         vi 

 

F

IGURA 

5-7.

 

R

ESULTADOS ESTUDIO 

[79].

 A

)

 

E

FICIENCIA DE LOS SISTEMAS ACTIVOS DE ALMACENAMIENTO CON RESPECTO A 

DISTINTOS PERIODOS DE RETORNO 

(F

UENTE

:

 

[79])

 Y B

)

 DURACIÓN DE LOS DESBORDAMIENTOS EN LOS SISTEMAS ACTIVOS 

DE ALMACENAMIENTO CON RESPECTO VARIOS PERIODOS DE RETORNO 

(F

UENTE

:

 

[79]) ............................................. 85 

F

IGURA 

5-8.

 

R

ESULTADOS ESTUDIO 

[80].

 A

)

 

R

ESULTADOS ESCENARIO 

2:

 SENSIBILIDAD AL TAMAÑO DEL TANQUE 

(F

UENTE

:

 

[80]),

 

B

)

  

R

ESULTADOS ESCENARIO 

3:

 SENSIBILIDAD A VARIACIONES EN EL ÁREA DE CAPTACIÓN 

(F

UENTE

:

 

[80]) ..................... 88 

F

IGURA 

5-9.

 

R

ESULTADOS ESTUDIO 

[79].

 A

)

 

E

FICIENCIA DE LOS SISTEMAS ACTIVOS DE ALMACENAMIENTO EN CUANTO A LA 

CONCENTRACIÓN DE 

TSS

 PARA DISTINTOS PERIODOS DE RETORNO 

(F

UENTE

:

 

[79]) .................................................. 89 

F

IGURA 

6-1.

 

D

IFERENTES TIPOS Y CONFIGURACIONES DE SISTEMAS MODULARES DE ALMACENAMIENTO

/

INFILTRACIÓN DE AGUA 

LLUVIA

:

 A

)

 SISTEMA TÍPICO DE 

A

QUACELL

-W

AVIN 

(F

UENTE

:

 

[86]),

 B

)

 SISTEMA TÍPICO DE 

C

HAMBER 

M

AXX

-C

ONTECH

 ... 92 

F

IGURA 

6-2.

 

E

SQUEMA TÍPICO DE UN SISTEMA MODULAR DE ALMACENAMIENTO

/

INFILTRACIÓN DE AGUA LLUVIA 

(A

QUACELL

-

W

AVIN

)

 CON SUS COMPONENTES BÁSICOS 

(F

UENTE

:

 

[44,

 

86]) ............................................................................ 93 

F

IGURA 

6-3.

 

D

OS TIPOS DE SEPARADORES DE SEDIMENTOS

.

 A

-1)

 SEPARADOR PEQUEÑO DE SEDIMENTOS 

(S

ILT 

T

RAP 

6LB600

 

W

AVIN

)

 

(F

UENTE

:

 

[84]),

 A

-2)

 FUNCIONAMIENTO DEL SEPARADOR PEQUEÑO DE SEDIMENTOS 

(A

DAPTADA DE

:

 

[44])

 Y B

)

 

SEPARADOR HIDRODINÁMICO COMBINADO DE SEDIMENTOS 

(W

AVIN

)

 

(F

UENTE

:

 

[44]) .............................................. 95 

F

IGURA 

6-4.

 

S

EPARADORES DE HOJAS

/

SEDIMENTOS TIPO 

GULLY

”.

 A

)

 

G

ULLY CONVENCIONAL PUESTO EN CAMPO 

(F

UENTE

:

 

[88]),

 B

)

 VISTA EXTERIOR E INTERIOR DEL COLECTOR Y DOS TIPOS DE CUBRIMIENTOS DE UN SEPARADOR DE 

HOJAS

/

SEDIMENTOS TIPO 

GULLY

 

(F

UENTE

:

 

[88]) ............................................................................................. 96 

F

IGURA 

6-5.

 A

)

 

U

NIDAD BÁSICA DEL SISTEMA 

A

QUACELL 

(W

AVIN

)

 CON SUS DIMENSIONES 

(F

UENTE

:

 

[85]),

 B

)

 EJEMPLO DE 

INSTALACIÓN DEL SISTEMA MODULAR 

A

QUACELL 

(W

AVIN

)

 

(F

UENTE

:

 

[86]),

 C

)

 COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA 

ENSAMBLADO POR UNIDADES 

A

QUACELL 

(W

AVIN

)

 

(F

UENTE

:

 

[85]) ....................................................................... 97 

F

IGURA 

6-6.

 

D

ISTINTOS ELEMENTOS QUE COMPONEN EL SISTEMA DE ENTREGA EN UN SISTEMA MODULAR DE 

ALMACENAMIENTO

/

INFILTRACIÓN

.

 A

)

 

C

ÁMARA DE INSPECCIÓN TRADICIONAL CONSTRUIDA EN CONCRETO Y CON UN 

MECANISMO DE CONTROL 

(F

UENTE

:

 

[85]),

 B

)

 CÁMARA DE INSPECCIÓN 

N

OVACAM

-1000

 

(W

AVIN

)

 

(F

UENTE

:

 

[89]). .... 98 

F

IGURA 

6-7.

 A

)

 SISTEMA TRADICIONAL DE RECOLECCIÓN Y TRANSPORTE VS B

)

 SISTEMA DE FLUJO RÁPIDO 

(

QUICKSTREAM SYSTEM

)

 

(F

UENTE

:

 

[90]) ........................................................................................................................................... 101 

F

IGURA 

6-8.

 

E

SQUEMA BÁSICO DE DISEÑO

/

UBICACIÓN DE ESTRUCTURAS DE QUIEBRE Y SEPARACIÓN EN UN SISTEMA MODULAR 

DE RETENCIÓN

/

INFILTRACIÓN 

(A

DAPTADA DE

:

 

[91]) ......................................................................................... 102 

F

IGURA 

6-9.

 

T

REN DE SELECCIÓN DEL TIPO DE UNIDAD MODULAR A EMPLEAR DEPENDIENDO DE LAS CONSIDERACIONES DE 

DISEÑO DEL SITIO 

(F

UENTE

:

 

[84]) .................................................................................................................. 103 

F

IGURA 

6-10.

 

E

SQUEMA TÍPICO DE UNA CONFIGURACIÓN DE COLECTOR 

ON

-

LINE

 DESARROLLADA POR 

W

AVIN 

O

VERSEAS 

(F

UENTE

:

 

[85]) ........................................................................................................................................... 104 

F

IGURA 

8-1.

 A

)

 

S

ISTEMA DE ALMACENAMIENTO ACTIVO DEL 

L

ADY 

B

IRD 

J

OHNSON 

W

ILDFLOWER 

C

ENTER 

 

A

USTIN

,

 

T

EXAS 

(F

UENTE

:

 

[53]),

 B

)

 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO ACTIVO DEL 

C

LAUDE 

M

OORE 

E

DUCATIONAL 

C

OMPLEX 

 

R

OANOKE

,

 

V

IRGINIA 

(F

UENTE

:

 

[95])

 Y C

) ....................................................................................................................... 115 

F

IGURA 

8-2.

 A

)

 

S

ISTEMA MODULAR DE ALMACENAMIENTO

/

RETENCIÓN DE AGUA LLUVIA 

-

 ESTADIO DE 

F

RANKFURT 

(F

UENTE

:

 

[86]),

 B

)

 SISTEMA MODULAR DE ALMACENAMIENTO

/

RETENCIÓN DE AGUA LLUVIA 

-

 ESTADIO 

O

LÍMPICO DE 

B

ERLÍN 

(F

UENTE

:

 

[86]) ........................................................................................................................................... 117 

F

IGURA 

8-3.

 

E

SQUEMA GENERAL DE DISEÑO EN PERFIL SOBRE LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA MODULAR DE 

ALMACENAMIENTO EN UNA BODEGA DE LA COMPAÑÍA 

P

AVCO 

 

M

EXICHEM DE 

C

OLOMBIA 

(F

UENTE

:

 

[91]). ............. 118 

F

IGURA 

8-4.

 A

)

 

I

NSTALACIÓN DEL SISTEMA 

A

QUACELL EN EL EDIFICIO RESIDENCIAL 

A

RBOREDA 

-

 

C

HÍA

,

 

C

UNDINAMARCA Y B

)

 

PROYECTO CULMINADO

.

 

(F

UENTE

:

 

[87]) ......................................................................................................... 119 

 
 

 
 
 
 
 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         vii 

 

ÍNDICE DE TABLAS 

 

 
T

ABLA 

2-1.

 

A

MÉRICA 

L

ATINA

:

 POBLACIÓN TOTAL SEGÚN CENSOS 

(1950-2010)

 

(E

N MILES

)

 

(A

DAPTADA DE

:

 

[1,

 

2]) ............... 4 

T

ABLA 

2-2.

 

T

ASA MEDIA ANUAL DE CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN TOTAL DE ALGUNOS PAÍSES LATINOAMERICANOS 

(1950-

2010)

 

(

POR 

100

 HABITANTES

)

 

(A

DAPTADA DE

:

 

[1,

 

2]) ......................................................................................... 4 

T

ABLA 

2-3.

 

P

ORCENTAJE DE LA POBLACIÓN URBANA DE ALGUNOS PAÍSES DE 

A

MÉRICA 

L

ATINA 

(1950-2010)

 

(A

DAPTADA DE

:

 

[1,

 

2]) ................................................................................................................................................................ 5 

T

ABLA 

2-4.

 

T

ASA ANUAL DE CRECIMIENTO POBLACIONAL URBANO Y TASA MEDIA DE URBANIZACIÓN 

(1950-2010)

 

(A

DAPTADA 

DE

:

 

[1,

 

2]) ..................................................................................................................................................... 5 

T

ABLA 

2-5.

 

E

VOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO EN 

C

OLOMBIA

:

 COMPARACIÓN CON EL CRECIMIENTO 

POBLACIONAL 

(A

DAPTADA DE

:

 

[5,

 

6,

 

7] .............................................................................................................. 6 

T

ABLA 

2-6.

 

P

RINCIPALES VENTAJAS

,

 DESVENTAJAS

,

 SIMILITUDES Y DIFERENCIAS ENTRE LOS SISTEMAS CONVENCIONALES Y LOS 

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE DRENAJE URBANO 

(A

DAPTADA DE

:

 

[41]) .................................................................... 30 

T

ABLA 

2-7.

 

R

ESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LAS TECNOLOGÍAS 

SMP

 EN CUANTO A CONTROL DE CAUDAL 

PICO

,

 REDUCCIÓN DE VOLÚMENES

,

 CONTROL DE CONTAMINANTES Y CONSERVACIÓN DE LA ESCORRENTÍA 

(A

DAPTADA DE

:

 

[47,

 

51]) ..................................................................................................................................................... 35 

T

ABLA 

3-1.

 

A

LGUNOS COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA SEGÚN DISTINTOS MATERIALES Y ÁREAS DE CAPTACIÓN 

(A

DAPTADA DE

:

 

[54]) ........................................................................................................................................................... 49 

T

ABLA 

3-2.

 

G

UÍA PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE CANALETAS Y BAJANTES DEPENDIENDO DEL ÁREA DE CAPTACIÓN 

(A

DAPTADA 

DE

:

 

[62]) ..................................................................................................................................................... 50 

T

ABLA 

5-1.

 

V

ENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO ACTIVO SUPERFICIALES VS

.

 SUB SUPERFICIALES 

(A

DAPTADA DE

:

 

[54,

 

62]) .............................................................................................................................. 74 

T

ABLA 

5-2.

 

R

ESULTADOS ESTUDIO 

[40].

 

E

VALUACIÓN DE ESCENARIOS PROPUESTOS EN LA REDUCCIÓN DE VOLUMEN DE 

ESCORRENTÍA 

(A

DAPTADA DE

:

 

[40]) ................................................................................................................. 83 

T

ABLA 

7-1.

 

R

ESUMEN DE LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO PARA SISTEMAS ACTIVOS DE ALMACENAMIENTO 

(A

DAPTADA DE

:

 

[57,

 

93]) ................................................................................................................................................... 109 

 

 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         1 

 

1.  INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 

 
 

1.1.  Introducción 

 
 
El aumento de la precipitación global a causa del Cambio Climático y la urbanización, junto con el 
déficit de infraestructura de drenaje con respecto al crecimiento poblacional y económico, han hecho 
que  las  ciudades  en  expansión  de  los  países  en  desarrollo  experimenten  mayores  y  más  frecuentes 
inundaciones con relación a periodos pasados. Es por esto, que se necesita abordar el problema del 
drenaje  urbano  desde  otra  perspectiva  en  la  cual  se  maneje  el  agua  lluvia  tan  pronto  como  caiga 
mediante las prácticas de manejo en la fuente (SMPs). Este estudio pretende establecer el estado del 
arte  de  las  prácticas  que  comprenden  el  almacenamiento,  retención  y/o  detención  del  agua  lluvia  a 
nivel predial para reducir picos y volúmenes de escorrentía, una de los tantos mecanismos de control 
en la fuente que existen. 
 
Actualmente,  las  ciudades  de  los  países  emergentes  (como  por  ejemplo  en  América  Latina)  están 
experimentando  una  etapa  de  crecimiento  acelerado.  Aun  así,  y  debido  a  diversos  factores  tanto 
culturales  como  económicos,  dicho  crecimiento  no  es  siempre  homogéneo.  Los  sistemas  de 
alcantarillado y drenaje son una muestra clara de lo anterior, pues a pesar del desarrollo urbano, gran 
parte de estas ciudades no cuentan con este recurso que le permita drenar adecuadamente las aguas 
tanto lluvias como residuales. Por otra parte, los cambios en el uso del suelo (impermeabilización), el 
aumento  de  la  temperatura  global  que  conlleva  a  los  fenómenos  de  la  isla  de  calor  y  cambio 
climático,  han  demostrado  ser  factores  determinantes  para  el  aumento  de  la  precipitación  y 
generación de escorrentía. Actualmente, en las ciudades tropicales se está presentando éste fenómeno 
el cual trae como consecuencia el colapso de los sistemas de drenaje existentes lo cual genera serios 
problemas  de  inundaciones.  Diversos  estudios  han  demostrado  que  cambios  en  el  uso  del  suelo 
producto  de  la  urbanización,  generan  mayores  volúmenes  de  escorrentía  y  reducciones  en  las  tasas 
tanto de infiltración como de evapotranspiración. 
 
La  necesidad  de  afrontar  la  gestión  de  las  aguas  pluviales  desde  una  perspectiva  diferente  a  la 
convencional,  que  combine  aspectos  hidrológicos,  medioambientales  y  sociales,  está  llevando  a  un 
rápido  aumento  a  nivel  mundial  del  uso  de  prácticas  de  manejo  en  la  fuente  (SMPs  por  Source 
Management  Practices).  El  empleo  de  este  tipo  de  prácticas  para  el  control  de  la  lluvia,  pretende 
reducir la escorrentía y los contaminantes de exceso que ingresan dentro de los sistemas de drenaje 
convencionales. Las prácticas de manejo sostenible en la fuente (SMPs) corresponden a los sistemas 
alternativos de drenaje urbano. Dentro de estos existen un gran número de tecnologías direccionadas 

intentar 

reestablecer 

las 

condiciones 

hidrológicas 

pre 

urbanización 

mediante 

la 

detención/almacenamiento temporal y/o infiltración de la escorrentía. Los SMPs se pueden dividir en 
dos grandes grupos: 1) los denominados SUDs (Sustainable Urban Drainage Systems) o BMP (Best 
Management Practices), y 2) los denominados LIDs (Low Impact Developments).  
 
El  almacenamiento,  retención  o  detención  del  agua  lluvia  es  una  de  las  diversas  alternativas  para 
reducir los volúmenes de escorrentía, mejorar la calidad del agua e incluso emplearla para consumo 
humano o reutilización. Corresponde a una práctica sostenible y descentralizada, la cual puede evitar 
una  gran  cantidad  de  problemas  ambientales  generados  por  los  excesos  de  agua  lluvia,  además  de 
traer beneficios socioeconómicos a los países en vías de desarrollo. 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         2 

 

En primer lugar, mediante una contextualización o marco teórico se pretende abordar la problemática 
anteriormente mencionada. Se demuestra que los sistemas de drenaje han crecido a una tasa mucho 
menor  que  la  población  y  la  economía  de  los  países  emergentes.  Igualmente,  y  mediante  una 
exhaustiva recopilación bibliográfica, se profundiza en los distintos fenómenos que han demostrado 
ser una causa importante para el aumento de inundaciones y volúmenes de escorrentía: urbanización 
y  cambio  climático.  Por  otra  parte  se  analiza  el  contexto  Latinoamericano  con  el  fin  de  evaluar  el 
aumento de las inundaciones haciendo énfasis en el caso colombiano, específicamente el de la ciudad 
de  Barranquilla.  Finalmente,  se  profundiza  en  cómo  ha  sido  el  cambio  de  la  filosofía  de  drenaje 
urbano tradicional hacia una visión mucho más sostenible y ambientalmente amigable, y se describen 
las prácticas de manejo sostenible en la fuente (SMPs). 
 
Habiendo  comprendido  la  necesidad  de  realizar  esta  investigación,  y  habiendo  preparado  el  marco 
estipulado  para  esta,  se  procede  a  la  profundización.  Inicialmente,  se  van  a  describir  de  una  forma 
muy general los sistemas de almacenamiento/retención de agua lluvia a nivel predial. Se profundiza 
en los distintos tipos y componentes que los conforman, al igual que las consideraciones y criterios 
básicos para su diseño. 
 
Posteriormente, se divide la investigación de acuerdo con los distintos tipos de sistemas de retención 
del  agua  lluvia  a  nivel  predial:  almacenamiento  pasivo  (barriles  de  lluvia),  activo  (tanques  y 
cisternas) y modular (unidades modulares ensambladas). Para cada uno de los anteriores se describen 
sus  componentes,  tipos  y  criterios  de  diseño,  se  establecen  sus  ventajas  y  desventajas  frente  a  los 
demás,  y se  evalúa su desempeño  y  eficiencia en cuanto  a los  impactos  que se  generan tanto en  la 
cantidad de la escorrentía aliviada como de la calidad de la misma. 
 
Seguidamente,  se  profundiza  en  los  aspectos  concernientes  a  la  instalación,  operación  y 
mantenimiento  de  cada  uno  de  los  sistemas  de  retención/almacenamiento  de  la  escorrentía  a  nivel 
predial. Se describen las prácticas que se deben tener en cuenta  y seguir muy cuidadosamente para 
realizar  una  adecuada  operación  y  mantenimiento  con  el  fin  de  asegurar  la  eficiencia  esperada  del 
sistema  instalado.  Adicionalmente,  se  describen  algunos  casos  y  experiencias  reales  alrededor  del 
mundo en cuanto a la implementación de estas tecnologías. Se establecen muchos de los criterios de 
diseño  empleados,  y  la  forma  mediante  la  cual  se  logró  que  los  usuarios  implementaran  en  sus 
predios estos sistemas (incentivos económicos).  
 
Finalmente, se registran las conclusiones más importantes a las cuales se llegaron en el desarrollo de 
este  proyecto  de  investigación,  y  se  mencionan  algunas  recomendaciones  u  observaciones  que 
pretenden  mejorar  futuras  investigaciones  y/o  implementaciones  de  los  sistemas  de 
almacenamiento/retención del agua lluvia a nivel predial.  
 
 
 

 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         3 

 

1.2.  Objetivos  

 
 

1.2.1.  Objetivos generales 

 
Como objetivos generales se plantean 2: 
 

  Realizar  una  consulta  bibliográfica  extensa  mediante  la  cual  se  comprendan  las  principales 

estructuras  de  almacenamiento  temporal  a  nivel  predial  para  reducir  los  picos  de  caudal  en 
eventos de lluvia. 

 

  Consultar y establecer la forma mediante la cual se ha logrado que los usuarios empleen este 

tipo de estructuras  en sus  predios,  y profundizar  en aspectos  concernientes  a la operación  y 
mantenimiento de los mismos. 

 
 

1.2.2.  Objetivos específicos 

 
Con el fin de alcanzar los objetivos generales propuestos en este proyecto de grado, a continuación 
se numeran los objetivos específicos planteados: 
 

  Establecer el contexto y problemática de la infraestructura de alcantarillado y drenaje urbano 

en América Latina (en especial de Colombia). 

 

  Analizar el efecto de la urbanización y cambio climático sobre el aumento de la precipitación 

global y los posibles impactos. 

 

  Contrastar  la  filosofía  de  drenaje  urbano  tradicional  frente  a  las  nuevas  visiones:  manejo 

centralizado vs manejo en la fuente. 

 

  Entender  el  funcionamiento  de  las  estructuras  de  almacenamiento  temporal  a  nivel  predial 

que permiten reducir los picos de caudal y volúmenes de escorrentía en eventos de lluvia. 

 

  Analizar  las  características  generales  de  estas  tecnologías,  sus  tipos,  desempeño/eficiencia, 

sus variables de diseño y su operación y mantenimiento, entre otras cosas. 

 

  Consultar  y  analizar  distintas  experiencias  reales  y  casos  de  aplicación  en  cuanto  a  la 

implementación de estructuras de almacenamiento a nivel predial. 

 
 
 

 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         4 

 

2.   CONTEXTUALIZACIÓN Y MARCO TEÓRICO 

 

 

2.1.  Crecimiento de la Población vs. Infraestructura de Drenaje 

 
 
Actualmente,  las  ciudades  de  América  Latina  están  experimentando  una  etapa  de  crecimiento 
acelerado.  Aun  así,  y  debido  a  diversos  factores  tanto  culturales  como  económicos,  dicho 
crecimiento  no  es  siempre  homogéneo.  Los  sistemas  de  alcantarillado  y  drenaje  son  una  muestra 
clara de lo anterior, pues a pesar del desarrollo urbano, gran parte de estas ciudades no cuentan con 
este  recurso  que  le  permita  drenar  adecuadamente  las  aguas  tanto  lluvias  como  residuales.  En 
primera instancia se va a analizar dicho crecimiento demográfico y se va a comparar con aquel que 
experimenta la urbanización y la infraestructura de drenaje.  
 
A continuación en la Tabla 2-1 y Tabla 2-2 se puede apreciar la evolución de la población de algunos 
de  los  países  más  representativos  de  América  Latina  y  sus  tasas  de  crecimiento  entre  periodos 
intercensales respectivamente.  
 

Tabla 2-1. América Latina: población total según censos (1950-2010) (En miles) (Adaptada de: [1, 2]) 

País/Country 

1950 

1960 

1970 

1980 

1990 

2000 

2005 

2010 

Argentina 

15 894 

20 014 

23 364 

27 950 

32 616 

36 260 

38 747 

40 738 

Brasil 

51 494 

72 768 

93 138 

119 001 

147 386 

169 799 

186 110 

195 498 

Chile 

5 933 

7 374 

8 885 

11 330 

13 348 

15 116 

16 294 

17 133 

Colombia 

11 933 

17 444 

22 948 

27 838 

33 110 

41 468 

43 046 

46 299 

México 

25 779 

34 923 

48 225 

66 847 

81 250 

97 483 

105 001 

110 675 

Venezuela 

5 035 

7 524 

10 722 

14 517 

18 105 

23 054 

26 724 

29 499 

 

Tabla  2-2.  Tasa  media  anual  de  crecimiento  de  la  población  total  de  algunos  países  latinoamericanos  (1950-2010)  (por  100 
habitantes) (Adaptada de: [1, 2]) 

País/Country 

1950-1960 

1960-1970 

1970-1980 

1980-1990 

1990-2000 

2000-2005 

2005-2010 

Argentina 

1.7 

1.5 

1.8 

1.5 

1.0 

1.2 

1.0 

Brasil 

3.4 

2.5 

2.5 

1.9 

1.6 

1.7 

1.0 

Chile 

2.5 

2.0 

2.0 

1.6 

1.2 

1.4 

1.0 

Colombia 

2.9 

2.9 

1.6 

1.4 

1.9 

0.7 

1.5 

México 

3.0 

3.2 

3.3 

2.0 

1.8 

1.5 

1.1 

Venezuela 

3.9 

3.3 

3.0 

2.5 

2.4 

2.2 

1.7 

 
Nótese que prácticamente todo los países presentaron un crecimiento demográfico bastante acelerado 
para los periodos comprendidos entre 1950 y 1980 con tasas de crecimiento promedio de 2.6% anual. 
A partir de allí, la tendencia ha sido una disminución de las tasas de crecimiento poblacional hasta el 
periodo 2010 con un valor promedio de 1.5% anual. Aun así, estudios globales han demostrado que 
la tasa de crecimiento poblacional de Latinoamérica y el caribe fue de 2.64% anual (1950-1975) y de 
1.73% anual  (1975-2009). Por el  contrario, la tasa de crecimiento poblacional promedio  global fue 
de 1.89% anual (1950-1975) y de 1.53% anual (1975-2009) [3]. Lo anterior indica que el crecimiento 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         5 

 

poblacional de América Latina siempre ha estado bastante por encima del promedio mundial lo cual 
debe ser un aspecto importante a tener en cuenta. 
 
Si  bien  el  crecimiento  poblacional  de  América  Latina  ha  sido  bastante  acelerado  a  partir  de  la 
segunda mitad del siglo XX, es importante analizar el grado de urbanización que ha presentado esta 
región  del  mundo.  En  la  Tabla  2-3  se  puede  apreciar  el  porcentaje  de  urbanización,  es  decir  el 
porcentaje de la población urbana con respecto a la población total. En la Tabla 2-4 se encuentran las 
tasas medias anuales de crecimiento poblacional urbano y la tasa de urbanización (diferencia entre la 
tasa de crecimiento de la población urbana con respecto a la total) para el periodo comprendido entre 
1950 y 2005. La tasa de urbanización indica la cantidad relativa de población que se agrega al área 
urbana producto del crecimiento.  
 

Tabla 2-3. Porcentaje de la población urbana de algunos países de América Latina (1950-2010) (Adaptada de: [1, 2]) 

País/Country 

1950 

1960 

1970 

1980 

1990 

2000 

2005 

2010 

Argentina 

62.5 

73.8 

79.0 

83.0 

87.2 

90.5 

91.8 

93.1 

Brasil 

36.5 

43.0 

55.9 

67.6 

75.3 

81.2 

83.4 

85.0 

Chile 

60.7 

68.2 

75.1 

82.2 

83.5 

86.6 

86.6 

87.5 

Colombia 

42.7 

52.1 

59.1 

67.2 

71.0 

76.0 

76.6 

78.5 

México 

42.6 

50.7 

58.7 

66.3 

71.3 

74.7 

76.5 

78.0 

Venezuela 

47.9 

62.5 

73.1 

80.0 

84.4 

90.5 

92.8 

93.6 

 

Tabla 2-4. Tasa anual de crecimiento poblacional urbano y tasa media de urbanización (1950-2010) (Adaptada de: [1, 2]) 

País/Country 

Tasa Anual Crecimiento Poblacional Urbano 

Tasa Media 

Crecimiento             

(1950-2005) 

Tasa 

Urbanización        

(1950-2005) 

1950-1960 

1960-1970 

1970-1980 

1980-1990 

1990-2000 

2000-2005 

Argentina 

3.0 

2.2 

2.3 

1.9 

1.4 

1.5 

2.2 

0.7 

Brazil 

5.0 

5.1 

4.3 

2.9 

2.4 

1.8 

4.0 

1.6 

Chile 

3.9 

3.0 

2.8 

1.8 

1.6 

1.5 

2.6 

0.7 

Colombia 

4.4 

4.3 

2.7 

1.9 

2.4 

2.2 

3.3 

1.0 

México 

4.8 

4.7 

4.5 

2.7 

2.3 

1.7 

3.8 

1.1 

Venezuela 

6.5 

4.8 

3.9 

3.1 

3.0 

2.1 

4.3 

1.3 

 
En el primer cuarto del siglo XX, la urbanización de América Latina se ubicaba entre los niveles de 
las  regiones  más  y  menos  desarrolladas  del  mundo  con  un  25%.  Durante  el  medio  siglo  siguiente 
(1925-1975) el nivel de urbanización de América Latina se aceleró de manera tan notable  (casi del 
doble) que se aproximó mucho al de las regiones más desarrolladas con un valor cercano al 51% [4]. 
En el año 2000 América Latina mostró un nivel de urbanización del 75.3%, cercano al del conjunto 
de las regiones más desarrolladas.  Hacia el año 2010 este valor aumentó hasta el 79.5% y se espera 
que para el 2020 se estabilice en un valor muy cercano al 82% [2], mientras que Asia y África apenas 
habrán superado el 50 por ciento, un nivel que América Latina había alcanzado a fines de la década 
de los años 1950. 
 
Como  quedó  en  evidencia,  el  periodo  comprendido  entre  1950  y  2000    comprendió  el  mayor 
crecimiento demográfico y urbano de América Latina y por consiguiente de Colombia. La tasa media 
de crecimiento urbano anual colombiana para este periodo fue de 3.3%, y la tasa de urbanización fue 
del 1.0%, valores que se encuentra bastante por encima de los indicadores globales para este periodo. 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         6 

 

A  partir  del  siglo  XXI,  las  tasas  de  crecimiento  tanto  poblacional  como  urbano  disminuyeron 
significativamente lo cual implica que éste periodo no es tan importante para el análisis.  
 
Ahora es importante analizar cómo fue la evolución de la infraestructura de acueducto, alcantarillado 
y  drenaje  especialmente  en  el  contexto  colombiano  para  el  periodo  en  cuestión,  y  de  esta  manera 
relacionar su crecimiento con el fenómeno demográfico que estaba experimentando la región.   
 
La provisión de los servicios de acueducto, alcantarillado y drenaje en el período comprendido entre 
los  años  1910  y  1950  se  caracterizó  por  ser  principalmente  estatal  y  central.  Hacia  los  años  20  el 
Estado empezó a intervenir en la prestación de estos  servicios. En el año de 1936, mediante la Ley 
65,  se  destina  un  1%  de  los  recursos  fiscales  al  sector  con  el  objetivo  de  expandir  la  provisión  de 
agua  potable  [5].  Para  ello  se  crea  el  Fondo  de  Fomento  Municipal  (FFM),  entidad  encargada  de 
distribuir los recursos en base a las poblaciones departamentales. La incapacidad de los municipios 
para  responsabilizarse  del  manejo  de  los  sistemas  de  acueducto,  dio  lugar  a  la  primera  crisis  y  al 
cambio  de  modelo,  orientándose  hacia  uno  en  el  que  se  fortalecía  la  participación  nacional, 
extendiéndose al campo de la administración de dichos sistemas  [6]. De esta manera se suprime  en 
1950 el FFM y se reemplaza por una entidad que no solo financia sino que también ejecuta obras: El 
Instituto  de  Fomento  Municipal  (INSFOPAL).  De  acuerdo  con  algunos  estimativos,  durante  la 
década  de  los  50’s  la  inversión  necesaria  para  atender  las  necesidades  del  sector  ascendía  a  31 
millones de pesos de 1951. Las inversiones del INSFOPAL en este periodo fueron de 5.4 millones de 
pesos, equivalentes a un 16% de lo requerido [5].   
 
En la década de los 70’s y 80’s la inversión en acueductos y alcantarillados fue de aproximadamente 
el 16% de la inversión pública total, lo que fue equivalente al 0.5% del PIB total de la nación en ese 
entonces.  La  reforma  política,  que  estableció  la  elección  popular  de  gobernadores  en  1986,  la 
acentuación del proceso de descentralización fiscal a partir de ese año y la Constitución Política de 
1991, que extiende la elección popular a los alcaldes y permite la participación privada y comunitaria 
en la prestación de los servicios públicos, abrieron las puertas a modelos más flexibles de gestión de 
las empresas de acueducto y alcantarillado [6]. Con este nuevo sistema, en la década de los 90’s la 
inversión pública para el sector representó cerca del 0.6% del PIB nacional.  
 
A  continuación  se  presenta  una  tabla  (Tabla  2-5)  donde  se  puede  observar  la  evolución  de  la 
cobertura  e  inversión  en  los  sistemas  de  acueducto  y  alcantarillado  en  Colombia  desde  la  segunda 
mitad del siglo XX hasta la actualidad, y su comparación frente al crecimiento demográfico. 

 

Tabla 2-5. Evolución de los sistemas de alcantarillado en Colombia: comparación con el crecimiento poblacional (Adaptada de: 
[5, 6, 7] 

Periodo 

Tasa Incremento PIB 

Nacional Anual (%) 

Tasa Crecimiento 

Poblacional Anual (%) 

Inversión Sector         

(% PIB) 

Cobertura Alcantarillado 

y drenaje Total (% 

Población) 

1970-1975 

5.68 

1.85 

0.18 

42.3 

1975-1980 

5.36 

1.35 

0.29 

n.d 

1980-1985 

2.25 

1.33 

0.32 

59.4 

1985-1990 

4.59 

1.57 

0.39 

n.d. 

1990-1995 

4.56 

1.85 

0.55 

63.4 

1995-2000 

0.96 

1.95 

0.67* 

75.3 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         7 

 

2000-2005 

3.37 

1.75 

0.76* 

77.2 

2005-2010 

4.57 

1.46 

0.70* 

82.8 

 (*) Participación del PIB sectorial sobre el PIB nacional. 

 

Es importante aclarar que la columna 4 de la tabla anterior se refiere  a la inversión  en el  sector de 
acueducto  y  alcantarillado.  Es  decir  se  tienen  en  cuenta  ambas  infraestructuras.  Debido  a  que  este 
documento  se  centra  en  los  sistemas  de  alcantarillado  y  drenaje,  la  inversión  real  para  este  tipo  de 
infraestructura puede estar del orden de la mitad o de un tercio de lo que efectivamente muestra la 
tabla.  
 
La  Gráfica  2-1  muestra  una  comparación  entre  el  crecimiento  poblacional  y  el  desarrollo  de  la 
infraestructura  de  agua  potable  y  saneamiento  básico  en  Colombia.  Para  analizar  la  relación  entre 
ambos crecimientos, se identificaron tres etapas representativas. 
 
En el periodo comprendido entre 1950 y 1975 Colombia y en general América Latina experimentó el 
mayor crecimiento poblacional tanto urbano como total (promedio de 2.6% anual). Nótese que para 
este mismo periodo, la inversión en sistemas de acueducto y alcantarillado tan solo era del 0.18% del 
PIB nacional (valor máximo en 1975) y que muy probablemente era constante o menor para los años 
inmediatamente anteriores.  Para este periodo es  claro que existió  un déficit en la infraestructura  de 
alcantarillado con respecto a la población, pues ésta última estaba creciendo aceleradamente mientras 
la inversión pública en el sector no lo hacía. Para este periodo, tan solo se contaba con una cobertura 
del 42.3% de alcantarillado. 
  

 

Gráfica  2-1.  Comparación  evolución  de  la  población  vs  infraestructura  del  sector  de  agua  potable  y  saneamiento  básico  en 
Colombia (1970-2010) 

 
Como se puede apreciar en la gráfica, la inversión sectorial para el periodo comprendido entre 1975 
y 1995 creció considerablemente, pues pasó del 0.18% en 1975 al 0.55% en 1995. Asimismo, su tasa 
de crecimiento siempre se mantuvo por encima de la tasa de crecimiento poblacional lo cual indica 

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

Por

ce

n

taje

 (%

Periodo 

Tasa Crecimiento Poblacional

Tasa Crecimiento Inversión

Tasa Crecimiento Cobertura

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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que  económicamente  el  sector  estaba  creciendo  adecuadamente  con  respecto  a  la  población.  En 
cuanto  a  la  cobertura,  sucedió  algo  bastante  similar  para  el  periodo  entre  1975  y  1985  pues  su 
crecimiento  fue  acelerado  y  mayor  que  la  tasa  de  crecimiento  poblacional.  Es  decir  que  para  este 
periodo,  el  sector  experimentó  un  crecimiento  técnico  y  económico  de  acuerdo  a  cómo  lo  hacía  la 
población. Aun así, entre 1985 y 1995 la cobertura dejó de crecer al ritmo que lo venía haciendo a 
pesar de que la inversión en el sector estaba creciendo adecuadamente con la población. Lo anterior 
se  puede  deber  a  malos  manejos  del  capital  público,  y  en  consecuencia  se  generó  un  déficit  en  el 
crecimiento  de  la  infraestructura  con  respecto  al  crecimiento  demográfico.  La  cobertura  de 
alcantarillado para este último año fue cercana al 63% de la población total. 
 
A  partir  del  siglo  XX,  se  puede  apreciar  un  déficit  bastante  considerable  en  cuanto  al  crecimiento 
sectorial (tanto económico como técnico) con respecto al crecimiento de la población.  Inclusive, la 
inversión  en  acueductos  y  alcantarillados  en  Colombia  llegó  a  decrecer  para  este  periodo.  Es  claro 
que  la  tasa  de  crecimiento  demográfica  se  encuentra  por  encima  de  las  tasas  de  crecimiento  de  la 
inversión y de la cobertura. Lo anterior indica que a pesar de que la cobertura pasó del 75.3 al 82.8% 
y la participación del sector sobre el PIB nacional pasó del 67 al 70%, un porcentaje importante de la 
población se quedó sin este servicio.  
 
Actualmente,  la  cobertura  urbana  de  acueducto  y  alcantarillado  alcanza  el  97%  y  92% 
respectivamente, cifras muy cercanas a las metas del 99% y 97% previstas para el año 2015. Por su 
parte, las coberturas rurales son del 72% y 69% respectivamente, aun lejanas de las metas del 81% y 
75% [8]. Sin embargo, grandes ciudades y municipios de Colombia aun presentan grandes problemas 
de cobertura de saneamiento básico al igual que de drenaje urbano cuando se presentan eventos de 
precipitación considerables. 
 
 

2.2.  Aumento de Volúmenes de Lluvia: Urbanización y Cambio Climático  

 
 
El aumento de la temperatura global y el proceso de urbanización que se desarrolla en el mundo han 
demostrado  ser  factores  determinantes  para  el  aumento  de  la  precipitación  y  generación  de 
escorrentía.  Actualmente,  en  las  ciudades  tropicales  se  está  presentando  éste  fenómeno  el  cual  trae 
como consecuencia el colapso de los sistemas de drenaje existentes lo cual genera serios problemas 
de inundaciones y salud pública (en caso de tratarse de alcantarillados combinados). A continuación 
se va a profundizar sobre estos dos fenómenos y su impacto en el drenaje urbano.

 

 
 

2.2.1.  Urbanización 

 
El  mundo  en  desarrollo  está  atravesando  quizá  la  mayor  transición  demográfica  de  su  historia, 
pasando  de  una  sociedad  rural  y  agraria  a  una  urbana  e  industrial.  Para  el  2005,  el  1.2%  de  la 
superficie terrestre era considerada urbana y se espera un crecimiento acelerado tanto de la superficie 
urbana como  de la densidad [9]. Por otra parte, se espera que para el  2025 el  70% de la población 
global  va  a  habitar  en  cascos  urbanos  valor  que  corresponde  a  la  mitad  de  lo  que  se  tiene  en  la 
actualidad  [10].  Prácticamente,  todo  este  incremento  va  a  ocurrir  en  las  sociedades  en  vía  de 
desarrollo y más de la mitad del crecimiento solo va a ocurrir en dos países: India y China.  
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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2.2.1.1. Cambio en usos del suelo 

 
El drenaje urbano o el drenaje de las ciudades reemplazan una parte del ciclo del agua natural, y por 
tal  razón  debe  ser  analizado  en  detalle.  Cuando  el  agua  lluvia  cae  en  una  superficie  natural,  cierta 
cantidad  retorna  a  la  atmósfera  mediante  la  evaporación  o  transpiración  de  las  plantas,  alguna  se 
infiltra a través del suelo y se convierte en agua subterránea y alguna se transforma en escorrentía. La 
proporción  de  la  escorrentía  generada  depende  del  tipo  de  superficie  y  varía  con  el  tiempo 
dependiendo del evento de lluvia (incrementa a medida que el suelo se satura). Tanto la escorrentía 
superficial como la subsuperficial drenan hacia el cuerpo de agua más cercano, aunque la superficial 
lo hace de una manera más rápida. Dicha escorrentía se va a convertir en una contribución al flujo 
base  general  del  cuerpo  de  agua  más  que  en  volverse  parte  del  incremento  del  flujo  debido  a 
cualquier evento de lluvia particular [11]. 
 
Los cambios en el uso de la tierra asociados con la urbanización generan un profundo impacto en el 
ciclo  hidrológico  de  las  cuencas  urbanas  debido  a  la  introducción  de  superficies  impermeables, 
remoción  de  vegetación  y  alteraciones  en  la  red  de  drenaje  [12].  Las  superficies  impermeables 
incrementan  la  cantidad  de  escorrentía  superficial  generada  en  relación  con  la  infiltración,  y  como 
consecuencia, aumenta el  volumen total  de agua  que llega al  cuerpo receptor durante un evento  de 
lluvia.  La  escorrentía  superficial  viaja  a  través  de  las  superficies  impermeables  y  el  sistema  de 
alcantarillado  a  una  tasa  mucho  mayor  a  la  cual  lo  hace  bajo  condiciones  naturales  de  pre-
urbanización. Lo anterior implica que el flujo de agua va a llegar mucho antes y que por lo tanto el 
pico  de  caudal  será  mayor  para  un  evento  de  lluvia.  Por  otra  parte,  la  reducción  de  la  infiltración 
implica bajas recargas a las aguas subterráneas [11].  
 
En la Figura 2-1 se puede apreciar el destino del agua lluvia para las condiciones de pre-urbanización 
y  post-urbanización.  Nótese  que  cómo  se  dijo  antes,  para  las  condiciones  de  post-urbanización,  la 
evapotranspiración  y  la  infiltración  se  reducen  y  en  contraposición  la  escorrentía  superficial  se 
incrementa  sustancialmente  producto  de  las  superficies  impermeables  y  remoción  de  vegetación 
principalmente. 
 

 

Figura 2-1. Efecto de la urbanización sobre el destino del agua lluvia (Fuente: [11]) 

 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Por  otro  lado,  en  la  Figura  2-2  se  pueden  observar  las  diferencias  entre  las  tasas  de  generación  de 
escorrentía  para    las  condiciones  pre  y  post  urbanización.  Como  se  mencionó  anteriormente,  a 
medida que se incrementa la urbanización y las áreas impermeables, el pico de escorrentía se genera 
más rápidamente (en un tiempo muy corto) y con caudales muchísimo mayores.  

 

Figura 2-2. Efecto de la urbanización en la tasa de escorrentía generada (Fuente: [11]) 

 
 
Diversos  estudios  han  demostrado  que  cambios  en  el  uso  del  suelo  producto  de  la  urbanización, 
generan mayores volúmenes de escorrentía y reducciones en las tasas tanto de infiltración como de 
evapotranspiración. Por ejemplo, [13] caracterizaron tres pequeñas subcuencas que representaban un 
rango de desarrollo urbano (sin desarrollo, desarrollo medio y desarrollo alto) cercanas al río Croton 
en Nueva York, Estados Unidos. Ellos pudieron demostrar que durante eventos de lluvia los picos de 
escorrentía se incrementaban  y los tiempos de transporte se reducían notablemente a medida que la 
urbanización  fuera  mayor  (mayor  efecto  para  condiciones  húmedas  que  secas).  Por  otra  parte, 
también relacionaron la tasa de generación de escorrentía con la intensidad de la lluvia, llegando a la 
conclusión que a medida que ésta última fuera mayor, también lo hacía el pico de la escorrentía para 
un  mismo  periodo  de  tiempo  (acentuándose  para  lugares  con  pendientes  mayores).  Igualmente, 
llegaron a la conclusión de que en las lluvias menos fuertes (con mayor probabilidad de excedencia) 
el efecto de la urbanización se hace mucho más pronunciado en cuanto a la generación de escorrentía 
que las lluvias más fuertes  (con menor probabilidad de excedencia).  Diversos estudios  [12, 14, 15] 
también  han  llegado  a  la  misma  conclusión  y  han  logrado  obtener  la  relación  entre  el  grado  de 
urbanización,  generalmente  medido  como  el  porcentaje  de  área  impermeable,  y  el  coeficiente  de 
escorrentía.  Asimismo  y  mediante  modelos  basados  en  hidrología  y  modelos  que  integran  el  agua 
superficial y subterránea (process-based models) también se han podido determinar que los tiempos 
de  concentración  de  la  escorrentía  disminuyen  a  medida  que  el  grado  de  impermeabilización  es 
mayor. 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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A  continuación  (Figura  2-3  y  Figura  2-4)  se  pueden  apreciar  algunos  de  los  resultados  y  las 
conclusiones más importantes a los cuales llegaron los estudios mencionados anteriormente. 
 

 

Figura 2-3. Escorrentía mensual medida para el periodo de estudio con respecto a los tres escenarios de urbanización (Fuente: 
[14]) 

 

 

Figura 2-4. a) Relación entre la escorrentía generada y el grado de urbanización dependiendo de la probabilidad de excedencia 
de la lluvia (Fuente: [13]), b) Efecto del porcentaje de área impermeable en los coeficientes de escorrentía (Fuente: [14]) 

 
Si se tiene en cuenta el balance total de una cuenca, cambios en los usos del suelo no solo generan 
aumentos en los volúmenes de escorrentía, sino que también causan disminuciones importantes tanto 
en  la  evaporación  como  en  la  infiltración.  Es  más,  la  alta  generación  de  escorrentía  urbana  es 
producto  precisamente de estas disminuciones  causadas a su vez por la introducción  de superficies 
impermeables. Entre muchos estudios, dentro de los cuales se destacan algunos [12, 16, 17, 18], se 
ha  podido  demostrar  que  la  implementación  de  superficies  impermeables  ha  generado  efectos 
significativos en las pérdidas evaporativas y recarga de las aguas subterráneas. Por ejemplo, [12] han 
demostrado  que  se  han  reducido  las  pérdidas  evaporativas  anuales  promedio  desde  el  83%  de  la 
infiltración  en  condiciones  de  pre-urbanización,  a  3.5%,  14%  y  29%  para  condiciones  de 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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urbanización alta, media y baja respectivamente para una cuenca del rio Southern en el occidente de 
Australia.  
 
A  continuación  (Figura  2-5)  se  pueden  apreciar  algunos  de  los  resultados  y  las  conclusiones  más 
importantes a los cuales llegaron los estudios mencionados anteriormente. 
 

 

Figura  2-5.  Pérdidas  por  evaporación  mensuales  para  condiciones  de  pre-desarrollo  y  los  tres  escenarios  de  urbanización 
(Fuente: [12]) 

 
 

2.2.1.2. Islas de calor  

 
El  calentamiento  global  que  actualmente  se  está  generando  probablemente  por  las  actividades 
antropogénicas  debido  a  la  urbanización  y  desarrollo,  se  ha  convertido  en  un  tema  público  e 
internacional que despierta  gran interés.  Una de  las modificaciones  más  evidentes que introduce  la 
urbanización en la temperatura de la atmósfera de las ciudades es  el fenómeno conocido  como isla 
urbana  de  calor  (UHI).  Este  fenómeno  hace  referencia  a  que,  principalmente  durante  noches  y 
madrugadas  sin  viento  y  escasa  nubosidad,  las  ciudades  suelen  ser  más  cálidas  que  el  medio  rural 
que las rodea [19]. Las islas de calor han tenido alguna influencia en estimativos de la temperatura 
media  global  y  se  han  calculado  de  ser  no  más  del  0.1°C  durante  las  primeras  8  décadas  del  siglo 
XX. Este estimativo ha resultado ser del orden del 7% del calentamiento total observado [20].  
 
Las  grandes  áreas  urbanas  alteran  los  procesos  atmosféricos  en  diversas  maneras.  Uno  de  los 
principales mecanismos  es precisamente mediante la creación de las islas de calor (UHI). Como se 
mencionó  anteriormente,  como  producto  de  la  urbanización,  las  superficies  naturales  son 
reemplazadas  por  superficies  artificiales  que  tienen  diferentes  propiedades  térmicas  (capacidad 
calorífica e inercia térmica). Dichas superficies tienen una capacidad mucho mayor de almacenar la 
energía  solar  y  convertirla  en  energía  sensible.  A  medida  que  la  energía  sensible  es  transferida  al 
aire,  la  temperatura  del  aire  en  las  áreas  urbanas  tiende  a  ser  2°C-6°C    mayor  que  el  área  rural 
circundante [9].  
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         13 

 

Para comprender mejor los  orígenes  del  fenómeno de las UHI es  necesario analizar la  ecuación  de 
balance energético para una superficie [9]: 
 

 

  

   

  

   

  

   

  

   

 

   

 

    

 

Ecuación 2-1.  

 
En la Ecuación 2-1, los términos Q

SW

  (radiación  de onda corta neta), Q

LW 

(radiación de onda larga 

neta),  Q

SH

  (flux  superficial  de  calor  sensible),  Q

LE

  (flux  de  calor  latente  turbulento),  Q

A

  (calor 

antropogénico)  y  Q

G

  (calor  de  conducción  del  suelo),  sintetizan  la  ecuación  de  balance  energético. 

Como  consecuencia  de  esta  ecuación,  es  necesaria  una  temperatura  superficial  que  equilibre  la 
relación. En el caso de las islas de calor, la diferencia entre las propiedades de las superficies genera 
una diferencia entre los flujos energéticos de la Ecuación 2-1. En la Figura 2-6 se puede apreciar una 
descripción  cualitativa  del  balance  energético  superficial  para  condiciones  urbanas  y  no  urbanas. 
Nótese  que  ambos  escenarios  adquieren  la  energía  a  través  de  la  radiación  solar  y  la  pierden  en  la 
atmósfera superior. En la Figura 2-6, se puede observar la capacidad de las superficies urbanas para 
absorber mayores cantidades de energía con respecto al escenario rural.  
 

 

Figura 2-6. Análisis cualitativo del balance energético superficial bajo 2 escenarios: urbanizado y no urbanizado (Fuente: [9]) 

 
Aun así, el fenómeno de las islas de calor puede ser atribuido muchos otros diversos factores. Según 
Sheperd,  las  diferencias  del  albedo  superficial  y  el  calor  antropogénico  también  juegan  un  papel 
importante. Según Camilloni, 2010 y otros estudios [20, 21], enumeraron unos factores adicionales a 
los cuales se les puede atribuir este fenómeno: 
 

  Alteraciones en los balances energéticos generando anomalías térmicas positivas. 
  Incremento  en  la  absorción  de  la  radiación  de  onda  corta  debido  a  la  geometría  de  las 

ciudades.  

  Absorción  y  reemisión  hacia  el  suelo  de  la  radiación  terrestre  a  causa  de  la  contaminación 

atmosférica. 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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  Calor antropogénico y actividades humanas (combustión). 
  Incremento en el almacenamiento del calor sensible 
  Decrecimiento  de  la  evapotranspiración  debido  a  la  deforestación  y  materiales  de 

construcción. 

  Decrecimiento  del  transporte  turbulento  total  de  calor  debido  a  las  reducciones  en  las 

velocidades del viento causado por la geometría de las ciudades. 

 
La intensidad de las UHI se evalúa como la diferencia observada en un instante determinado entre la 
temperatura medida en el centro de la Ciudad (Tu) y la del área rural próxima (Tr). Esta intensidad 
varía  con  la  hora  del  día  y  con  la  estación  del  año,  y  depende  también  de  otros  factores 
meteorológicos,  como  el  viento  y  la  nubosidad,  y  de  factores  urbanos,  como  la  densidad  de  las 
construcciones  o  el  tamaño  de  la  ciudad  [19].  Según  Camilloni,  2010  y  Sheperd,  2005,  la  máxima 
intensidad  se  produce  entre  4  y  6  horas  después  de  la  puesta  del  Sol,  mientras  que  durante  el 
mediodía  y  las  primeras  horas  de  la  tarde  la  diferencia  suele  ser  mínima  e,  incluso,  la  temperatura 
puede ser inferior a la rural. 
 
En  los  últimos  30  años,  diversos  estudios  climatológicos  han  hipotetizado  que  las  islas  de  calor 
(UHI)  pueden  tener  una  influencia  significativa  en  las  circulaciones  atmosférica  (mesósfera) 
generando una mayor convección y aumento de la precipitación. En los artículos de Shepherd, 2005; 
Shepherd, et al., 2002 y Lin, et al., 2011 se encuentran registrados los estudios más relevantes de los 
últimos  40  años  acerca  del  impacto  que  juegan  las  UHI  en  las  variaciones  de  precipitación.  En 
general, la mayoría de estudios ha llegado a resultados similares demostrando que las precipitaciones 
se  han  venido  incrementando  en  los  grandes  centros  urbanos  como  consecuencia  del  efecto  de  las 
islas del calor. Actualmente se cree que el impacto que se genera sobre la precipitación o convección 
producto del desarrollo urbano, se debe a una combinación de los siguientes factores [9]:  
 

  Incrementos en la convergencia atmosférica debido al aumento de la rugosidad superficial en 

ambientes urbanos. 

  Inestabilidad  atmosférica causada por la perturbación térmica de las UHI en la capa límite lo 

que resulta en la baja circulación de las UHI generando nubes convectivas. 

  Aumento en la generación de aerosoles  urbanos lo que provoca nucleos de condensación  y 

mayor cantidad de nubes. 

 

Por ejemplo, en un estudio realizado en 2002 [21], se analizó el comportamiento de la precipitación 
de varias ciudades importantes de Estados Unidos (Atlanta, Montgomery, Nashville, San Antonio y 
Dallas)  durante  un  periodo  de  2  años.  Los  resultados  arrojaron  que  la  precipitación  media  se 
incrementó un 28% a lo largo de un radio de 30-60 km de las ciudades, con un incremento del 5.6% 
dentro de las  metrópolis. Concluyeron, que lo  anterior se debía principalmente al  calentamiento  de 
las ciudades producto de las UHI lo que generaba una inestabilidad y convectividad atmosférica en 
las  áreas  cercanas  a  la  ciudad  hacia  donde  soplaba  el  viento.  Otros  estudios  en  2003  [22,  23], 
lograron  demostrar  evidencias  pasadas  acerca  del  incremento  de  la  precipitación  en  el  área 
metropolitana  de  la  ciudad  de  Tokyo  y  lograron  atribuirle  este  fenómeno  a  incrementos  en  la 
convectividad atmosférica debido a los efectos de las islas de calor.  
 
 
 

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2.2.2.  Cambio Climático 

 
El  Cambio  Climático  es  una  variación  persistente  del  clima  durante  un  período  largo  de  tiempo 
(algunas décadas) que se produce debido a causas naturales y humanas. Entre los factores naturales 
que  producen  cambios  en  el  clima  se  destacan  las  variaciones  en  la  cantidad  de  energía  solar  que 
llega  a  la  Tierra,  las  modificaciones  en  la  composición  química  de  la  atmósfera  por  efecto  del 
vulcanismo y las alteraciones en la distribución de las superficies continentales que se producen por 
lentos procesos geológicos [19]. 
 
Por  otro  lado,  los  cambios  debidos  a  factores  humanos  se  deben  a  alteraciones  de  la  superficie 
terrestre, tales como  el reemplazo de la cobertura  natural por ciudades,  construcción de  embalses y 
deforestación. También debido a cambios en la composición química de la atmósfera producidos por 
la inyección de gases que potencian el efecto invernadero natural, principalmente dióxido de carbono 
(CO

2

), metano (CH

4

) y óxido nitroso (N

2

O) [19, 24].  

 
La  evidencia  del  calentamiento  global  ha  demostrado  que  la  temperatura  superficial  media  de  la 
Tierra ha aumentado 0.6º C desde el inicio del siglo XX y ha aumentado 0.4 º C desde 1970. El año 
1998 resultó ser el más caliente registrado y 11 de los 12 años comprendidos entre 1995 y 2006 se 
encuentran  dentro  de  los  12  años  más  calientes  de  la  historia.  [11].  El  IPCC  (Intergovernmental 
Panel  of  Climate  Change)  ha  concluido  en  el  2007,  que  el  calentamiento  global  registrado  en  los 
últimos  50  años  se  debía  principalmente  a  la  emisión  de  gases  de  efecto  invernadero  de  origen 
antropogénico.  
 
Entre  muchas  de  las  consecuencias  que  la  Tierra  experimenta  a  causa  del  Cambio  Climático,  los 
procesos  hidrológicos,  específicamente  la  precipitación,  han  venido  presentando  alteraciones 
importantes con respecto a registros históricos del siglo XX.  En la Figura 2-7 se puede apreciar un 
esquema  explicativo  que  resume  el  incremento  de  la  precipitación  global  a  causa  del  cambio 
climático. Se cree que el aumento en la concentración de gases de efecto invernadero ha aumentado 
el  forzante  radiativo,  es  decir  que  ha  incrementado  el  cambio  en  el  equilibrio  entre  la  radiación 
entrante  en  la  atmósfera  y  la  radiación  saliente  (calentamiento  global)  [25].  Este  aumento  de  la 
temperatura terrestre ha provocado un aumento en las tasas de evaporación aumentando la capacidad 
de  la  atmósfera  para  contener  vapor  de  agua.  Esto  hace  que  de  una  u  otra  forma  se  intensifique  el 
ciclo  hidrológico    lo  cual  ha  generado  una  potenciación  del  efecto  invernadero,  un  aumento 
considerable  de  la  precipitación  y  nubosidad  y  ha  generado  impactos  regionales  tales  como 
inundaciones y sequías.  
 

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Figura 2-7. Explicación del aumento de la precipitación global a consecuencia del cambio climático (Adaptada de [25]) 

 
El Cambio Climático se ha convertido en un reto para el drenaje urbano, pues se ha demostrado que 
este fenómeno juega un papel importante en la variabilidad de la precipitación. Según escenarios de 
cambio climático desarrollados  por la  IPCC, el  incremento de la temperatura llevará a incrementos 
en las precipitaciones medias anuales de alrededor del 10% al finalizar este siglo con incrementos de 
hasta  el  35%  en  épocas  de  invierno  y  bajo  el  escenario  de  mayores  emisiones  [11].  Vale  la  pena 
destacar dos estudios [26, 27], en los cuales se ha podido establecer las implicaciones que generarían 
distintos escenarios de cambio climático en el drenaje urbano de las ciudades, específicamente en sus 
estructuras.  Butler,  et  al.,  2007  modelaron  el  efecto  que  tendría  un  escenario  medio  de  cambio 
climático de la IPCC con respecto al desempeño de un tanque de almacenamiento en un sistema de 
alcantarillado  para  un  caso  de  estudio  en  la  ciudad  de  Londres.  Allí,  encontraron  que  el  modelo 
predijo un 35% de incremento en el número de eventos de lluvia que causaban el rebosamiento del 
tanque, y un 57% de incremento en el volumen promedio requerido para el almacenamiento. Por otra 
parte,  Semadeni-Davies,  et  al.,  2008,  encontraron  que  sin  tener  en  cuenta  los  efectos  de  la 
urbanización  creciente,  los  sitemas  de  drenaje  actual  de  la  ciudad  de  Helsingborg,  presentarían  un 
aumento  en  sus  problemas  de  capacidad  al  implementar  un  modelo  de  cambio  climático.  También 
concluyeron  que  bajo  un  escenario  combinado  (Cambio  Climático  +  urbanización)  el  modelo 
arrojaba el peor escenario posible en cuanto a la capacidad de los sistemas combinados de drenaje de 
la  ciudad,  pues  los  volúmenes  de  agua  se  pordrían  incrementar  en  un  450%.  En  la  Figura  2-8,  se 
pueden apreciar algunos de los resultados obtenidos por los estudios anteriormente mencionados. 
 

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Figura  2-8.  a)  Comparación  de  los  volúmenes  totales  de  los  sistemas  combinados  de  drenaje  para  la  ciudad  de  Helsingborg, 
Suecia (2001-2002) para un escenario combinado futuro (cambio climático + urbanización) (Fuente: [27]), b) Comparación de 
la  capacidad  de  almacenamiento  de  las  estructuras  de  drenaje  de  Londres  con  respecto  a  la  lluvia  de  1980  y  un  escenario 
climático futuro (Fuente: [26]) 

 
En general, los estudios realizados con respecto al impacto que generaría el cambio climático en el 
drenaje  urbano  tienen  que  ver  con  aumentos  en  las  precipitaciones  (aumento  escorrentía)  y  en  la 
intensidad  de  las  mismas.  Butler  &  Davies,  2011  plantearon  6  potenciales  implicaciones  que  lo 
anterior puede generar en la infraestructura de drenaje existente: 
 

  Incremento en volúmenes y tasas de flujo que pueden exceder la capacidad de alcantarillados 

existentes causando sobrecargas más seguido. 

  Mayor deterioro de alcantarillados debido a la mayor frecuencia de las sobrecargas. 
  Mayor  frecuencia  de  rebosamiento  en  estructuras  de  almacenamiento  que  hacen  parte  de 

alcantarillados combinados. 

  Mayor movilización de contaminantes superficiales. 
  Peor calidad del agua en cuerpos receptores debido a la mayor frecuencia de rebosamiento de 

las estructuras de almacenamiento. 

  Mayores  volúmenes  de  agua  residual  diluida  que  llega  a  las  plantas  de  tratamiento  y  que 

empeoraría el proceso biológico de las mismas. 

 
 

2.3.  Aumento de las Inundaciones 

 
 
El aumento de la precipitación global a causa del Cambio Climático y la urbanización, junto con el 
déficit de infraestructura de drenaje con respecto al crecimiento poblacional y económico, han hecho 
que las ciudades  en expansión de los países en desarrollos experimenten mayores  y más frecuentes 
inundaciones  con  relación  a  periodos  pasados.  Desde  mediados  de  los  años  90,  ciudades  como 
México DF, San Pablo, Bogotá, Lima, Río de Janeiro y Buenos Aires, todas con varios millones de 
habitantes,  vienen  llevando  a  cabo  proyectos  multimillonarios  en  materia  de  infraestructura  básica 
para hacer frente a un legado de degradación ambiental  y de insuficiencia de obras  y medidas para 
mejorar  y  ampliar  el  suministro  de  agua  y  redes  de  alcantarillado  existente,  como  también  para  el 

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tratamiento  de  las  inundaciones.  Aun  así,  el  enfoque  con  el  cual  tradicionalmente  se  abordan  los 
problemas  del  drenaje  pluvial  urbano  y  la  gestión  de  inundaciones  en  la  región  muestra  aún  gran 
retraso [28].  
 
En  la  actualidad,  las  inundaciones  se  pueden  catalogar  como  el  desastre  natural  más  frecuente.  El 
número  de  inundaciones  como  desastre  reportadas  en  el  mundo  ha  crecido  considerablemente,  en 
especial en los últimos 20 años. En la Figura 2-9 se puede apreciar precisamente este aumento a lo 
largo del tiempo, y con respecto a distintas zonas del mundo. De la misma forma como el número de 
desastres por inundaciones ha aumentado, también lo ha hecho el número de personas afectadas y las 
pérdidas  económicas.  Tan  solo  para  el  año  2010,  178  millones  de  personas  fueron  afectadas  y  las 
pérdidas  económicas  totales  para  los  años  excepcionales  de  1998  y  2010  superaron  los  40  mil 
millones de dólares [29]. 
 

 

Figura 2-9. Evolución del  número de  desastres  por inundaciones reportadas en el  mundo y  su  distribución  desde 1970 hasta 
2011 (Adaptada de [29]) 

 
Como  se  puede  observar  en  la  figura  anterior,  Latinoamérica  (especialmente  México,  Brasil, 
Colombia  y  Argentina)  se  encuentran  dentro  de  las  zonas  con  mayores  eventos  de  inundaciones 
reportadas desde 1970. Lo anterior no es sorprendente si se tiene en cuenta que se trata de países en 
vías  de  desarrollo,  que  han  tenido  un  proceso  de  urbanización  y  densificación  importante,  y  que 
cuentan con sistemas insuficientes de alcantarillado. A continuación se van a exponer las principales 
inundaciones y la situación actual de algunos países latinoamericanos. 
 
 

2.3.1.  Caso Argentina 

 
De acuerdo con el Banco Mundial (2000), Argentina, dentro del contexto mundial, se encuentra entre 
los 14 países más afectados por catástrofes de inundaciones rurales y/o urbanas, alcanzando pérdidas 
superiores al 1,1 % del PIB nacional [30]. Se estima que a partir de 1957 han ocurrido 12 episodios 
severos  (uno  cada  cuatro  años),  que  han  ocasionado  muertes,  pérdidas  económicas  y  de 
infraestructura  considerables,  disminución  de  la  producción  agropecuaria  y  afectación  de  bienes 
privados y de la actividad económica.  
 
Las  inundaciones  urbanas  en  Argentina  se  pueden  clasificar  de  acuerdo  con  su  localización 
geográfica.  En  primera  instancia  vale  la  pena  destacar  aquellas  inundaciones  que  se  han  venido 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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presentando  en  las  ciudades  localizadas  sobre  las  márgenes  del  río  Paraná  (Posadas,  Resistencia, 
Corrientes, Paraná, Santa Fe y Rosario). En esta región, las precipitaciones anuales promedio son del 
orden de 1300 mm presentando una mayor intensidad en el  semestre comprendido  entre Octubre  y 
Marzo.  La  catástrofe    de  la  ciudad  de  Santa  Fe  ocurrida  en  Abril-Mayo  de  2003  y  las  constantes 
precipitaciones  en  la  ciudad  de  Resistencia  en  la  cual  lluvias  de  25  mm  producen,  en  media  hora, 
inundaciones  prácticamente  todas  las  calles,  son  dos  de  los  eventos  más  destacados  en  cuanto  a 
inundaciones  de  esta  región  argentina.  Desde  1990,  en  todas  las  ciudades  del  río  Paraná  se  han 
venido realizando estudios y obras que buscan minimizar los impactos de este tipo de inundaciones. 
Aun  así,    siguen  existiendo  problemas,  fundamentalmente  los  ligados  al  crecimiento  urbano,  a  la 
falta de planificación urbana, a la interacción de infraestructura con cursos fluviales y al empleo de 
obras de conducción como la única solución al drenaje pluvial [30].  
 
Igualmente,  se  han  presentado  y  aun  se  siguen  presentando  inundaciones  en  Buenos  Aires  y  el 
conurbano  Bonaerense.  En  las  últimas  décadas  la  ciudad  de  Buenos  Aires  se  ha  venido  inundando 
frecuentemente  generando  serios  inconvenientes  y  daños  materiales  importantes.  Básicamente,  se 
citan  tres  causas  básicas  asociadas  con  esta  problemática:  las  crecientes  naturales  de  los  cursos  de 
agua que atraviesan la ciudad y los problemas estructurales de la red de desagües, cuya capacidad ha 
sido  superada  por  la  ocupación  no  planificada  de  los  valles  de  inundación,  los  fuertes  vientos  del 
sector sudeste (“sudestadas”) que producen un crecimiento del río de la Plata por encima de su media 
normal,  anegando  las  zonas  costeras,  y  el  ascenso  del  nivel  freático  que  ocasiona  inundaciones  de 
construcciones subsuperficiales, entre otros [31].  
 
En  cuanto  al  área  central  del  país,  la  mayoría  de  los  centros  urbanos  sufre  la  problemática  de  las 
inundaciones  derivadas  de  causas  similares  a  las  expuestas  anteriormente.  En  esta  región  se  han 
registrado importantes inundaciones urbanas derivadas de los aportes hídricos provenientes de áreas 
rurales  aledañas.  Por otro lado, durante la última década las tormentas estivales de  tipo convectivo 
han desencadenado verdaderas catástrofes en áreas urbanas, causando importantes pérdidas humanas 
y económicas [30].  
 
 

2.3.2.  Caso México 

 
La  ciudad  de  México  D.F.  es  una  de  las  áreas  urbanas  de  mayor  extensión  y  densidad  poblacional 
(19.5  millones  de  habitantes).  Durante  las  últimas  décadas,  en  su  área  metropolitana  se  han 
aumentado considerablemente las inundaciones. La precipitación anual aumentó de 600 a más de 900 
milímetros en la segunda mitad del  siglo  XX,  al  igual  que el  número de  inundaciones que pasó  de 
entre uno y dos eventos anuales a entre seis y siete. También se han incrementado los impactos de las 
inundaciones, debido en gran parte a la forma en la que ocurre el crecimiento urbano y espacial, pues 
los  habitantes  de  los  asentamientos  informales  son  particularmente  vulnerables  ya  que  habitan  en 
zonas no planificadas y propensas a inundaciones y deslizamientos [29]. Los factores que han venido 
causando  las  inundaciones  recientes  en  la  ciudad  de  México  D.F.  son  los  siguientes:  Problemas 
asociados  con  las  lluvias  convectivas  del  valle  de  México,  que  han  aumentado  en  su  intensidad 
aunque  siguen  teniendo  la  misma  duración  y  extensión.  Problemas  en  las  barrancas  de  los  ríos 
urbanos, muchos de los cuales todavía se encuentran en su estado natural y generan desbordamientos 
incontrolados y zonas de alto riesgo. Problemas con el sistema de drenaje existente, pues en muchas 
zonas la capacidad de las redes secundarias, y en muchos casos primarias, resulta ineficiente durante 
el  pico  máximo  de  la  lluvia.  Problemas  en  zonas  bajas  en  las  cuales  la  escorrentía  tiende  a 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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acumularse  de  forma  natural,  pues  allí  se  han  asentado  desarrollos  urbanos  [32].  Tal  fueron  los 
impactos  que  el  gobierno  municipal  de  la  ciudad  de  México  tuvo  que  desarrollar  el  Programa  de 
Medidas de Adaptación al Cambio Climático, para controlar las inundaciones.  
 
Por otro lado, desde siempre la ciudad de Morelia ha vivido diversos episodios de inundaciones; sin 
embargo, en los últimos diez años la problemática se ha aumentado a tal punto que las comunidades 
no han sido capaces de recuperarse a sus efectos. El proceso de urbanización de la ciudad se extendió 
hacia  la  periferia,  lugares  que  antes  eran  destinados  a  actividades  agropecuarias.  Diversos 
asentamientos  se  situaron  sobre  los  límites  naturales  de  los  principales  ríos  (río  Grande  y  río 
Chiquito),  antiguas  ciénegas  y  depresiones  naturales  de  captación  de  agua.  Lo  anterior  ha  causado 
que  en  los  últimos  años  la  incidencia  de  inundaciones  en  la  periferia  de  la  ciudad  haya  cobrado 
innumerables pérdidas materiales y económicas. Entre las inundaciones que han afectado seriamente 
a la ciudad de Morelia vale la pena destacar la ocurrida en el 2002, como consecuencia de tormentas 
severas  y  dejando  pérdidas  de  aproximadamente  4  millones  de  dólares.  Otro  evento  de  inundación 
registrado en septiembre de 2003, producto también de tormentas fuertes, ha sido considerado como 
el segundo de acuerdo con su proporción. En el año 2005 se presentaron las mayores inundaciones 
registradas,  que  ocasionaron  daños  en  viviendas  e  infraestructura,  suspensión  de  servicios,  y 
disposición  de  albergues  para  los  ciudadanos  de  la  periferia  de  la  ciudad  [33].  Los  antecedentes 
obtenidos de la ciudad de Morelia indican que la mala localización de asentamientos, el incremento 
de la superficie urbana, la calidad de la vivienda, las precipitaciones de gran intensidad y magnitud y 
la falta de capacidad del sistema de drenaje, han incrementado el riesgo de desastre por inundaciones 
en la periferia de la ciudad. 
 
Tabasco es una de las 32 entidades federativas de México. Es importante destacar las inundaciones 
de Tabasco en los años 2007 y 2008. La inundación de octubre del 2007 produjo un cubrimiento de 
agua  del  62%  del  territorio  total  y  un  75%  de  población  damnificada  en  679  localidades  de  17 
municipios del estado. Tuvo un grave impacto socioeconómico a nivel estatal, social, ambiental y de 
infraestructura  [34].  Entre  las  causas  de  estas  importantes  inundaciones  se  subrayan  aquellas 
propiciadas  por  la  naturaleza  (aumento  en  intensidad  de  precipitaciones)  y  las  influenciadas  por  la 
actividad humana (incapacidad del sistema de drenaje existente y crecimiento urbanístico acelerado). 
 
 

2.3.3.  Caso Colombia 

 
Las  inundaciones  reportadas  en  Colombia  han  venido  aumentando  considerablemente  desde  1970, 
pues la información sobre desastres naturales a partir de este periodo representa el 91% del total de la 
base  de  datos  DesInventar

1

  y  la  evaluación  de  los  efectos  de  las  inundaciones    en  este  periodo,  se 

basa  en  un  promedio  de  600  reportes.  En  la  Figura  2-10  se  puede  observar  la  evolución  de  los 
eventos de inundación reportados  y el número de personas afectadas por estos en Colombia a partir 
de  1970.  Nótese  cómo  el  comportamiento  ha  sido  creciente  en  los  últimos  años,  lo  cual  permite 
inferir que para los años futuros tanto el número de inundaciones como el de personas afectadas va a 
ser mayor si no se toman las medidas respectivas.  
 

                                                 

1

 DesInventar es el Sistema de Inventario de Desastres de América Latina. Creado en 1994 por LA RED (Red de estudios 

sociales  en  prevención  de  desastres  de  América  Latina),  Corporación  OSSO  y  EIRD.  (Estrategia  Internacional  para  la 
Reducción de Desastres de la ONU).   

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Figura  2-10.  Evolución  de  los  eventos  reportados  de  inundación  y  personas  afectadas  en  Colombia  a  partir  de  1970  (Fuente 
[35]; desinventar.org) 

 
La  curva  de  eventos  de  inundación  muestra  picos  en  1971,  1984,  1988,  1999,  2008  y  2010  que 
coinciden  con  el  fenómeno  La  Niña.  Esta  información  establece  la  relación  entre  la  variabilidad 
climática  y  la  probabilidad  de  ocurrencia  de  desastres  por  inundaciones,  y  muestra  la  necesidad 
incluir la gestión integrada del riesgo en este tema dentro de los planes de desarrollo territorial [35]. 
 

De la misma forma, se ha observado que los periodos críticos de inundación corresponden con el régimen 
bimodal  de  lluvias  que  afecta  a  la  mayoría  del  país,  con  picos  en  los  meses  abril-mayo  y  octubre-
noviembre sobre las curvas de total de eventos y personas afectadas. El tercer pico de afectación, aunque 
más pequeño en magnitud, se presenta en el mes de julio, debido posiblemente a la suma de efecto del 
fenómeno de La Niña y la temporada de ciclones tropicales en la costa Caribe [35].  

 
Es importante destacar el evento de fenómeno de la Niña de 1998-2000 en el cual se vieron afectados 
24 departamentos, hubo 155 fallecidos, 1.57 millones de afectados y pérdidas económicas estimadas 
por 33.2 billones de pesos. Igualmente, el fenómeno de la Niña de 2007-2008 el cual dejó 27 de 32 
departamentos  afectados,  225  muertes,  1.5  millones  de  personas  damnificadas,  y  pérdidas 
económicas  de  hasta  38.5  billones  de  pesos.  La  ciudad  de  Cali  experimentó  un  incremento  en  las 
emergencias  sanitarias  y  un  colapso  de  su  sistema  de  drenaje  urbano  [35].  Este  evento  de  la  Niña 
generó  1.569  registros  de  emergencia,  de  los  cuales  el  90%  se  debió  a  fenómenos 
hidrometeorológicos:  inundaciones  58%,  deslizamientos  20%  y  vendavales  12%.  El  año  2008  fue 
calificado por el Departamento Nacional de Planeación (DNP) y los Ministerios Colombianos como 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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el  de  mayor  población  afectada  en  el  último  decenio  lo  cual  generó  a  su  vez  un  gran  impacto 
económico [36]. 
 
Por  último  en  los  años  2010-2011  se  presentaron  continuas  e  intensas  lluvias  que  ocasionaron 
deslizamientos  e  inundaciones  en  28  de  los  32  departamentos  de  Colombia.  Más  de  3  millones  de 
personas (7% de la población total del país) fueron damnificadas  y probablemente se trató del peor 
desastre  causado  por  un  evento  natural  en  la  historia  del  país.  Las  inundaciones  de  este  periodo 
redujeron  el  PIB  nacional  del  año  2011  en  un  2%  [29].  La  irregular  geografía  de  Colombia,  el 
fenómeno  de  la  Nina,  aumentos  de  entre  cinco  y  seis  veces  de  la  precipitación  normal  en  algunas 
regiones de Colombia, entre otros factores de manejo urbano que a continuación se van a describir, 
fueron las principales causas de esta catástrofe.  
 
Franco,  2010  y  Sedano,  et  al.,  2012  indican  que  las  inundaciones  urbanas  en  Colombia  se  deben 
principalmente  a  4  factores:  1)  cambio  climático  y  variabilidad  climática,  pues  se  han  aumentado 
considerablemente  las  precipitaciones  en  el  País  y  se  han  tenido  fenómenos  de  gran  trascendencia 
como  el  de  la  Niña.  2)  Crecimiento  demográfico  junto  con  urbanización  no  planificada,  pues  esto 
hace  que  la  infraestructura  de  alcantarillado  y  drenaje  urbano  se  encuentre  en  déficit,  no  sea 
suficiente  o  simplemente  no  exista  para  algunas  comunidades.  3)  Mal  uso  del  suelo,  pues  muchos 
centros y expansiones urbanas son construidas en lugares bajo amenaza inminente de inundación. 4) 
Ineficiencia de la infraestructura de drenaje urbano existente que involucra malos  diseños, visiones 
poco innovadoras y medidas poco eficientes. Por otra parte, Jha, et al., 2012 indican que las recientes 
inundaciones  en  Colombia  son  el  resultado  de  las  actividades  humanas  para  incrementar  su  riesgo 
como  una  combinación  entre  deforestación,  destrucción  de  humedales  y  un  inadecuado  desarrollo 
urbano y de infraestructura mal diseñada/enfocada.  
 
 

2.3.3.1. Caso Barranquilla 

 
El  sistema  hidrológico  de  Barranquilla  forma  parte  de  la  cuenca  baja  de  río  Magdalena,  del  cual 
extrae un caudal medio de 6.5 m³/s para su abastecimiento generando un consumo aproximado de 4 
m³/s.  La  cobertura  de  acueducto  es  del  99%  y  la  de  alcantarillado  del  95%,  pero  actualmente  no 
existe un alcantarillado pluvial formal lo cual genera el grave problema de los arroyos que se forman 
en épocas de lluvia y que afectan a miles de personas y a la economía de la región. Por otra parte, las 
áreas  permeables  producto  del  desarrollo  urbano  son  prácticamente  inexistentes  lo  cual  agrava  el 
problema al incrementar el caudal  y el tiempo de respuesta de los arroyos ante un evento fuerte de 
lluvia [37]. 
 
Barranquilla es una ciudad que no fue concebida pensando en el alcantarillado pluvial y por tal razón 
hoy  en  día  sufre  los  daños  que  ocasionan  las  inundaciones  y  los  famosos  arroyos  que  paralizan 
actividades  industriales,  comerciales,  educativas,  sin  mencionar  la  salud  pública  y  los  índices  de 
accidentalidad que ya han cobrado muchas víctimas y generado daños materiales de gran magnitud. 
El  impacto  producido  por  esta  problemática  se  puede  dividir  en  tres  aspectos:  1)  sectores  de  alta 
pendiente que debido  al  tipo de suelo  y a la falta de drenaje pluvial  se han convertido en zonas de 
alto riesgo a deslizamientos. 2) Sectores directamente afectados por los caudales, velocidades de los 
arroyos y los materiales que arrastran, es decir, las calles por los cuales transitan los arroyos. 3) Las 
zonas bajas a las cuales llegan los arroyos y en las cuales predominan las inundaciones [37]. 
 

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La ciudad de Barranquilla se encuentra localizada sobre una suave colina que divide la ciudad en la 
zona oriente y occidente, y que de esta forma genera dos vertientes de drenaje que tienen direcciones 
opuestas.  La  vertiente  oriental  es  la  de  mayor  extensión  y  drena  el  agua  en  el  sentido  occidente-
oriente hacia la franja del rio Magdalena, zona bastante baja y plana y hacia donde llega el agua del 
70%  del  sector  urbano  de  la  ciudad.  La  vertiente  occidental  drena  el  agua  en  el  sentido  oriente-
occidente hacia el Arroyo León, el cual desemboca finalmente en la franja costera del  mar Caribe

2

En  la  Figura  2-11  se  pueden  apreciar  claramente  los  dos  esquemas  de  drenaje  de  la  ciudad  de 
Barranquilla.  
 

 

Figura 2-11. Esquema del drenaje de la ciudad de Barranquilla 2013 (Fuente: Google Maps y proyecto Arroyos de 
Barranquilla (http://www.arroyosdebarranquilla.co)

 
 
Desde sus inicios, la ciudad de Barranquilla empezó a desarrollarse en la parte baja, es decir junto al 
río  Magdalena.  En  ese  entonces,  hacia  aguas  arriba  de  las  cuencas  de  drenaje,  existían  cauces 
naturales  y  los  suelos  eran  prácticamente  en  su  totalidad  permeables,  condición  que  controlaba  la 
escorrentía  generada  por  los  eventos  de  precipitación  y  por  consiguiente  los  impactos  en  la 
población.  El  proceso  de  urbanización  de  la  ciudad  continuó  disminuyendo  la  capacidad  de 
infiltración de los suelos al incrementarse las superficies impermeables (el suelo de la cuenca oriental 
está  urbanizada  en  más  del  90%),  lo  cual  originó  modificaciones  en  los  cauces  naturales  y  se 
desarrolló  un  drenaje  conformado  por  calles-canales  [38].  Lo  anterior  causó  un  incremento  en  los 
volúmenes  de  escorrentía,  menores  tiempos  de  respuesta  y  patrones  hidráulicos  observándose  un 
comportamiento  torrencial  a  través  de  la  red  de  drenaje  de  la  ciudad,  es  decir  en  las  vías  de 
Barranquilla.  
 

                                                 

2

 Información extraída del proyecto: Arroyos de Barranquilla. Disponible en línea en: 

http://www.arroyosdebarranquilla.co 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Por otro lado, las pendientes de las vías son hidráulicamente empinadas en la mayor parte del  casco 
urbano. Sólo existen pendientes bajas en las zonas cercanas al río Magdalena (zonas muy planas) y 
en  el  extremo  de  la  cuenca  occidental.  Las  vías  orientales  de  barranquilla  tienen  pendientes  que 
varían entre el 2 y 5% a lo largo de su recorrido, mientras que las occidentales pueden superar el 5% 
en  las  partes  altas  de  la  cuenca.  Las  pendientes  altas  generan  velocidades  inexorablemente  altas  y 
tiempos  de  concentración  muy  cortos  lo  cual  tiene  como  resultado  caudales  muy  peligrosos  en  los 
arroyos  y  condiciones  de  amenaza  por  inundación  en  las  zonas  bajas  [39].  Los  arroyos  de 
Barranquilla pueden tener caudales de hasta 100 m³/s y velocidades de hasta 9 m/s que paralizan la 
movilidad  de  la  ciudad  y  generan  situaciones  de  riesgo  para  la  población.  Esta  problemática  de 
drenaje pluvial es considerada como una de las más críticas en zonas urbanas a nivel mundial, pues 
genera  importantes  impactos:  inundaciones,  daños  en  la  infraestructura  urbana,  daños  en  redes  de 
servicios, daños ambientales, parálisis en la actividad comercial, industrial y en el transporte urbano, 
deterioro en la salud pública y accidentes con pérdida de vidas humanas [40]. 
 
Los  suelos  de  la  ciudad  de  Barranquilla  están  conformados  en  mayor  parte  por  calizas  y  arcillas 
caracterizadas  por  unas  buenas  condiciones  de  drenaje  que  inducen  altos  aportes  de  escorrentía 
superficial.  La  precipitación  promedio  anual  en  la  ciudad  de  Barranquilla  es  de  850  mm 
aproximadamente, basada en los registros de la estación del Instituto de Hidrología, Meteorología y 
Estudios  Ambientales  (IDEAM)  del  aeropuerto  Ernesto  Cortissoz.  En  general  se  presentan  dos 
temporadas  de  lluvias,  la  primera  en  los  meses  de  Mayo-Junio  y  la  segunda  en  los  meses  de 
Septiembre-Octubre que corresponden a los meses más lluviosos del año (caen 420 mm de los 850 
mm al año). Se ha observado que la duración de las lluvias es menor a 80 minutos y en promedio se 
presentan del orden de 60 días con lluvia por año. Aun así, solo 20 eventos de precipitación al año 
son significativos (mayor al umbral de 20 mm) en cuanto a la generación de escorrentía con registros 
máximos del orden de 130 mm y con un patrón en cuanto a la hora de iniciación de los eventos que 
varía entre las 10:00 AM y las 4:00 PM [37, 39].  
 
En  cuanto  a  la  problemática  de  drenaje  de  Barranquilla,  se  han  realizado  diversos  estudios 
hidrológicos identificando 20 arroyos de importancia que generan mayores impactos y en los cuales 
se han desarrollado obras e intervenciones de mitigación: Las Malvinas, Santa María, Don Juan, Don 
Diego, Afán, Villa San Pedro, y arroyos de los barrios Por Fin, San Luis, Lipaya, Parque Santa María 
y Ciudad Modesto, entre otros. Los caudales estimados para los arroyos de la vertiente oriental, para 
periodos de retorno de 10 años, presentan caudales entre 6 y 108 m³/s para áreas de drenaje entre 40 
y 768 Ha [37, 38] 
 
En su estudio, (Ávila, 2012) estimó las caudales y las velocidades de los arroyos de algunas cuencas 
principales de la vertiente oriental. Detalles de cómo estimó dichos parámetros se encuentran en su 
estudio. Básicamente, Ávila determinó las cuencas más significativos de la vertiente oriental tienen 
un  área  promedio  de    370.5  Ha  y  que  generan  caudales  promedio  de  56.2,  79.3  y  103.6  m³/s  para 
eventos de precipitación  con periodos de retorno de 5, 25  y 100 años respectivamente.  Igualmente, 
estimó velocidades promedio de 6.37, 7.21 y 7.95 m/s para eventos de precipitación con periodos de 
retorno  de  5,  25  y  100  años  respectivamente.  Los  resultados  anteriores  permiten  inferir  que  las 
magnitudes  de  caudales  y  velocidades  reflejan  la  peligrosidad  de  los  arroyos  asociada  con 
condiciones  hidráulicas  supercríticas.  De  los  arroyos  con  mayor  peligrosidad  se  encuentra  el  del 
Siape (calle 84), Country (calle 76), Rebolo (Carrera 21), Felicidad y Don Juan.  
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Recientemente  se  han  realizado  diversos  estudios  que  buscan  dar  respuesta  y  plantear  posibles 
soluciones a este caso [39, 40], y prácticamente en todos se ha llegado a la misma conclusión. Para 
zonas  urbanas  consolidadas  como  Barranquilla,  el  enfoque  mediante  el  cual  se  logran  atenuar  los 
efectos  producidos  por  las  lluvias  son:  restitución  de  las  condiciones  hidrológicas  urbanas  de  las 
cuencas, canalización progresiva de arroyos y control de la contaminación de la escorrentía pluvial. 
Restablecer las condiciones hidrológicas de las cuencas urbanas es quizá el más importante aspecto a 
desarrollar,  pues  lo  que  se  busca  con  esto  es  reducir  los  volúmenes  de  escorrentía  y  caudales  pico 
para un evento de lluvia. Para lograrlo, se ha recomendado el uso de tecnologías de drenaje urbano 
sostenible.  En  próximos  capítulos  se  va  a  profundizar  un  poco  más  sobre  estas  tecnologías,  y  se 
volverán a citar los estudios de Ávila como solución a los problemas de drenaje de Barranquilla.  
 
 

2.4.  Filosofía Tradicional de Drenaje vs Nuevas Visiones 

 
 
Debido a todo lo analizado anteriormente: mayor aumento de la población que la infraestructura de 
drenaje, incremento en los volúmenes de lluvia producto del cambio climático y la urbanización, y al 
aumento de las inundaciones en general, es necesario profundizar en los cambios que se han venido 
adoptando alrededor del mundo en cuanto al manejo del agua lluvia en las ciudades. A continuación 
se va a contrastar las visiones viejas y tradicionales de drenaje urbano contra las nuevas visiones, se 
van a describir las nuevas tecnologías empleadas y se van a analizar algunos estudios que cuantifican 
el desempeño de estas. 
 
 

2.4.1.  Filosofía tradicional de drenaje urbano 

 
En el desarrollo de las infraestructuras de drenaje y saneamiento de una ciudad suelen identificarse 
varias fases. En primer lugar, se tendió a canalizar y controlar las aguas residuales. Posteriormente se  
encauzó  la  escorrentía  generada  por  el  agua  lluvia  tendiendo  a  minimizar  el  riesgo  de  sufrir 
inundaciones. Lo anterior ha dado lugar a los sistemas convencionales de saneamiento y drenaje en 
las ciudades, basados en colectores o redes de tuberías cuyo objetivo primordial es evacuar lo antes 
posible  el  agua  lluvia  hacia  el  cuerpo  receptor.  Una  vez  resueltos  estos  problemas,  apareció  el 
problema de la calidad del agua que estaba llegando a los cuerpos receptores, pues hoy en día se sabe 
que  las  aguas  de  lluvia  están  lejos  de  ser  aguas  limpias  y  constituyen  una  fuente  importante  de 
contaminación [41].  
 
La construcción de sistemas de drenaje combinados y separados han sido el pilar durante siglos para 
evacuar el agua lluvia y residual de las ciudades, evitando problemas de inundación y salubridad. En 
principio,  los  sistemas  de  drenaje  combinado  eran  los  más  empleados,  en  los  cuales  toda  el  agua 
urbana  (residual  y  lluvia)  eran  recolectados  y  transportados  a  través  de  un  sistema  de  tuberías  y 
colectores  y  descargados  en  una  planta  de  tratamiento,  o  de  no  contar  con  una,  directamente  en  el 
cuerpo receptor. En contraposición al sistema combinado, surgió el sistema separado de drenaje, en 
el cual las aguas residuales y lluvias eran drenadas por separado. Este último tenía la ventaja de que 
el  agua  que  entraba  a  la  planta  de  tratamiento  solo  correspondía  a  la  residual,  es  decir  entraba  en 
menor cantidad y a una tasa mucho más constante en cuanto a la calidad y cantidad. El agua lluvia, 
por  el  contrario,  tenía  que  viajar  por  sistemas  sobredimensionados  (muy  costosos)  y  llegaba 
directamente al cuerpo receptor sin ningún tipo de tratamiento, afectando así la calidad de este [42, 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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43]. En la Figura 2-12 a) se puede apreciar un sistema convencional combinado, y en el esquema b) 
se  encuentra  un  sistema  convencional  separado  de  drenaje  urbano.  Nótese  las  diferencias  entre 
ambos explicadas anteriormente. 
 
En  las  últimas  décadas,  adicional  al  sistema  separado,  ciertos  países  desarrollados  implementaron 
estructuras  de  detención  dentro  del  mismo  sistema  de  drenaje  con  el  fin  de  reducir  inundaciones  y 
desbordamientos  del  sistema  combinado.  Lo  anterior  requiere  de  la  construcción  de  estructuras 
subterráneas  de  almacenamiento,  y  en  algunos  casos,  el  uso  de  capacidad  potencial  de 
almacenamiento  mediante  sistemas  de  control  en  tiempo  real.  La  sostenibilidad  de  este  tipo  de 
tecnologías  ha  demostrado  ser  muy  baja,  pues  se  incurren  en  costos  demasiado  elevados  y 
adicionalmente no se logran los alivios y reducciones esperadas [43].   
 

 

Figura  2-12.  a)  Sistema  convencional  combinado  de  drenaje  urbano  (Fuente:  [42]),  b)  sistema  convencional  separado  de 
drenaje urbano (Fuente: [42]) 

 
A  medida  que  se  lleva  a  cabo  un  mayor  desarrollo  urbano  y  se  sigue  con  la  visión  tradicional  de 
drenaje  urbano  discutida  anteriormente,  se  empiezan  a  generar  impactos  negativos  en  los  cuerpos 
receptores  y  problemas  de  inundaciones  producto  de  la  sobrecarga  del  sistema  convencional  de 
tuberías y colectores. Este impacto se incrementa aún más si se trata de países en vías de desarrollo, 
los cuales se ven inmersos en problemas de planificación, crecimiento acelerado de su población vs 
infraestructura de drenaje y aumento en los volúmenes de lluvia (ver  numerales 2.1 a 2.3). Por una 
parte,  se  generan  en  los  sistemas  convencionales  problemas  de  cantidad,  cuando  las  tasas  de 
urbanización  superan  las  planificaciones  iniciales,  lo  cual  trae  como  consecuencia  que  la 
infraestructura quede sub dimensionada dando lugar a sobrecargas e inundaciones. Por el otro lado, 
se generan problemas de calidad en los cuerpos receptores, al ser estos los encargados de recibir toda 
la escorrentía urbana sin ningún tipo de tratamiento previo [41].  
 
Recordando  de  numerales  previos,  el  crecimiento  de  las  zonas  impermeables  en  las  ciudades 
modifica  los  flujos  naturales  del  ciclo  hidrológico,  tanto  desde  el  punto  de  vista  cualitativo  como 
cuantitativo. La reducción de espacios vegetados reduce en primera instancia la intercepción natural 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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y la evapotranspiración. El aumento de la impermeabilidad causa una reducción de la infiltración, y 
como consecuencia de todo ello, se generan volúmenes de escorrentía netamente mayores, y además, 
se  aceleran  los  tiempos  de  respuesta  (mayor  y  anticipado  pico  de  caudal)  por  lo  que  aumenta  el 
riesgo de inundaciones.  
 
Por  todo  lo  mencionado  anteriormente,  el  sistema  convencional  de  drenaje  urbano  es  considerado 
hoy en día como el resultado de la falta de planeación. El problema con este tipo de manejo, es que 
está  comprobado  que  los  problemas  asociados  con  inundaciones  son  inminentes  (sobre  todo  en 
países  en  vías  de  desarrollo),  pues  los  volúmenes  de  escorrentía  y  el  pico  de  caudal  se  han 
incrementado demasiado ante los  eventos  de lluvia. Por otra parte, las medidas  estructurales, como 
los tanques de almacenamiento centralizados, constituyen en prácticas muy poco costo-efectivas y no 
están solucionando el problema de sobrecarga. Adicionalmente, se ha comprobado que el transporte 
directo  de  cargas  contaminantes  y  material  particulado  que  lleva  consigo  la  escorrentía  urbana,  ha 
causado que los cuerpos receptores (ríos) se sedimenten más de la cuenta causando desbordamientos 
y  problemas  de  cantidad  aguas  abajo  [44].  Es  por  todo  lo  anterior,  que  la  visión  tradicional  del 
drenaje  urbano  en  las  ciudades  mediante  sistemas  convencionales  de  tuberías,  colectores  y  tanques 
de almacenamiento centralizado, se ha cuestionado profundamente, hasta el punto de necesitar otro 
tipo  de  enfoque  que  solucione  los  problemas  de  cantidad  y  calidad  del  agua  lluvia  en  las  cuencas 
urbanas.  
 
 

2.4.2.  Visión alternativa de drenaje urbano 

 
La  necesidad  de  afrontar  la  gestión  de  las  aguas  pluviales  desde  una  perspectiva  diferente  a  la 
convencional,  que  combine  aspectos  hidrológicos,  medioambientales  y  sociales,  está  llevando  a  un 
rápido  aumento  a  nivel  mundial  del  uso  de  prácticas  de  manejo  en  la  fuente  (SMPs  por  Source 
Management Practices) [41]. El empleo de este tipo de prácticas para el control de la lluvia, pretende 
reducir la escorrentía y los contaminantes de exceso que ingresan dentro de los sistemas de drenaje 
convencionales. La ventaja es que usualmente, este tipo de alternativas resultan mucho más efectivas 
en el manejo de la escorrentía, y mucho más costo-efectivas en cuanto a aspectos de construcción y 
mantenimiento  que  los  sistemas  convencionales  de  drenaje  urbano.  Aun  así,  y  a  pesar  de  que  la 
anterior afirmación en la mayoría de los casos resulta cierta, es necesario hacer un estudio de costo 
efectividad que permita tomar la mejor decisión en cuanto a la implementación de una alternativa de 
drenaje [43].  
 
En  la  Figura  2-13  a)  se  puede  apreciar  un  esquema  de  un  sistema  alternativo  de  drenaje  urbano 
mediante prácticas de manejo en la fuente. Nótese que se trata de un sistema separado, en el cual el 
agua  residual  es  drenada  aparte  del  agua  lluvia.  A  diferencia  del  sistema  convencional  separado 
analizado en la Figura 2-12 b), en este sistema alternativo el agua lluvia puede ser tanto infiltrada en 
el suelo existente, o retenida por un tiempo mediante detención para luego ser soltada al sistema de 
drenaje  convencional.  La  idea  fundamental  de  la  visión  del  “manejo  en  la  fuente”,  es  controlar  el 
agua en el sitio en donde cae y tan pronto como sea posible mediante detención y/o infiltración [42]. 
Hablar  de  atenuación  o  detención  en  la  fuente,  hace  referencia  a  almacenar  temporalmente  la 
escorrentía  generada  en  un  evento  de  lluvia  en  un  lugar  muy  cercano  al  sitio  en  el  cual  cayó,  para 
luego ser devuelta al sistema de drenaje existente una vez el pico crítico de lluvia haya pasado. De 
esta  forma,  se  reducen  los  volúmenes  de  escorrentía,  se  retrasa  el  pico  de  caudal,  se  aproxima  en 
cierta medida a las condiciones de drenaje pre urbanización, y se mitiga el problema de inundaciones 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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aguas  abajo.  De  igual  forma,  al  almacenar  el  agua  lluvia,  se  puede  incurrir  en  prácticas  como  la 
reutilización  de  la  misma  para  suplir  ciertas  necesidades  (irrigación  de  jardines,  lavado  de  autos, 
consumo interno, etc.). Hablar de infiltración, hace referencia a reducir la escorrentía que llega a un 
sistema  de  drenaje  convencional,  al  facilitar  la  infiltración  de  la  misma  a  través  del  suelo  para 
recargar  el  nivel  de  las  aguas  subterráneas.  Mediante  esta  práctica,  de  alguna  forma  se  está 
intentando devolver las condiciones pre urbanización a una cuenca urbanizada, al aumentar las tasas 
de infiltración producto de tener mayores superficies permeables.  
 
Según  [44],  la  visión  alternativa  del  drenaje  urbano  hace  referencia  a  “manejar  el  agua  lluvia  tan 
pronto como caiga”, pues el volumen inicial del agua, la velocidad de la misma, y la capacidad para 
transportar sedimentos por parte del agua es relativamente bajo. Debido a la baja velocidad del agua, 
los sedimentos y material particulado pueden ser fácilmente separados y de esta forma se evita que 
ingresen  dentro  del  sistema  de  drenaje.  Por  la  misma  razón,  la  erosión  resultaría  mucho  menor,  lo 
que traería como consecuencia lo mismo: menos contaminantes  y sedimentos alcanzando el cuerpo 
receptor. Según el  enfoque holandés,  existen 3 pilares  básicos en cuanto  al  manejo  actual del  agua 
urbana según su experiencia: 1) el espacio que ya ha sido concedido para el sistema convencional es 
crucial para el drenaje de la ciudad y debe ser mantenido como tal. 2) Se deben aplicar siempre tres 
estrategias de manejo del agua lluvia (retener, almacenar y drenar) las cuales corresponden a retener 
lo  máximo  posible  el  agua  lluvia  en  el  sitio  en  el  cual  cayó.  3)  Cualquier  influencia  adversa  al 
sistema de drenaje convencional debe ser compensada. 
 
La  combinación  y  el  trabajo  conjunto  entre  ambos  tipos  de  visiones  (centralizada  vs  manejo  en  la 
fuente) también puede ser posible y trae consigo grandes beneficios para el manejo del agua urbana. 
En la Figura 2-13 b) se encuentra un esquema alternativo de drenaje urbano con manejo en la fuente, 
combinado  a  uno  con  sistema  centralizado  de  almacenamiento.  De  esta  forma,  se  consiguen  los 
beneficios  de  reducción  de  escorrentía  y  picos  de  caudal  mediante  la  detención/infiltración  en  la 
fuente,  además  de  los  que  puede  proveer  un  almacenamiento  centralizado  (a  gran  escala)  existente 
para el manejo de las inundaciones y agua de exceso.  
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Figura 2-13. a) Sistema alternativo de drenaje urbano – manejo en la fuente (Fuente: [42]), b) sistema alternativo de drenaje 
urbano - manejo en la fuente, combinado con sistema centralizado de almacenamiento (Fuente: [45]) 

 
Las medidas de control en la fuente pueden ser de tipo estructural y no estructural. Las medidas no 
estructurales hace referencia a facilidades alternativas colocadas  en pavimentos o edificaciones que 
ayudan  a  minimizar  las  superficies  impermeables  y  maximizando  la  infiltración  o  el 
aprovechamiento  de  las  superficies  permeables.  Las  medidas  estructurales  corresponden  a  aquellas 
construcciones cercanas a la fuente que permiten la retención/almacenamiento del agua lluvia (tales 
como tanques, techos verdes, etc.). Existen numerosas evidencias de que las medidas de control en la 
fuente    han  resultado  efectivas  para  las  reducciones  de  los  impactos  generados  por  la  escorrentía 
urbana. Aun así [43], han expuesto tres posibles riesgos que podrían presentar las medidas de control 
en la fuente (medidas  descentralizadas) si  se implementan masiva  y separadamente de los  sistemas 
convencionales  de  drenaje:  1)  el  conocimiento  limitado  acerca  de  sus  posibles  desventajas  a  largo 
plazo,  2)  la  tentación  que  representan  estas  tecnologías  para  ser  usadas  por  las  autoridades  locales 
como  forma  económica  de  manejar  el  agua  urbana,  sin  seguir  invirtiendo  en  los  sistemas 
convencionales  que  también  son  necesarios,  y  3)  las  dificultades  de  mantenimiento  y  costos  que 
resultarían  al  tener  un  sistema  descentralizado  (en  la  fuente)  funcionando  junto  con  un  sistema 
centralizado (convencional).  
 
En la siguiente tabla, se resumen las principales ventajas, desventajas, similitudes y diferencias entre 
los  sistemas  convencionales  (tuberías  y  colectores  –  almacenamiento  centralizado)  y  los  sistemas 
alternativos de drenaje urbano (control en la fuente – almacenamiento descentralizado). 
 
 
 
 
 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Tabla  2-6.  Principales  ventajas,  desventajas,  similitudes  y  diferencias  entre  los  sistemas  convencionales  y  los  sistemas 
alternativos de drenaje urbano (Adaptada de: [41]) 

 

Sistema convencional 

(tuberías y colectores) 

Sistema alternativo            

(control en la fuente) 

Coste de construcción 

Pueden ser equivalente, aunque los usos indirectos de las 

medidas de control en la fuente reducen su costo real 

Costos de operación y 

mantenimiento 

Establecido 

Falta experiencia 

Control de inundaciones en la 

propia cuenca 

Si 

Si 

Control de inundaciones aguas 

abajo 

No 

Si 

Reutilización 

No 

Si 

Recarga / infiltración 

No 

Si 

Eliminación de contaminantes 

Baja 

Alta 

Beneficios en servicios al 

ciudadano 

No 

Si 

Beneficios educacionales 

No 

Si 

Vida útil 

Establecida 

Falta experiencia 

Requerimientos de espacio 

Insignificantes 

Pueden ser muy significantes 

Criterios de diseño 

Establecidos 

Falta experiencia 

 
 
A continuación, se van a analizar más detalladamente las prácticas de manejo en la fuente (SMPs), 
sus diferentes tipos, características y desempeño/eficiencia en cuanto a la reducción de volúmenes de 
escorrentía y cargas contaminantes que llegan a los sistemas convencionales de drenaje urbano.  
 
 

2.4.3.  Prácticas de manejo en la fuente (SMPs) 

 
Las prácticas de manejo sostenible en la fuente (SMPs) corresponden a los sistemas alternativos de 
drenaje  urbano.  Dentro  de  estos  existen  un  gran  número  de  tecnologías  direccionadas  a  intentar 
reestablecer  las  condiciones  hidrológicas  pre  urbanización  mediante  la  detención/almacenamiento 
temporal y/o infiltración de la escorrentía. Los SMPs se pueden dividir en dos grandes grupos: 1) los 
denominados SUDs (Sustainable Urban Drainage Systems) o BMP (Best Management Practices), y 
2)  los  denominados  LIDs  (Low  Impact  Developments).  A  continuación  se  van  a  presentar  las 
características principales de cada uno de estos y las tecnologías que los componen. No es propósito 
de este documento detallar cada una de las prácticas de manejo sostenible, razón por la cual no se va 
a profundizar mucho en este numeral. Existen diversos estudios y bibliografía suficiente si se desea 
obtener información adicional de este tipo de sistemas.  

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Los  SUDs  (en  el  Reino  Unido)  o  BMPs  (en  Estados  Unidos)  son  en  esencia  lo  mismo.  Surgieron 
como  medidas  alternativas  para  reestablecer  el  ciclo  hidrológico  natural  previo  a  la  urbanización  e 
intervención  humana [46]. El  objetivo  principal de estas prácticas es  minimizar lo  máximo posible 
los  impactos  del  desarrollo  urbanístico  en  cuanto  a  la  calidad  y  la  cantidad  de  la  escorrentía  (en 
origen,  durante  su  transporte  y  destino),  así  como  maximizar  la  integración  paisajística  y  el  valor 
social y ambiental de las ciudades [41]. Se podría decir que tanto los SUDs como los BMPs, tienden 
a  ser  caracterizados  a  una  escala  desde  lo  netamente  predial  hasta  lo  local  e  inclusive  regional.  Es 
decir que estas prácticas encierran un gran número de tecnologías que si bien pueden ser empleadas 
en micro escala (por el dueño de un predio para mitigar y mejorar localmente la escorrentía urbana), 
pueden  alcanzar  una  macro  escala  (nivel  regional/ciudad),  las  cuales  serían  operadas  por  las 
entidades administrativas correspondientes y serían empleadas para mitigar y mejorar regionalmente 
la escorrentía urbana.  
 
Los  LIDs  corresponden  a  tecnologías  en  sitio  direccionadas  a  mantener  o  reestablecer  el  régimen 
hidrológico antecedente al fenómeno de urbanización [47, 48]. Es decir, que básicamente tanto LIDs 
como  SUDs  y  BMPs  surgen  bajo  la  misma  necesidad  y  tienen  el  mismo  objetivo  en  común.  La 
diferencia  radica,  en  que  las  tecnologías  LIDs  tienden  a  ser  caracterizados  solamente  a  una  escala 
predial (micro escala), es decir empleados para mitigar y mejorar localmente la escorrentía urbana.  
 
Las  tres  denominaciones  anteriores  incluyen  tecnologías  que  buscan  la  reducción  en  volúmenes  y 
contaminantes  de  escorrentía  mediante  el  almacenamiento  y  la  infiltración  de  la  misma.  Los 
mecanismos de infiltración corresponden a la reducción de la escorrentía que llega a un sistema de 
drenaje convencional, al facilitar la infiltración de la misma a través del suelo para recargar el nivel 
de  las  aguas  subterráneas.  Mediante  esta  práctica,  de  alguna  forma  se  está  intentando  devolver  las 
condiciones pre urbanización a una cuenca urbanizada, al aumentar las tasas de infiltración producto 
de  tener  mayores  superficies  permeables.  Los  mecanismos  de  almacenamiento  representan  un  gran 
número de prácticas para el manejo del agua lluvia y tienen como objetivo almacenar temporalmente 
la escorrentía generada en un evento de lluvia en un lugar muy cercano al sitio en el cual cayó, para 
luego ser devuelta al sistema de drenaje existente una vez el pico crítico de lluvia haya pasado. De 
esta  forma,  se  reducen  los  volúmenes  de  escorrentía,  se  retrasa  el  pico  de  caudal,  se  aproxima  en 
cierta medida a las condiciones de drenaje pre urbanización, y se mitiga el problema de inundaciones 
aguas  abajo.  De  igual  forma,  al  almacenar  el  agua  lluvia,  se  puede  incurrir  en  prácticas  como  la 
reutilización  de  la  misma  para  suplir  ciertas  necesidades  (irrigación  de  jardines,  lavado  de  autos, 
consumo interno, etc.). Los mecanismos de almacenamiento se pueden dividir en 2 distintos tipos de 
manejo, la detención y la retención. 
 
Detención hace referencia a que toda o parte de la escorrentía captada es temporalmente almacenada 
para  luego  ser  devuelta  gradualmente  al  sistema  de  drenaje.  Esta  aproximación  no  permite  el 
aprovechamiento  del  agua  lluvia  almacenada.  La  retención  corresponde  a  que  toda  o  parte  de  la 
escorrentía captada por un largo periodo de tiempo y no es devuelta al sistema de drenaje o al cuerpo 
receptor.  El  agua  almacenada  es  entonces  empleada  para  infiltración,  evaporación  o  actividades  de 
reutilización tales como el lavado de autos, consumo humano y/o irrigación de jardines [45].  
 
En general, los objetivos primordiales de los SMPs se pueden resumir a continuación: 
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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  Proveer  una  alternativa  sostenible  para  la  protección  ambiental  de  los  cuerpos  receptores  al 

mejorar el ciclo hidrológico en contextos urbanos. 
 

  Introducir  nuevos  conceptos,  tecnologías  e  ideologías  para  el  manejo  del  agua  urbana,  e 

intentar reestablecer las  condiciones pre urbanización  al  reducir volúmenes  de escorrentía  y 
picos de caudal e incrementar zonas permeables. 
 

  Reducir los costos de construcción, mantenimiento y operación de la infraestructura dedicada 

al drenaje urbano. 
 

  Contrastar  en  cuanto  a  aspectos  económicos,  ambientales  y  técnicos  a  los  sistemas 

convencionales  de  drenaje  urbano  compuestos  por  tuberías  y  colectores.  Ofrecer  una 
alternativa nueva y mejor hacia el drenaje de las ciudades.  
 

  Establecer políticas y regulaciones que permitan una educación ciudadana sostenible frente al 

manejo  del  agua.  Igualmente  proveer  incentivos  económicos  para  desarrollar  conciencia  y 
desarrollo ambiental. 
 

Generalmente, los SMPs corresponden a medidas estructurales que gestionan la escorrentía mediante 
actuaciones  que  contienen  en  mayor  o  menor  grado  algún  elemento  constructivo  o  supongan  la 
adopción de criterios urbanísticos. Las medidas estructurales, o las tecnologías más utilizadas son las 
siguientes continuación [41, 46, 47, 48]: 
 

  Humedales  artificiales  (constructed  wetlands):  Son  lagunas  artificiales  que  permanecen 

permanentemente  con  agua  de  muy  baja  profundidad.  Tienen  una  gran  densidad  de 
vegetación  emergente  y  aportan  un  gran  potencial  ecológico.  Los  humedales  artificiales 
manejan la escorrentía urbana a través de almacenamiento, infiltración en cuanto a cantidad, 
y mediante sedimentación y acción biológica en cuanto a la cantidad. 
 

  Estanques de retención (retention ponds): Son estanques artificiales que permanecen con una 

lámina  de  agua  constante.  Difieren  de  los  humedales  artificiales  en  el  sentido  de  que  éstos 
tienen  una  mayor  profundidad  y  vegetación  perimetral  y  no  completa.  Al  igual  que  los 
humedales,  los  estanques  de  retención  manejan  la  escorrentía  urbana  a  través  de 
almacenamiento,  infiltración  en  cuanto  a  cantidad,  y  mediante  sedimentación  y  acción 
biológica en cuanto a la cantidad (ver Figura 2-14 a). 
 

  Depósitos de detención (detention basins): Son depresiones vegetadas que permanecen secas 

a excepción del momento justo cuando ocurre un evento de lluvia e inmediatamente después 
de  éste.  Durante  la  lluvia,  la  escorrentía  superficial  es  canalizada  a  través  del  depósito  de 
detención  seco  hasta  una  salida  diseñada  para  detenerla  por  un  tiempo  mínimo  (48  horas). 
Son  empleadas  para  reducir  los  caudales  de  escorrentía  máximos  asociados  con  las 
condiciones de urbanización y normalmente no proveen suficiente tiempo de residencia para 
una remoción efectiva de contaminantes. 
 

  Depósitos  de  infiltración  (infiltration  basins):  Son  depresiones  vegetadas  del  terreno 

diseñadas  para  almacenar  e  infiltrar  gradualmente  la  escorrentía  generada  en  superficies 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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circundantes.  Mediante  estas  estructuras  se  promueve  la  recarga  subterránea,  consiguiendo 
adicionalmente  la  eliminación  de  contaminantes  mediante  filtración  natural  del  terreno, 
adsorción y transformaciones biológicas. 
 

  Cunetas verdes (vegetated swales): Corresponde a un canal superficial amplio con una densa 

capa  superficial  cubriendo  sus  lados  y  fondo.  Pueden  ser  de  tipo  natural  o  artificial  y  están 
diseñados  para  atrapar  contaminantes  provenientes  de  la  escorrentía  urbana  (sólidos 
suspendidos  y metales),  promover la infiltración  y  reducir la velocidad del  agua después  de 
un evento de lluvia. Las cunetas verdes pueden reemplazar los sedimentadores, separadores y 
demás  estructuras  de  pre  tratamiento  existentes  en  los  sistemas  convencionales  de  drenaje, 
pero  están  limitados  en  la  cantidad  de  escorrentía  que  pueden  tratar  eficientemente  (ver 
Figura 2-14 b). 
 

  Drenes filtrantes (filter drains): Son a zanjas poco profundas rellenas de materiales filtrantes 

(de  tipo  granular  o  sintético),  concebidas  para  captar  y  filtrar  la  escorrentía  de  superficies 
impermeables contiguas con el fin de transportarlas hacia aguas abajo. Pueden o no contener 
un conducto inferior de transporte. Adicionalmente, permiten la infiltración y laminación de 
los volúmenes de escorrentía. 
 

  Pozos  y  zanjas  de  infiltración  (soakaways  and  infiltration  trenches):  Corresponden  a 

excavaciones  superficiales  que  son  rellenadas  con  piedras  o  escombros  para  crear  un 
almacenamiento  subsuperficial  temporal  para la infiltración  de la escorrentía superficial.  La 
escorrentía  gradualmente  se  infiltra  a  través  del  fondo  o  los  lados  de  la  zanja,  llegando  así 
hasta el subsuelo y eventualmente hasta llegar al nivel freático.  
 

  Franjas  Filtrantes  (filter  strips):  Son  franjas  de  vegetadas  de  suelo,  muy  anchas  y  con  poca 

pendiente.  Se  localizan  entre  una  superficie  dura  y  el  ente  receptor  de  la  escorrentía  (río, 
curso de agua, planta de tratamiento, etc.). Propicia la sedimentación de las partículas sólidas 
y contaminantes embebidos en el agua urbana. Igualmente, permiten la infiltración y ayudan 
a reducir volúmenes de escorrentía. 
 

  Superficies permeables (porous/permeable paving): Las superficies y pavimentos permeables 

son sistemas compuestos por una superficie resistente a la carga y una estructura compuesta 
de  capas  que  permite  un  previo  almacenamiento  temporal  de  la  escorrentía  antes  de  ser 
infiltrada  o  drenada  mediante  un  mecanismo  de  salida.  Son  empleados  generalmente  en 
parqueaderos o en sitios con poca carga vehicular. La superficie puede ser totalmente porosa 
de tal forma que el agua se infiltre a lo largo de la misma (concreto y pavimentos porosos), o 
puede    ser  construida  mediante  bloques  impermeables  separados  y  a  través  de  los  cuales  el 
agua puede drenar o infiltrarse (ver Figura 2-14 c). 
 

  Sistemas  de  retención/almacenamiento  (rainwater  harvesting/retention  systems):  Son 

tecnologías empleadas para recolectar, transportar y almacenar el agua lluvia de los techos o 
de  las  superficies  impermeables  para  una  gran  cantidad  de  propósitos  incluyendo  la 
irrigación,  reutilización  y  consumo  humano,  recarga  de  acuíferos  y  reducción  de  los 
volúmenes de escorrentía. Corresponden a barriles de lluvia, tanques y/o cisternas y sistemas 
modulares de retención/infiltración. 
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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  Cubiertas  verdes  (green  roofs):  Son  sistemas  de  cubierta  vegetal  multicapa  que  recubren 

terrazas,  techos  y  tejados  de  todo  tipo.  Están  diseñadas  para  interceptar  y  retener  el  agua 
lluvia  justo  en  el  momento  en  que  cae,  reduciendo  así  el  volumen  e  escorrentía  generada  y 
atenuando  el  caudal  pico.  De  igual  forma,  retienen  contaminantes,  actúan  como  capa  de 
aislante térmico en el  establecimiento  y ayudan  a compensar el  efecto  de la “isla de calor” 
que se producen en las grandes ciudades (ver Figura 2-14 d). 
 

  Bio retención/jardines de lluvia (bioretention/rain gardens): La bio retención funciona como 

un mecanismo de filtración a través de plantas y tierra encargada de remover contaminantes 
mediante una variedad de procesos físicos, químicos y biológicos. Sus elementos principales 
son:  capa  de  arena,  área  de  estancamiento,  capa  orgánica,  capa  de  tierra  y  superficie 
vegetativa  (plantas).  La  escorrentía  es  distribuida  equitativamente  hacia  el  área  de 
estancamiento. La infiltración a través de las capas ocurre en un periodo de días pero es muy 
efectivo para la remoción de contaminantes y sólidos suspendidos.  

 

 

Figura  2-14.  Ejemplos  de  distintos  tipos  de  SMPs.  a)  Estanque  de  retención  (retention  pond)

3

,  b)  cuneta  verde  (vegetated 

swale)

4

, c) superficie permeable (porous/permeable paving)

5

 y d) cubierta verde (green roof)

6

 

                                                 

3

  Imagen  extraída  de  la  red.  Disponible  en  línea  en:  http://www.susdrain.org/delivering-suds/using-suds/suds-

components/retention_and_detention/retention_ponds.html. Consultada el 18 de diciembre del 2013. 
 

4

 Imagen extraída de la red. Disponible en línea en: http://landperspectives.wordpress.com/2011/06/02/rivereast-center-a-

sustainable-site/. Consultada el 18 de diciembre del 2013. 
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         35 

 

 
Existen diversos  estudios  [45, 49, 50]que han intentado evaluar la eficiencia  y desempeño de estas 
prácticas  de  manejo  en  la  fuente  (SMP)  en  cuanto  a  su  potencial  de  reducción  de  volúmenes  de 
escorrentía, pico de caudal  y contaminantes. Si se requiere profundizar en los resultados obtenidos, 
es recomendable revisar las fuentes citadas en este párrafo. 
  
En la siguiente tabla se encuentran resumidas las características principales de las tecnologías SMP 
en  cuanto  a  control  de  caudal  pico,  reducción  de  volúmenes,  control  de  contaminantes  y 
conservación de la escorrentía mencionadas anteriormente. Es importante mencionar que el orden en 
el  cual  se  encuentran  listadas  va  desde  las  tecnologías  empleadas  a  gran  escala  (escala 
regional/ciudad) hasta aquellas empleadas en micro escala (escala predio).  
 

Tabla 2-7. Resumen de las características principales de las tecnologías SMP en cuanto a control de caudal pico, reducción de 
volúmenes, control de contaminantes y conservación de la escorrentía (Adaptada de: [47, 51]) 

Práctica/tecnología SMP 

Control de 

Caudal Pico 

Reducción 

Volumen 

Control de 

contaminantes 

Conservación y 

reutilización 

Humedales artificiales                          

(constructed wetlands

Alto 

Alto 

Alto 

No 

Estanques de retención                            

(retention ponds

Alto 

Alto 

Medio 

No 

Depósitos de detención                          

(detention basins

Alto 

Alto 

Bajo 

No 

Depósitos de infiltración                      

(infiltration basins

Medio 

Medio 

Alto 

No 

Cunetas verdes                                    

(vegetated swales

Medio 

Medio 

Alto 

No 

Drenes filtrantes                                      

(filter drains

Medio 

Medio 

Medio 

No 

Pozos y zanjas de infiltración                    

(soakaways and infiltration trenches

Medio 

Medio 

Alto 

No 

Franjas Filtrantes                                      

(filter strips

Bajo 

Bajo 

Medio 

No 

 Superficies permeables                   

(porous/permeable paving

Medio 

Medio 

Medio 

No 

Sistemas de retención /almacenamiento 

(rainwater harvesting/retention systems)

 

Medio 

Medio 

Bajo 

Si 

Cubiertas verdes                                        

(green roofs

Medio 

Bajo 

Medio 

No 

Bio retención/jardines de lluvia             

(bioretention/rain gardens

Medio 

Bajo 

Medio 

No 

 
Nótese  que  la  práctica  de  retención/almacenamiento  del  agua  lluvia  (rainwater  harvesting/retention 
systems) se encuentra resaltada. Lo anterior es debido a que este documento, a partir de ahora, se va 
                                                                                                                                                                    

5

 Imagen extraída de la red. Disponible en línea en:  http://eichlervision.com/2009/01/inspiration-from-margarido-house-

tour/. Consultada el 18 de diciembre del 2013. 
 

6

  Imagen  extraída  de  la  red.  Disponible  en  línea  en:  http://www.taringa.net/posts/info/16529906/Techos-verdes-para-

todos.html. Consultada el 18 de diciembre del 2013. 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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a  centrar  en  este  tipo  de  estructuras.  Nótese  que  corresponde  a  una  práctica  LID,  es  decir  una 
tecnología  aplicada  directamente  en  el  sitio  donde  cae  el  agua  lluvia  direccionada  a  mantener  o 
reestablecer  el  régimen  hidrológico  antecedente  al  fenómeno  de  urbanización.  Tiende  a  ser  un 
mecanismo  aplicado  solamente  a  una  escala  predial  (micro  escala),  y  tiene  un  control  medio  de 
atenuación  del  caudal  pico  y  volumen  de  escorrentía,  un  control  bajo  de  los  contaminantes,  pero 
permita la reutilización  y  conservación  del  agua. En  los  siguientes  capítulos  se profundizará en los 
tipos  de  sistemas  de  retención/almacenamiento  de  agua  lluvia,  sus  principales  características,  sus 
consideraciones  de  diseño,  su  desempeño  y  eficiencia  en  cuanto  a    la  calidad  y  cantidad  de  la 
escorrentía, sus consideraciones de operación y mantenimiento y algunas experiencias reales y casos 
de aplicación. 
 
 
 

 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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3.  SISTEMAS DE RETENCIÓN DE AGUA LLUVIA A NIVEL PREDIAL  

 
 

3.1.  Descripción General 

 
 
El  almacenamiento,  retención  o  detención  del  agua  lluvia  es  una  de  las  diversas  alternativas  para 
reducir los volúmenes de escorrentía, mejorar la calidad del agua e incluso emplearla para consumo 
humano  o  reutilización.  Dentro  de  las  demás  tecnologías  disponibles,  el  almacenamiento  del  agua 
lluvia corresponde a una solución sostenible y descentralizada la cual puede evitar una gran cantidad 
de problemas ambientales generados por los excesos de agua lluvia. 
 
Existen 

diversas 

definiciones 

acerca 

de 

este 

tipo 

de 

práctica. 

Según 

[52], 

la 

retención/almacenamiento del agua lluvia es una tecnología empleada para recolectar y almacenar el 
agua  lluvia  de  los  techos  o  de  las  superficies  impermeables  para  uso  humano,  empleando  desde 
técnicas  simples  hasta  complejas  (de  ingeniería).  Para  [49],  el  almacenamiento  del  agua  lluvia 
corresponde  a  una  práctica  sostenible  que  es  capaz  de  suplir  el  agua  de  una  forma  mucho  más 
eficiente y que además es muy fácil de instalar y operar. Corresponde a la recolección y distribución 
del  agua  lluvia  de  los  techos  para  propósitos  humanos  y/o  ambientales.  Por  otro  lado,  según  el 
manual  de  almacenamiento  de  agua  lluvia  de  Texas  [53],  la  retención  de  agua  lluvia  es  la 
recolección,  transporte  y  almacenamiento  del  agua  lluvia  para  una  gran  cantidad  de  propósitos 
incluyendo  la  irrigación,  reuso  y  consumo  humano,  recarga  de  acuíferos  y  reducción  de  los 
volúmenes de escorrentía. Por otra parte, todas las fuentes consultadas afirman que existe evidencia 
arqueológica  que  permite  inferir  que  la  recolección  de  agua  lluvia  empezó  hace  aproximadamente 
4,000 años pues se han encontrado ruinas de cisternas. 
 
De  acuerdo  con  la  literatura,  las  ventajas  y  beneficios  más  importantes  de  los  sistemas  de 
almacenamiento/detención del agua lluvia se resumen a continuación [54, 55]:  
 

  Tienen  la  capacidad  de  proveer  agua  en  o  cerca  del  sitio  donde  se  necesita  o  es  usada, 

evitando así la necesidad de tener sistemas de distribución. 

 

  Reducen los volúmenes de escorrentía y las cargas de contaminantes que entran al sistema de 

drenaje reduciendo así los picos de caudal en eventos fuertes de lluvia y mejorando la calidad 
del agua. 

 

  Pueden constituir en una alternativa muy eficiente para el manejo del agua lluvia urbana para 

condiciones en donde evitar el empleo de superficies impermeables es imposible o el espacio 
es insuficiente (áreas altamente urbanizadas).  

 

  En la mayoría de casos, pueden ser operados y mantenidos por el mismo propietario. 

 

  La construcción de un sistema de almacenamiento de agua lluvia es relativamente sencilla y 

pueden cumplir casi cualquier requerimiento. 

 

  Reduce la erosión urbana. 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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  El  agua  recolectada  de  las  estructuras  existentes  (techos  y  superficie  impermeables)  es 

relativamente limpia y no requiere de tratamientos sofisticados debido a que se captura en la 
fuente. 
 

  Ayudan a reducir el pico de demanda en verano y por consiguiente retardan las expansiones 

de plantas de tratamiento existentes.  

 

  Pueden proveer de agua a la población en casos de emergencia o cuando se generen cortes del 

servicio de agua. 

 
De  acuerdo  con  la  literatura,  las  desventajas  y/o  limitaciones  más  importantes  de  los  sistemas  de 
almacenamiento/detención del agua lluvia se resumen a continuación [54, 55]: 
 

  Un sistema de almacenamiento de agua lluvia con baja capacidad, limita la cantidad de agua 

lluvia  que  puede  ser  retenida  y  por  lo  tanto  para  periodos  de  sequía  prolongados,  no 
representa  una  tecnología  confiable.  Incrementar  la  capacidad  de  almacenamiento,  aumenta 
los costos lo cual puede generar problemas en comunidades de bajos ingresos. 

 

  El almacenamiento de agua lluvia depende tanto de la frecuencia como de la cantidad de agua 

lluvia, y por lo tanto no constituye una fuente de agua confiable para sequías prolongadas. 

 

  La  capacidad  de  almacenamiento  del  sistema  necesita  estar  disponible  para  cuando  se 

presenta  un  evento  de  lluvia,  y  por  esto,  muchos  sistemas  pueden  resultar  ineficientes  para 
temporadas muy lluviosas. 

 

  Existe un gran número de consideraciones a la hora de ubicar un sistema de almacenamiento 

de agua lluvia, razón por la cual se puede limitar la viabilidad de esta técnica. 

 

  El agua puede contaminarse por excremento de animales y material orgánico proveniente de 

las hojas de los árboles. Igualmente pueden generar crecimiento de algas o mosquitos si no se 
lleva a cabo un adecuado mantenimiento. 

 

  Las  fugas  de  las  cisternas  subsuperficiales  pueden  generar  inestabilidades  del  terreno 

causando problemas estructurales. 

 

  El  almacenamiento  de  agua  lluvia  puede  generar  un  problema  si  se  requiere  para  consumo 

humano y no se tienen los sistemas de potabilización requeridos. 

 
La implementación de estos sistemas ha tenido un boom alrededor del mundo debido a las constantes 
y cada vez más seguidas sequías e inundaciones. Muchos gobiernos han establecido las regulaciones, 
estándares y guías para su instalación, operación y mantenimiento, e inclusive han establecido toda 
clase de incentivos para que la población los adopte [49]. En los países en vías de desarrollo, todavía 
no se encuentra bien regulado o la regulación que existe no es lo suficientemente clara para que se 
empiece a adoptar esta tecnología de forma masiva.  
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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3.2.  Componentes 

 
 
Típicamente  un  sistema  de  almacenamiento/detención  de  agua  lluvia  consiste  de  cuatro  elementos 
básicos:  el  área  de  captación,  el  sistema  de  recolección  y  transporte,  el  de  almacenamiento  y  el  de 
entrega o distribución. A nivel predial, un sistema de estos puede ser tan sencillo o complejo como se 
desee pero en general consta de estos componentes indispensables [54, 56]:  
 

1.   Área de Captación: Corresponde al área a la cual el agua lluvia cae (generalmente techos  y 

superficies  impermeables  como  pavimentos,  etc.).  El  techo  debe  ser  construido  con 
materiales no porosos y debe tener un drenaje eficiente. 
 

2.   Sistema de Recolección  y Transporte: Corresponde a la red de canales  y bajantes mediante 

los cuales se transporta el agua lluvia recolectada de los techos y demás superficies hacia la 
estructura de almacenamiento. Generalmente consiste en la conexión de una o más bajantes 
con las canaletas que recolectan el agua que drena de los techos, y se recomienda que sean 
de  aluminio  y  de  sección  transversal  circular.  El  tamaño  y  la  pendiente  de  las  canaletas  se 
diseñan  dependiendo  de  los  regímenes  de  lluvia  de  la  región  (en  el  numeral  3.4.  se 
profundiza en los aspectos de diseño). Un aspecto muy importante del sistema de recolección 
y  transporte  es  que  debe  considerar  dispositivos  de  pre  tratamiento  del  agua,  con  el  fin  de 
evitar que sedimentos, hojas, basura y ciertos contaminantes entren al almacenamiento. Estos 
dispositivos  deben  ser  muy  fáciles  de  mantener,  y  pueden  existir  o  no  dependiendo  del 
volumen  de  almacenamiento.  En  los  numerales  3.4.  y  7  se  profundiza  sobre  estos 
dispositivos, su diseño y sus consideraciones de operación y mantenimiento. Dentro de estos 
se encuentran: 

 

  Pantalla/filtro  para  hojas  (leaf  screen):  Pantalla  filtro  de  aberturas  grandes  a 

medianas que se coloca justo antes de la bajante y que evita que allí entren hojas y 
otros desechos de tamaño considerable. Deben ser limpiadas periódicamente para 
asegurar  su  buen  funcionamiento,  pues  si  este  no  se  realiza,  se  puede  taponar  el 
sistema evitando que el agua llegue al almacenamiento. 

 

  Desviador de primer lavado (first flush diverter): Tecnología empleada para evitar 

que  el  agua  lluvia  correspondiente  al  primer  lavado  entre  en  el  elemento  de 
almacenamiento. Este mecanismo puede reducir efectivamente contaminantes más 
pequeños  y correspondientes al  agua del  primer lavado, tales  como  polen, heces, 
etc. Requieren que sean manipulados después de cada evento de lluvia, al extraer 
manualmente  el  agua  retenida  del  primer  lavado,  y  de  esta  forma  asegurar  su 
eficiencia para el siguiente evento.  

 

  Tanques sedimentadores  (bafle tanks o roof washers):  Son  colocados justo antes 

de  que  el  agua  entre  en  el  sistema  de  almacenamiento  y  son  empleados  para 
sedimentar  y  filtrar  el  material  particulado  sobrante  del  agua  que  viene  de  las 
bajantes. Esta tecnología ayuda a que no se genere acumulación de sedimentos en 
el sistema de almacenamiento principal.  

 

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  Filtro de vórtice (vortex filter): Empleados para almacenamiento a gran escala, es 

decir  para  agua  recolectada  de  grandes  áreas  de  techo.  Funcionan  como 
sedimentadores y filtros y son más pequeños que los tanques sedimentadores.  

 

3.   Sistema de almacenamiento: Corresponde al tanque o la cisterna en la cual se va a almacenar 

el agua lluvia. Puede ser de distintos tamaños, formas, superficiales, subsuperficiales, más de 
uno, etc.  Es en esencia el elemento más importante y costoso de un sistema de recolección y 
almacenamiento  de  agua lluvia. Su capacidad puede variar  entre los  50  y 100,000  galones. 
Su  tamaño  es  diseñado  teniendo  en  cuenta  la  demanda  de  agua  y  tratamiento  de  la 
escorrentía que se le quiera dar. 

 

4.   Sistema de Entrega o Distribución: Corresponde al sistema mediante el cual se va a devolver 

el agua lluvia al sistema de alcantarillado (control de escorrentía) o mediante el cual se va a 
reutilizar  dentro  del  predio  (reuso).  Muchos  de  los  sistemas  de  entrega  requieren  de  una 
bomba  para  poder  llevar  el  agua  desde  la  estructura  de  almacenamiento  hasta  su  destino 
final, bien sea para consumo humano, irrigación o para el sistema de drenaje. Igualmente, se 
debe tener un mecanismo de desbordamiento (overflow mechanism) con el fin de evacuar el 
agua  lluvia  de  exceso  que  puede  ser  almacenada  en  el  almacenamiento.  Dicho  mecanismo 
consta de tubería(s) conectada(s) al almacenamiento con capacidad mayor o igual que la(s) 
de  entrada.  Asimismo,  se  puede  tener  un  sistema  de  tratamiento  o  purificación,  el  cual 
corresponde a los filtros y demás tratamientos necesarios en caso de que se requiera emplear 
el agua para consumo humano. 

 
En  la  siguiente  imagen  se  puede  apreciar  un  esquema  típico  acerca  de  un  sistema  de 
almacenamiento/detención del agua lluvia con cada uno de los componentes descritos anteriormente. 
 

 

Figura 3-1. Esquema típico de un sistema de almacenamiento/detención con cada uno de los componentes básicos (Adaptada 
de [53] 

 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Según  lo  anterior,  y  tal  como  lo  resume  el  documento  de  revisión  de  literatura  de  la  EPA  [57],  el 
almacenamiento o detención del agua lluvia básicamente se puede dividir en tres grandes áreas según 
su propósito: En primer lugar tiene como fin la reutilización, irrigación y consumo/reuso humano. En 
segundo lugar, la reducción de los volúmenes de escorrentía, picos de caudal con el fin de prevenir 
inundaciones. Y finalmente, para mejorar la calidad del agua, al reducir los contaminantes. A partir 
de  este  momento,  solo  se  va  a  hacer  énfasis  en  la  segunda  área,  es  decir  que  solo  se  va  a  analizar 
dicha técnica para la reducción de volúmenes de escorrentía y picos de caudal, pues este tema es el 
interés fundamental de este documento. 
 
El  almacenamiento/detención,  con el  fin de  reducir volúmenes  de  escorrentía  y picos de  caudal, es 
considerada  como  una  técnica  LID  (Low  Impact  Development)  para  el  manejo  sostenible  del  agua 
lluvia.  Al  retener  el  agua  lluvia  en  la  fuente,  estos  sistemas  (adoptados  masivamente)  ayudan  a 
reducir el volumen de agua que entra en el sistema de alcantarillado para cualquier evento de lluvia 
considerable,  ayudando  así  a  reestablecer  las  condiciones  hidrológicas  pre-urbanización  y  reducir 
impactos  negativos  como  inundaciones.  El  almacenamiento/detención  de  aguas  lluvias  a  nivel 
predial mediante estructuras o tecnologías puede ser de distintas formas: pasivo, activo, superficial y 
subsuperficial.  
 
En los siguientes numerales de este capítulo (3.3. – 3.4.), se discutirán las consideraciones y criterios 
de diseño más relevantes a la hora de implementar estos sistemas de almacenamiento de agua lluvia a 
nivel predial. 
 
 

3.3.  Consideraciones de Diseño 

 
 
Una gran cantidad de especificaciones y consideraciones deben ser tenidas en cuenta e influencian la 
forma  en  la  cual  los  sistemas  de  almacenamiento  de  agua  son  diseñados,  construidos,  operados  y 
mantenidos.  Los  siguientes  numerales  (3.3.1  a  3.3.3)  hacen  énfasis  precisamente  en  estos  aspectos 
que  son  importantes  al  momento  de  implementar  estas  tecnologías.  Deben  ser  adoptadas  como 
recomendaciones  y no constituyen el diseño como tal, pero aun así, deben ser consideradas para el 
diseño de las técnicas de almacenamiento de agua lluvia.  
 
 

3.3.1.  Condiciones del sitio 

 
En  cuanto  a  las  condiciones  del  sitio  en  el  cual  se  va  a  implementar  una  tecnología  para  el 
almacenamiento del agua lluvia, es necesario considerar los siguientes aspectos [56]: 
 

  Espacio disponible: Limitaciones de espacio son un problema muy raro en la implementación 

de sistemas de almacenamiento de agua lluvia si estos son considerados desde un principio en 
la  construcción.  Aun  así,  es  indispensable  que  el  sistema  de  retención  tenga  el  espacio 
suficiente para poder operar adecuadamente (mecanismo de desbordamiento). Las estructuras 
pueden  colocarse  adentro  o  afuera  de  las  construcciones  y  pueden  ser  superficiales, 
subsuperficiales o elevadas. 
 

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  Cimientos  de  los  establecimientos:  Se  debe  garantizar  que  los  desbordes  de  los  sistemas  de 

almacenamiento  se  diseñen  para  evitar  la  saturación  del  suelo  que  puedan  generar 
asentamientos  que  afecten  las  cimentaciones  de  la  estructura  adyacente.  Se  recomienda  que 
se ubiquen a 10 pies como mínimo de las estructuras.  

 

  Altura hidráulica requerida: La altura hidráulica requerida depende directamente del uso que 

se  le  quiera  dar  al  agua  almacenada.  Cuando  se  requiera  para  irrigación  de  jardines  o 
actividades afuera del establecimiento, el tanque debe ser ubicado un poco más arriba que el 
nivel del suelo. Cuando se requiera para uso interno (baños, lavandería, etc), el agua debe ser 
bombeada al interior a un tanque más pequeño el cual se encargará de suministrarla a presión. 
Si  se  requiere  menor  presión,  el  tanque  puede  ser  ubicado  encima  del  establecimiento  para 
que su abastecimiento funcione por gravedad. 

 

  Material  de  los  techos:  La  calidad  del  agua  para  almacenamiento  puede  depender  en  gran 

medida del material y de las condiciones del ADC, es decir de los techos. El agua almacenada 
de  ciertos  tipos  de  techos,  tales  como  de  asfalto,  grava,  pintados,  de  metal  galvanizado,  de 
metal de hoja o en general de cualquiera que contenga asbestos, puede traer consigo  ciertos 
metales u otros componentes tóxicos. En general no se debe almacenar el agua de este tipo de 
techos para asegurar la buena calidad y funcionamiento del sistema.  

 

  Nivel  freático:  Para  tanques  subterráneos,  es  fundamental  que  éstos  se  ubiquen  por  encima 

del  nivel  freático  para  evitar  infiltración    problemas  estructurales  del  mismo.  Para  casos  en 
los  cuales  es  inevitable  lidiar  con  el  nivel  freático,  es  indispensable  realizar  un  diseño 
estructural adecuado y tomar medidas de prevención estrictas.  

 

  Topografía del sitio: La topografía del sitio es un aspecto fundamental a la hora de ubicar un 

sistema de almacenamiento de agua lluvia, pues esta finalmente determina la energía y gran 
parte  de  las  características  hidráulicas  del  sistema.  Igualmente,  la  ubicación  del  tanque  y  la 
topografía  juegan  un  papel  muy  importante  en  la  cantidad  de  bombeo  necesario.  Ubicar  un 
tanque  en  un  sitio  bajo  puede  hacer  más  fácil  el  transporte  del  agua  desde  los  techos  hasta 
éste, pero puede requerir de un mayor bombeo. De la misma forma, ubicar un tanque en un 
sitio  elevado  puede  hacer  más  difícil  el  transporte  del  agua  desde  los  techos  hasta  éste 
(diámetros más grandes y pendientes más bajas), pero puede requerir de un menor bombeo. 

 

  Suelos: Los tanques de almacenamiento solo pueden ser colocados en los suelos propios del 

sitio o de acuerdo con las especificaciones técnicas del fabricante. La capacidad portante del 
suelo en el cual se va a ubicar un tanque debe ser tenida en cuenta para evitar asentamientos o 
fallas en el suelo, pues el peso de un tanque lleno es considerable y puede constituir en una 
carga  puntual  bastante  elevada.  Se  recomienda  que  para  tanques  subterráneos  grandes,  se 
construya una base de agregados o concreto para aumentar el área de contacto y que la carga 
se distribuya. 

 

  Área  de  drenaje  contribuyente:  El  área  de  drenaje  contribuyente  (ADC)  generalmente 

consiste  solo  en  los  techos  mediante  los  cuales  el  agua  escurre  y  llega  al  sistema  de 
almacenamiento. Áreas  de parqueo  y otro tipo de superficies impermeables  también pueden 
constituir el ADC, pero aspectos especiales de limpieza (sedimentadores, filtros, etc.) deben 
ser  tenidos  en  cuenta.  El  agua  proveniente  desde  el  ADC  debe  llegar  a  la  estructura  de 

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retención  mediante  tuberías  o  canaletas,  y  no  por  medio  de  otras  superficies  que  puedan 
incrementar los índices de contaminación del agua. 

 

  Calidad del agua lluvia: Se debe considerar la calidad del agua lluvia del sitio en el cual se 

pretende instalar un sistema de almacenamiento, puesto que ciertas condiciones como el pH 
pueden afectar la funcionalidad del mismo.  

 

  Interferencia  con  elementos  subterráneos:  Cuando  se  va  a  ubicar  un  tanque  de 

almacenamiento,  es  indispensable  que  se  tengan  en  cuenta  los  posibles  elementos 
estructurales y no estructurales que se encuentran debajo del suelo. Dichos elementos deben 
ser evitados y aislados durante la ubicación del tanque para evitar un posible desastre. 

 

  Carga vehicular: Se debe tener especial cuidado cuando se ubican tanques de almacenamiento 

subterráneo en lugares en los cuales puede existir una carga vehicular. Es necesario tener en 
cuenta estas cargas para evitar que el sistema colapse a mediano-largo plazo.  

 
 

3.3.2.  Usos del agua lluvia 

 
Según  lo  anterior,  y  tal  como  lo  resume  el  documento  de  revisión  de  literatura  de  la  EPA  [57],  el 
almacenamiento o detención del agua lluvia básicamente se puede dividir en tres grandes áreas según 
su propósito: En primer lugar tiene como fin la reutilización, irrigación y consumo/reuso humano. En 
segundo lugar, la reducción de los volúmenes de escorrentía, picos de caudal con el fin de prevenir 
inundaciones. Y finalmente, para mejorar la calidad del agua, al reducir los contaminantes. Entonces, 
antes de implementar un sistema de almacenamiento de agua lluvia es fundamental especificar el uso 
que se le quiere dar, pues esta decisión dictaminará el tren de diseño a emplear en las futuras etapas 
del proyecto. 
 
 

3.3.3.  Objetivos de diseño y configuraciones 

 
Muchas variaciones pueden ser tenidas en cuenta a la hora de implementar un sistema de retención 
de  agua  lluvia  bien  sea  para  suplir  demanda  interna  o  para  controlar  la  escorrentía  urbana.  En 
general,  la  literatura  plantea  tres  posibles  configuraciones  básicas  para  ser  tenidas  en  cuenta 
dependiendo  de  las  prioridades  o  necesidades  que  se  requieran.  Es  importante  aclarar  que  dichas 
configuraciones  están  basadas  en  el  uso  que  se  le  quiera  dar  al  agua  almacenada:  de  consumo 
interno, externo y/o reducción de la escorrentía. Consumo interno hace referencia a la utilización del 
agua  dentro  del  establecimiento,  es  decir  para  actividades  como  lavandería,  baño,  e  inclusive 
consumo directo. Consumo externo significa la utilización del agua lluvia para actividades fuera del 
establecimiento  tales  como  lavado  de  carros  o  irrigación  de  jardines.  Control  o  reducción  de  la 
escorrentía  hace  referencia  a  alivios  al  sistema  de  drenaje.  A  continuación  se  presentan  dichas 
configuraciones [56]: 
 
Configuración Sistema 1: Consumo completo interno con consumo externo opcional 
 
La  primera  configuración  hace  referencia  al  uso  del  agua  para  consumo  completo  interno  y  uso 
externo opcional. Debido a que no existe un uso para control de la escorrentía  irrigación, el diseño 

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debe solo centrarse en el abastecimiento interno del establecimiento, es decir que debe ser equipado 
con bombas o tanques de presión de ser necesario.  
 

 

Figura 3-2. Configuración sistema 1: Consumo completo interno con consumo externo opcional (Fuente: [56]) 

 
 
Configuración  Sistema  2:  Consumo  parcial  externo  con  reducción  y  control  completo  de  la 
escorrentía 
 
La segunda configuración hace referencia al uso del agua para consumo parcial externo y uso para la 
reducción  y  control  de  la  escorrentía.  Las  tasas  de  entrada  y  salida  del  tanque  deben  ser  diseñadas 
basadas en las propiedades de infiltración, área superficial  y la capacidad de las demás alternativas 
circundantes del control de escorrentía. Esta configuración también sirve como facilidad de despensa 
de agua, para temporadas en las cuales no haya irrigación o consumo externo. En este orden de ideas, 
el  tanque  debe  proveer  algún  nivel  mínimo  de  almacenamiento  y  reuso,  acompañado  de  un 
mecanismo de desbordamiento apropiado. En el numeral 3.4 se profundiza en los aspectos de diseño 
concernientes a los tanques de almacenamiento.  
 
 
Configuración  Sistema  3:  Consumo  completo  interno,  consumo  parcial  externo  con  reducción  y 
control parcial de la escorrentía 
 
La  tercera  configuración  hace  referencia  al  uso  del  agua  para  consumo  completo  interno,  uso  del 
agua para consumo parcial externo y uso para el control parcial de la escorrentía. El control parcial 

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de la escorrentía se lleva a cabo en los meses en los cuales no se requiere irrigación para obtener un 
mayor espacio de almacenamiento.  
 

 

Figura 3-3. a) Configuración sistema 2: Consumo parcial externo con reducción y control completo de la escorrentía (Fuente: 
[56]), b) Configuración sistema 3: Consumo completo interno, consumo parcial externo con reducción y control parcial de la 
escorrentía (Fuente: [56]) 

 
 
Los tanques o cisternas prefabricadas típicamente tienen capacidades que varían entre 250 a 100,000 
galones. En general existen tres configuraciones básicas empleadas para suplir las necesidades de las 
3 configuraciones del sistema mostradas anteriormente. Estas se muestran a continuación [56, 58]: 
 
Configuración Tanque 1: 
 
La  primera  configuración  reserva  la  máxima  capacidad  de  almacenamiento  del  tanque  para 
propósitos de reutilización y consumo, es decir que maximiza el volumen disponible asociado con el 
volumen de tratamiento (T

V

) y el volumen empleado para suplir la demanda. El objetivo principal es 

el de mejorar la calidad del agua para consumo. Un mecanismo de desbordamiento es instalado para 
casos de emergencia cerca del borde superior del tanque, dejando un pequeño volumen adicional por 
encima de este para casos en los cuales el nivel incremente mucho durante un evento prolongado de 
lluvia.  
 
Configuración Tanque 2: 
 
La  segunda  configuración  de  tanque  es  bastante  similar  a  la  primera,  pero  incluye  un  pequeño 
orificio  situado  debajo  del  mecanismo  de  desbordamiento  para  proveer  mayor  control  ante  los 

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eventos de lluvia. Este mecanismo crea un nuevo volumen adicional dedicado para la detención  del 
volumen de escorrentía generada ante un evento de lluvia, es decir para mitigación de inundaciones y 
protección  del  sistema  de  drenaje.  Debido  a  que  este  orificio  más  pequeño  limita  las  tasas  de 
descarga, lo cual depende del almacenamiento ubicado por encima de éste, mucho menos volumen es 
disponible  para  reutilización  y  consumo  humano.  Es  decir  que  esta  configuración  es  una 
combinación  entre  el  volumen  dedicado  a  la  mitigación  de  la  escorrentía,  y  el  volumen  destinado 
para reutilización y consumo humano. 
 
En la siguiente figura se pueden apreciar dos esquemas que caracterizan la configuración de tanque 1 
y configuración de tanque 2 respectivamente descritas anteriormente. 
 

 

Figura 3-4. a) Esquema configuración tanque 1 (Fuente: [58]), b) Esquema configuración tanque 2: (Fuente: [58]) 

 
 
Configuración Tanque 3: 
 
Esta  configuración  es  bastante  similar  a  la  anterior,  pero  hace  que  se  mantenga  un  constante  nivel 
dentro  del  sistema.  Dicho  nivel  es  facilitado  mediante  un  orificio  más  pequeño  ubicado  muy  cerca 
del fondo del tanque y el agua que por allí sale, puede ser desviada hacia una segunda alternativa de 
control de escorrentía (tal como un jardín o zanja de infiltración). El propósito de este mecanismo es 
permitir que cierta parte de la escorrentía se infiltre en el suelo y llegue al nivel freático, reduciendo 
de esta forma el volumen ocupado en el tanque y el volumen que llega al sistema de drenaje ante un 
evento intenso de lluvia. Esta última configuración es útil para casos en los cuales la demanda no es 
suficiente para drenar niveles de agua en el  tanque  entre  eventos  de lluvia. Es igualmente útil  para 
sitios que emplean el agua almacenada para irrigación durante parte del año y que no tienen otro tipo 
de uso para la otra parte del año. En la siguiente figura se puede apreciar un esquema que caracteriza 
la configuración de tanque 3 descrita anteriormente. 
 
 

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Figura 3-5. Esquema configuración tanque 3 (Fuente: [56]) 

 
 
 

3.4.  Criterios de Diseño 

 
 
En este numeral, se van  a analizar los parámetros, criterios y el tren de diseño que se tiene que tener 
en cuenta para la implementación de un sistema de retención/almacenamiento de agua lluvia. Debido 
a lo anterior, es necesario analizar cada componente por separado. Recordando del numeral 3.2, los 
componentes  básicos de  estos sistemas  son: área de captación,  sistema de recolección  y transporte, 
sistema de almacenamiento y sistema de entrega o distribución.  
 
 

3.4.1.  Área de captación 

 
El área de captación corresponde al área a la cual el agua lluvia cae (generalmente techos). El área de 
captación  generalmente  consiste  solo  en  los  techos  mediante  los  cuales  el  agua  escurre  y  llega  al 
sistema  de  almacenamiento.  Áreas  de  parqueo  y  otro  tipo  de  superficies  impermeables  también 
pueden constituir el ADC, pero aspectos especiales de limpieza (sedimentadores, filtros, etc.) deben 
ser tenidos en cuenta. El agua proveniente desde el área de captación debe llegar a la estructura de 
retención mediante tuberías o canaletas, y no por medio de otras superficies que puedan incrementar 
los índices de contaminación del agua.  
 
Por otro lado, la calidad del agua para almacenamiento puede depender en gran medida del material 
y de las condiciones del área de captación, es decir de los techos. El agua almacenada de ciertos tipos 
de techos, tales como de asfalto, grava, pintados, de metal galvanizado, de metal de hoja o en general 
de  cualquiera  que  contenga  asbestos,  puede  traer  consigo  ciertos  metales  u  otros  componentes 

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tóxicos.  En  general  no  se  debe  almacenar  el  agua  de  este  tipo  de  techos  para  asegurar  la  buena 
calidad y funcionamiento del sistema. 
 
Lo  más  importante  es  poder  cuantificar  el  agua  lluvia  que  puede  ser  capturada  por  el  área  de 
captación. Según [53], de una superficie estándar de un área de captación, se recolectan 0.62 galones 
por cada pie cuadrado, equivalente a 25.27 litros por metro cuadrado. De todas formas, la literatura 
consultada  recomienda  emplear  el  método  racional  para  su  estimación.  Lo  que  es  indispensable 
conocer  es  el  régimen  promedio  anual  de  lluvia  del  sitio  en  el  cual  se  planea  implementar  el 
almacenamiento. El cálculo del agua capturada por el área de captación es sencillo [54]:  
 

                

  
En donde ac corresponde al agua capturada (L/año), p a la precipitación promedio anual (mm/año), 
AC al área de captación del sistema (m²) y R al coeficiente de escorrentía del material del cual está 
fabricada el área de captación (-).  
 
Es  importante  mencionar  que  el  área  de  captación  no  corresponde  a  todo  el  techo,  sino  solo  a  la 
fracción conectada al sistema de almacenamiento, es decir conectada al sistema de canaletas-bajantes 
que finalmente termina en la estructura de detención. A continuación se muestra un esquema general 
de un área de captación típica (techo) con su área contribuyente. 
 

 

Figura 3-6. Esquema general de un área de captación típica (techo) con su área contribuyente respectiva. (Adaptada de: [54]) 

 
El coeficiente de escorrentía (R) es la cantidad de agua que efectivamente escurre (o se transforma en 
escorrentía) de una superficie. Por ejemplo un coeficiente de escorrentía de 0.8 significa que el 80% 
del agua que efectivamente cayó en una superficie se convirtió en escorrentía, y el 20% restante se 
quedó en la superficie. Superficies metálicas con pendientes más pronunciadas tienen un coeficiente 
de escorrentía mayor que superficies fabricadas en concreto y con una pendiente menos pronunciada. 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Igualmente,  la  evaporación  en  la  superficie  también  afecta  el  coeficiente  de  escorrentía.  A 
continuación  se  presentan  algunos  de  los  coeficientes  de  escorrentía  según  distintos  materiales  y 
áreas de captación, y que se pueden emplear para calcular el agua capturada. 
 

Tabla 3-1. Algunos coeficientes de escorrentía según distintos materiales y áreas de captación (Adaptada de: [54]) 

Type of Catchment 

Coefficients 

Roof Catchments 

Tiles 

0.8 - 0.9 

Corrugated metal sheets 

0.7 - 0.9 

Ground Surface Coverings 

Concrete 

0.6 - 0.8 

Brick pavement 

0.5 - 0.6 

Untreated ground catchments 

Soils on slopes less than 10% 

0.1 - 0.3 

Rocky natural catchments 

0.2 - 0.5 

 
El área de captación (AC) depende de la geometría de la superficie (largo y ancho) y del ángulo de 
inclinación de la misma. Si el área de captación es prácticamente plana, no es necesario hacer ningún 
ajuste por inclinación, y por lo tanto se calcula solamente con los parámetros geométricos. Si el área 
no  es  simétrica,  es  necesario  dividirla  en  partes  a  las  cuales  sea  más  fácil  determinarles  el  área  y 
sumarlas todas al  final.  Si  por el  contrario, el  área de captación tiene una pendiente pronunciada o 
detectable, es necesario ajustarla de acuerdo con el ángulo de inclinación.  
 
En ciertos manuales y guías acerca del almacenamiento de agua lluvia se encuentra más detallado el 
procedimiento de cálculo empleado para determinar el agua capturada por un área de captación en un 
sistema  de  estos  [54,  53,  56].  Igualmente,  se  puede  emplear  el  método  desarrollado  por  la  NRCS 
(National Resources Conservation Service) o el método racional modificado para calcular volúmenes 
y caudales de escorrentía [59, 60, 61]. 
 
 

3.4.2.  Sistema de recolección y transporte 

 
El  sistema  de  recolección  y  transporte  corresponde  a  la  red  de  canaletas  y  bajantes  mediante  los 
cuales se transporta el agua lluvia recolectada de los techos y demás superficies hacia la estructura de 
almacenamiento. Generalmente consiste en la conexión de una o más bajantes con las canaletas que 
recolectan  el  agua  que  drena  de  los  techos.  El  tamaño  y  la  pendiente  de  las  canaletas  se  diseñan 
dependiendo  de  los  regímenes  de  lluvia  de  la  región  y  del  área  de  captación.  En  la  Figura  3-7  se 
ilustra un ejemplo típico de un sistema de recolección y transporte y un esquema general de este tipo 
de sistema conformado por canaletas y bajantes. 
 

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Figura  3-7.  a)  Ejemplo  típico  de  un  sistema  de  recolección  y  transporte

7

,  b)  esquema  general  de  un  sistema  de  recolección  y 

transporte conformado por canaletas y bajantes.

8

 

 
Las  canaletas  y  bajantes  pueden  ser  fabricadas  en  una  gran  cantidad  de  materiales  pero  el  más 
empleado  es  el  policloruro  de  vinilo  (PVC)  seguido  por  el  metal  galvanizado  debido  a  que  no  se 
degeneran y aseguran la buena calidad del agua transportada. No deben existir zonas planas en donde 
se  genere  estancamiento,  pues  eso  puede  generar  crecimiento  de  mosquitos  y  algas.  Las  canaletas 
deben  tener  una  pendiente  dirigida  hacia  la  estructura  de  almacenamiento  y  ésta  debe  ser  igual  o 
mayor  que  un  centímetro  por  metro,  es  decir  mayor  o  igual  que  una  pendiente  del  1%.  El  tamaño 
(ancho)  de  las  canaletas  y  bajantes  se  diseñan  dependiendo  del  área  de  captación  correspondiente. 
Los  manuales  [62,  54],  recomiendan  la  siguiente  guía  (basada  en  estudios  científicos)  para 
determinar el tamaño de estas estructuras dependiendo del área de captación. 
 

Tabla 3-2. Guía para el dimensionamiento de canaletas y bajantes dependiendo del área de captación (Adaptada de: [62]) 

Roof Area (m²)            

Served by one gutter 

Gutter width (mm) 

Minimum diameter           

of downpipe (mm) 

17 

60 

40 

25 

70 

50 

34 

80 

50 

46 

90 

63 

66 

100 

63 

128 

125 

75 

208 

150 

90 

 
Un  aspecto  muy  importante  del  sistema  de  recolección  y  transporte  es  que  debe  considerar 
dispositivos de pre tratamiento del agua, con el fin de evitar que sedimentos, hojas, basura y ciertos 
contaminantes  entren  al  almacenamiento.  Estos  dispositivos  deben  ser  muy  fáciles  de  mantener,  y 

                                                 

7

 Imagen extraída de la red. Disponible en línea en: http://www.rain-gutter-guide.com/gutter-downspouts.html. 

Consultada el 6 de diciembre del 2013. 
 

8

 Imagen extraída de la red. Disponible en línea en:  http://www.todaysfacilitymanager.com/2010/02/new-product-flash-

roll-formed-downspouts-by-mbci. Consultada el 6 de diciembre del 2013. 

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pueden  existir  o  no  dependiendo  del  volumen  de  almacenamiento.  En  el  Capítulo  8  se  profundiza 
sobre sus consideraciones de operación y mantenimiento. Dentro de estos se encuentran: 
 
Pantallas/filtros para hojas y desechos (leaf-debris screens):
 Pantallas filtro de aberturas grandes a 
medianas  que  se  coloca  justo  antes  de  la(s)  bajante(s)  y  que  evita  que  allí  entren  hojas  y  otros 
desechos  de  tamaño  considerable.  Deben  ser  limpiadas  periódicamente  para  asegurar  su  buen 
funcionamiento, pues si este no se realiza, se puede taponar el sistema evitando que el agua llegue al 
almacenamiento. 
 
Pantallas de desechos/vectores (debris/vectors screens): Pantallas filtro de aberturas muy pequeñas 
que  se  coloca  justo  antes  del  elemento  de  almacenamiento  y  en  todas  las  salidas  del  mismo  y  que 
evita que allí entren desechos de menor tamaño y mosquitos. 
 
En la  Figura  3-8 a) se  muestra un esquema  general  de una pantalla/filtro ubicada  justo antes de  un 
elemento de almacenamiento, b) un ejemplo típico de una pantalla/filtro de hojas y desechos ubicada 
en  una  canaleta  y  c)  un  ejemplo  típico  de  una  pantalla/filtro  de  desechos  y  vectores  ubicada  en  el 
interior de un tanque de retención. 
 

 

Figura  3-8.  a)  Esquema  de  una  pantalla/filtro  ubicada  antes  de  un  elemento  de  almacenamiento  (Fuente:  [54]),  b)  ejemplo 
típico de una pantalla/filtro de hojas y desechos ubicada en una canaleta

9

 y c) ejemplo típico de una pantalla/filtro de desechos 

y vectores ubicada en el interior de un tanque de retención.

10

 

 
En  general,  las  pantallas  evitan  que  entren  nutrientes  dentro  del  sistema  de  almacenamiento  que 
puedan alimentar bacterias y otro tipo de microorganismos, los cuales si no consiguen suplementos, 
se empiezan a erradicar en un periodo entre 2 y 20 días. Una pantalla/filtro debe ser durable y fácil 
de  remover  y  limpiar.  Las  mayormente  empleadas  corresponden  a  aquellas  hechas  de  metal 
inoxidable  o  de  malla  sintética.  Igualmente,  se  han  empleado  filtros  finos  para  remover  los 
sedimentos  más  pequeños  que  pueden  generar  sedimentación  o  suspensión  dentro  del  sistema  de 
almacenamiento. También se ha demostrado que remueven efectivamente las bacterias. Son hechos 

                                                 

9

 Imagen extraída de la red. Disponible en línea en: http://www.finehomebuilding.com/item/13149/simple-screen-gutter-

guards-better-than-pro-installed-systems-and-way-cheaper. Consultada el 9 de diciembre del 2013. 
 

10

 Imagen extraída de la red. Disponible en línea en: http://www.lawrence.com/weblogs/subversive-

cultivation/2009/apr/13/rain-barrels/. Consultada el 9 de diciembre del 2013. 

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de  grava,  arena  y  filtros  sintéticos.  Aun  así,  para  una  lluvia  tropical  los  filtros  finos  no  resultan 
efectivos, pues los caudales en un techo llegan a ser de 1.5 L/s, los cuales impiden el funcionamiento 
de los mismos. 
 
Desviador de primer lavado (first flush diverter): Tecnología empleada para evitar que el agua lluvia 
correspondiente  al  primer  lavado  entre  en  el  elemento  de  almacenamiento.  Este  mecanismo  puede 
reducir  efectivamente  contaminantes  más  pequeños  y  correspondientes  al  agua  del  primer  lavado, 
tales como polen, heces, etc.  
 
Los desviadores de primer lavado funcionan al canalizar el primer lavado (el agua que inicialmente 
escurre  por  el  sistema  de  transporte)  en  una  bajante  adicional,  conectada  a  la  bajante  principal  del 
sistema  de  transporte.  Allí,  queda  almacenada  el  agua  correspondiente  al  primer  lavado,  y  una  vez 
ésta  se  llene,  el  agua  adicional  sigue  fluyendo  hacia  la  estructura  de  almacenamiento.  En  la  parte 
inferior del desviador, debe existir un grifo o una salida que permita drenar el agua retenida después 
de  cada  evento  de  lluvia.  De  esta  forma,  se  mejora  la  calidad  del  agua  almacenada,  pues  es  bien 
sabido que el agua del primer lavado trae consigo bastantes contaminantes y de un tamaño tal que no 
son  retenidos  por  las  pantallas  o  filtros.  En  la  Figura  3-9  a)  se  muestra  un  esquema  general  de  un 
desviador  de  primer  lavado  junto  con  sus  componentes,  y  b)  un  ejemplo  típico  de  este  tipo  de 
tecnología aplicado a un caso real.  
 

 

Figura  3-9.  a)  Esquema  general  de  la  ubicación  y  componentes  de  un  desviador  de  primer  lavado  (Adaptada  de:  [62]),  b) 
ejemplo típico de un desviador de primer lavado (Fuente: [63]). 

 
Diversos diseños  y referencias pueden ser encontrados en la literatura acerca de los desviadores de 
primer  lavado,  sedimentadores    y  filtros  pre-almacenamiento  para  sistemas  de  retención  de  agua 
lluvia. Sin embargo, muchos de estos son raramente empleados en la práctica, porque resultan muy 
difíciles  de  instalar  y/o  mantener.  Debido  a  lo  anterior,  la  mayoría  de  manuales  y  guías  para  el 
almacenamiento de agua lluvia a nivel predial recomiendan básicamente dos  desviadores de primer 
lavado [53, 62]: el de tubo vertical y el de tubo vertical con válvula de bola.  
 
El  desviador  de  primer  lavado  más  sencillo  corresponde  al  de  tubo  vertical.  El  desviador 
(generalmente de 6 a 8 pulgadas de diámetro) se llena inicialmente del agua de primer lavado, para 

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luego  permitir  que  el  agua  proveniente  del  sistema  de  recolección  entre  en  el  tanque  de 
almacenamiento.  Usualmente,  debe  ser  drenado  después  de  cada  evento  de  lluvia  para  evacuar  el 
agua que  allí  queda, bien sea mediante un  grifo  o una abertura muy pequeña. El mantenimiento  se 
efectúa al retirar y limpiar el cubrimiento de PVC y debe ser realizado continuamente. En el Capítulo 
7 se profundiza más acerca de su operación y mantenimiento.  
 
El desviador de primer lavado de tubo vertical con válvula de bola es una variación del anterior. En 
esencia  funciona  bajo  el  mismo  mecanismo,  con  la  diferencia  de  que  en  este  caso,  existe  una  bola 
flotante  que  sella  la  cámara  del  primer  lavado  una  vez  ésta  se  encuentre  totalmente  llena.  De  esta 
forma se evita completamente cualquier tipo de mezcla entre el agua que va a ir al almacenamiento y 
aquella  que  fue  retenida  en  el  primer  lavado.    Igualmente,  debe  contener  un  mecanismo  de  salida 
(grifo o abertura) que debe ser operado después de cada evento de lluvia para vaciar la cámara. 
 
En  la  Figura  3-10  a)  y  b)  se  pueden  apreciar  los  esquemas  generales  de  un  desviador  de  primer 
lavado  típico  y  uno  de  válvula  de  bola  respectivamente.  En  la  c)  se  observa  un  esquema  con  el 
funcionamiento  de  un  desviador  de  primer  lavado  con  válvula  de  bola,  el  cual  se  explicó 
anteriormente. 
 

 

Figura 3-10. a) Desviador de primer lavado de tubo vertical (Fuente: [53]), b) desviador de primer lavado de tubo vertical con 
válvula de bola (Fuente: [53]), c) esquema del funcionamiento de un desviador de primer lavado de tubo vertical con válvula de 
bola (Adaptada de: [54]). 

 
 
La  literatura  varía  en  cuanto  a  la  cantidad  de  agua  lluvia  a  desviar  mediante  esta  estructura.  El 
periodo  seco  antecedente,  la  cantidad  de  desechos  y  el  área  de  captación  son  todas  variables 
importantes para conocer este volumen. Existen estudios que afirman que deben desviarse 10 galones 
de agua lluvia por  cada  1,000 pies  cuadrados de  área de captación,  o el  equivalente a 38 litros por 
cada 93 metros cuadrados. Otros indican que éste volumen debe estar entre 13 y 49 galones por cada 
1,000 pies cuadrados de techo, o el equivalente entre 50 y 185 litros por cada 93 metros cuadrados. 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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La principal explicación de por qué existen tantas variaciones con respecto al agua lluvia a desviar, 
se centra en la cantidad  de parámetros  que  están involucrados  y a la complejidad de su  estimación 
[53].  Por  ejemplo  otros  factores  importantes  para  su  cálculo  serían:  intensidad  de  la  lluvia, 
inclinación  del  techo,  el  tiempo  entre  eventos  de  lluvia  y  la  naturaleza  de  los  contaminantes  y 
desechos.  Es  por  todo  lo  anterior  que  la  mayoría  de  manuales  y  guías  para  el  almacenamiento  del 
agua  lluvia  recomiendan  desviar  entre  uno  y  dos  galones  por  cada  100  pies  cuadrados  o  el 
equivalente entre 4 y 8 litros por cada 9.3 metros cuadrados de área de captación.  
 
Aun  así,  es  posible  calcular  el  volumen  de  agua  que  necesita  ser  desviado  mediante  estos 
mecanismos  [62,  54].  Se  parte  de  la  premisa  de  que  se  necesitan  0.5  mm  de  lluvia  en  un  área  de 
captación para remover o lavar los desechos y contaminantes del mismo. Igualmente se supone que 
el  área  de  captación  ya  fue  calculada  como  se  ilustró  en  el  numeral  3.4.1.  Entonces,  el  volumen  a 
desviar se calcula mediante la siguiente ecuación: 
 

 

 

        

   

 

 
en donde  V

d

 corresponde al  volumen  a desviar en litros,  AC  al  área de captación  en m²  y  P

min

  a  la 

profundidad  mínima  para  efectuar  un  lavado  de  contaminantes  en  mm.  Este  último  valor  se  puede 
adoptar  como  de  5  mm.  Igualmente,  es  necesario  calcular  la  longitud  de  la  tubería  vertical  o  de  la 
cámara de primer lavado. Para esto, es necesario dividir el volumen a desviar (V

d

) entre la sección 

transversal  de  dicha  cámara  o  tubería,  que  se  supone  como  conocida  (valor  suministrado  por  el 
fabricante),  u  obtenido  como  se  especificó  en  la  Tabla  3-2  si  se  emplea  la  misma  bajante.  De  esta 
forma, la longitud se calcula mediante la siguiente expresión: 
 

 

 

 

 

 

             

 

 

 

 
en donde L

d

 corresponde a la longitud de la tubería vertical del desviador en metros, r

d

 al radio de la 

tubería, cámara o bajante y 0.001 a un factor de conversión de unidades. La anterior ecuación puede 
ser  útil  para  determinar  la  cantidad  de  cámaras  de  primer  lavado  son  necesarias  en  caso  de  que  el 
volumen de agua a desviar sea mayor para la capacidad de uno solo. 
 
Tanques  sedimentadores  (baffle  tanks  o  roof  washers):  Son  colocados  justo  antes  de  que  el  agua 
entre  en  el  sistema  de  almacenamiento  y  son  empleados  para  sedimentar  y  filtrar  el  material 
particulado  sobrante  del  agua  que  viene  de  las  bajantes.  Esta  tecnología  ayuda  a  que  no  se  genere 
acumulación  de  sedimentos  en  el  sistema  de  almacenamiento  principal  y  son  empleadas  más  que 
todo en sistemas que requieren de una mayor capacidad de almacenamiento. 
 
En la  Figura  3-11 a) se  puede apreciar  el  esquema típico de un tanque sedimentador que se coloca 
justo  antes  de  la  estructura  de  almacenamiento  y  b)  otro  tipo  de  tanque  sedimentador  que  además 
filtra el agua antes de que entre al elemento de retención (roof washer).  
 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         55 

 

 

Figura 3-11. a) Esquema típico de un tanque sedimentador colocado antes del elemento de almacenamiento (Fuente: [54]), b) 
esquema típico de otro tipo de tanque sedimentador empleado (roof washer) que además posee filtro (Fuente: [53]). 

 
Este  tipo  de  tecnologías  vienen  en  su  mayoría  prefabricadas  y  por  lo  general  dependen  del  agua 
lluvia capturada, la cual a su vez depende del área de captación y régimen de lluvia de la región. Por 
ejemplo, los tanques sedimentadores anteriores pueden operar para áreas de captación entre los 1,500 
y 3,500 pies cuadrados o el equivalente entre 140 y 325 metros cuadrados. Para áreas de captación 
mayores a estas, se requiere efectuar un diseño propio. 
 
Filtro/sedimentador  de  vórtice  (vortex  filter):  Empleados  para  almacenamiento  a  gran  escala,  es 
decir para agua recolectada de grandes áreas de techo. Funcionan como sedimentadores y filtros, son 
más pequeños que los tanques sedimentadores pero son colocados en conjunto para que su efecto sea 
mayor. 
 

 

Figura 3-12. a) Instalación típica de un filtro/sedimentador de vórtice (Fuente: [56]), b) interior de un filtro/sedimentador de 
vórtice (Fuente: [56]). 

 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Al igual que los tanques sedimentadores, este tipo de tecnologías vienen en su mayoría prefabricadas 
y por lo general dependen del agua lluvia capturada, la cual a su vez depende del área de captación y 
régimen  de  lluvia  de  la  región.  Son  empleados  más  que  todo  para  almacenamiento  subsuperficial 
mediante celdas. En el Capítulo 6 se profundiza en este tipo de tecnologías.  
 
 

3.4.3.  Sistema de almacenamiento 

 
El sistema de almacenamiento corresponde al tanque o cisterna en la cual se va a almacenar el agua 
lluvia. Puede ser de distintos tamaños, formas, superficiales, subsuperficiales, numeroso, etc.  Es en 
esencia  el  elemento  más  importante  y  costoso  de  un  sistema  de  recolección  y  almacenamiento  de 
agua  lluvia.  Su  capacidad  puede  variar  entre  los  50  y  100,000  galones.  Su  tamaño  es  diseñado 
teniendo  en  cuenta  la  demanda  de  agua  y  tratamiento  de  la  escorrentía  que  se  le  quiera  dar.  En  el 
Capítulo 5 se va a profundizar en lo referente a los materiales, tamaños  y distintas configuraciones 
que  los  tanques  o  cisternas  de  almacenamiento  pueden  tener  con  sus  respectivas  ventajas  y 
desventajas. A continuación se van a analizar los criterios de diseño más importantes para cualquier 
tipo de sistema de almacenamiento de agua lluvia y algunos de sus cálculos. 
 
Los  tanques  de  almacenamiento  por  lo  general  son  definidos  dependiendo  de  su  material,  tamaño, 
localización  (superficiales  o  sub  superficiales).  Para  casos  en  los  cuales  se  diseña  teniendo  como 
prioridad  el  control  de  la  escorrentía  y  volúmenes  de  lluvia,  es  útil  desagregar  el  volumen  total  de 
una estructura de detención en cuatro volúmenes incrementales: volumen muerto, volumen asociado 
con el de tratamiento (T

V

), volumen asociado con la mitigación de inundaciones y alivio al sistema 

de  drenaje,  y  volumen  de  desbordamiento.  Dichos  volúmenes  son  acomodados  y  diseñados 
dependiendo  del  sitio  y  del  propósito  del  sistema,  pero  el  volumen  total  de  almacenamiento 
corresponderá a la suma de todos. A continuación se describe cada uno de ellos [56, 58]: 
 

  Volumen  muerto:  corresponde  al  volumen  que  necesita  ser  preservado  para  los  sistemas  de 

bombeo, para que éstos puedan funcionar de una manera adecuada y previniendo que operen 
en seco. El espacio entre dicho nivel y el fondo del tanque determinará el volumen muerto y 
debe ser tenido en cuenta en el diseño.  

 

  Volumen  asociado  con  el  de  tratamiento  (T

V

):  corresponde  al  volumen  destinado  para  el 

reuso  tanto  interno  como  externo.  Si  no  se  tiene  como  propósito  el  autoabastecimiento  de 
agua, este volumen se juntará con el asociado con la mitigación de inundaciones y alivio del 
sistema  de  drenaje.  Incluido  en  el  diseño  de  este  volumen,  se  encuentra  el  nivel  del  agua 
asociado con el inicio de cada evento de lluvia.  

 

  Volumen  asociado  con  la  mitigación  de  inundaciones  y  alivio  al  sistema  de  drenaje:  Este 

volumen es opcional, si se tiene como propósito, además del autoabastecimiento y control de 
escorrentía, controlar el agua lluvia de exceso para eventos muy intensos o de larga duración. 
Este volumen se diseña con base en el espacio comprendido entre el pequeño orificio situado 
debajo del mecanismo de desbordamiento (ver configuración tanque 2) y el orificio destinado 
al desbordamiento.  

 

  Volumen  de  desbordamiento:  este  volumen  es  empleado  para  reservar  espacio  ante  los 

eventos fuertes e intensos de lluvia que van a salir por el mecanismo de desbordamiento, con 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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el  fin  de  que  el  sistema  no  se  inunde.  Dicho  volumen  es  definido  mediante  el  espacio 
comprendido entre el orificio de desbordamiento y el tope del tanque. Dentro de este espacio 
estará  comprendido  el  nivel  máximo  para  la  lluvia  de  diseño  del  tanque  (generalmente  con 
periodo de retorno de 100 años), y el espacio adicional que se tiene en cuenta. La eficiencia 
de  este  volumen  depende  en  gran  medida  del  sistema  de  transporte  y  recolección  y  de  la 
eficiencia de las estructuras de limpieza pre almacenamiento.  

 
En la siguiente figura se puede apreciar un esquema que caracteriza los volúmenes incrementales de 
diseño  asociados  con  el  dimensionamiento  de  la  estructura  de  almacenamiento  descritos 
anteriormente 
 

 

Figura  3-13.  Esquema  de  volúmenes  incrementales  de  diseño  asociados  al  dimensionamiento  de  la  estructura  de 
almacenamiento (Fuente: [58]) 

 
 
El dimensionamiento del elemento de retención depende de diversos factores: régimen de lluvia, el 
material  y  área  de  la  captación  (techos),  la  demanda  esperada  de  agua,  el  costo  de 
construcción/instalación y el grado de eficiencia que se requiera. Un sistema sub dimensionado no va 
a  suplir  las  demandas  requeridas,  mientras  que  un  sistema  sobre  dimensionado  puede  nunca  ser 
empleado completamente.  
 
Lo cierto es que los mejores manuales y guías de diseño reportados en la literatura [53, 62, 54] tienen 
en cuenta la demanda de agua para consumo interno como uno de los parámetros fundamentales para 
el dimensionamiento del elemento de almacenamiento. En estos, se plantean distintas metodologías 
para su cálculo: método del periodo seco antecedente, el método simple tabular, el método gráfico, el 
análisis  de  curva  de  masa,  análisis  adimensional  y  modelos  basados  en  computador.  Aun  así,  y 
teniendo en cuenta que para este proyecto de grado la prioridad no es el consumo interno (demanda), 
ni  la  elaboración  de  un  procedimiento  detallado  de  diseño,  no  se  va  a  profundizar  mucho  en  este 
tema. Si se requiere dimensionar un sistema de retención de agua lluvia para suplir consumo interno 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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a la vez que reducir volúmenes de escorrentía, se recomienda revisar los manuales referenciados al 
inicio de este párrafo, al igual que el manual de diseño para sistemas de recolección de agua lluvia 
[64].  
 
Para propósitos prácticos, y teniendo en cuenta que el elemento de almacenamiento solo se emplea 
para reducir volúmenes de escorrentía, el dimensionamiento solo tiene en cuenta la tasa de salida y la 
de entrada para una tormenta de diseño. De acuerdo con lo anterior, el pre dimensionamiento de un 
sistema de retención de aguas lluvias se puede calcular empleando la siguiente expresión [11]: 
 

     

 

   

 

 

 
en  donde  S  es  el  volumen  de  almacenamiento  en  m³,  V

es  el  volumen  total  de  entrada  para  una 

tormenta de diseño en m³ y V

O

 es el volumen total de salida de la estructura de retención en m³. La 

siguiente gráfica se muestra el volumen de entrada (V

I

) vs. Duración de la lluvia (D) para un periodo 

de  retorno  particular.  El  volumen  de  salida  (V

O

)  también  fue  graficado  suponiendo  una  descarga 

constante. La diferencia entre ambas curvas corresponde al almacenamiento requerido dependiendo 
de  la  duración  del  evento.  La  diferencia  máxima  entre  las  dos  curvas  corresponde  al  volumen  de 
almacenamiento requerido para el diseño.  
 

 

Gráfica 3-1. Volumen de almacenamiento en función de la duración de la lluvia (Fuente: [11]) 

 
Por otra parte, en diversos estudios [65, 66, 67, 68], se pueden analizar distintas metodologías para 
calcular el volumen óptimo que debe poseer un tanque de almacenamiento, dentro de un sistema de 
retención de agua lluvia a nivel predial, si se tienen en cuenta un gran número de variables desde el 
régimen de lluvia hasta los costos de construcción y excavación.  
 
 
 

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3.4.4.  Sistema de entrega o distribución 

 
La entrega o distribución corresponde al sistema mediante el cual se va a devolver el agua lluvia al 
sistema  de  alcantarillado  (control  de  escorrentía)  o  mediante  el  cual  se  va  a  reutilizar  dentro  del 
predio (reuso). Muchos de los sistemas de entrega requieren de una bomba para poder llevar el agua 
desde  la  estructura  de  almacenamiento  hasta  su  destino  final,  bien  sea  para  consumo  humano, 
irrigación o para el sistema de drenaje. Igualmente, se debe tener un mecanismo de desbordamiento 
(overflow  mechanism)  con  el  fin  de  evacuar  el  agua  lluvia  de  exceso  que  puede  ser  retenida  en  el 
almacenamiento.  Dicho  mecanismo  consta  de  tubería(s)  conectada(s)  al  almacenamiento  con 
capacidad mayor o igual que la(s) de entrada. Asimismo, se puede tener un sistema de tratamiento o 
purificación,  el  cual  corresponde  a  los  filtros  y  demás  tratamientos  necesarios  en  caso  de  que  se 
requiera emplear el agua para consumo humano. 
 
Recordando  que  para  este  proyecto  de  grado  no  es  prioridad  el  consumo  interno,  tan  solo  se  va  a 
tener  en  cuenta  el  mecanismo  de  desbordamiento  requerido  para  evacuar  el  agua  almacenada  y 
devolverla  al  sistema  de  drenaje.  En  la  Figura  3-14  se  pueden  observar  distintas  configuraciones  o 
distintos tipos del mecanismo de desbordamiento necesario en las estructuras de almacenamiento. En 
la a) y d) se encuentran la configuraciones más empleadas, en las cuales la salida se encuentra en la 
parte superior del tanque y es usada una vez el tanque se llena por completo. En ambos casos, el agua 
que  es  evacuada  del  sistema  corresponde  al  agua  más  limpia  dentro  del  mismo,  pues  el  material 
particulado y los contaminantes se sedimentan conforma aumenta el tiempo de retención. 
 

 

Figura 3-14. Distintas configuraciones del mecanismo de desbordamiento: a) configuración estándar, b) exclusión de entrada, 
c) salida de fondo y d) acción tipo sifón con limpieza superficial (Fuente: [54]) 

 
Las configuraciones b) y c) representan las mejores alternativas en cuanto a la calidad del agua que 
se queda en el tanque, pues las salidas de agua se hacen directamente del fondo, lugar en el cual se 
encuentra la mayor cantidad de sedimentos y posibles contaminantes dentro del sistema. Aun así, se 
recomienda  que  no  se  empleen  este  tipo  de  configuraciones  pues  pueden  generar  represamiento 
innecesario de agua lo que puede ocasionar crecimiento de bacterias o ineficiencia.  
 
En  el  Capítulo  4,  el  Capítulo  5  y  el  Capítulo  6  se  van  a  analizar  las  distintas  técnicas  o  tipos  de 
sistemas de almacenamiento más empleados en la actualidad. Se trata del almacenamiento pasivo o 
barriles de agua lluvia, el  almacenamiento  activo o cisternas/tanques de retención,  y  finalmente las 
nuevas tecnologías que además de almacenar el agua brindan la posibilidad de infiltrarla para reducir 
más efectivamente los picos de caudal y los volúmenes de escorrentía generados por la urbanización.  

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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4.  ALMACENAMIENTO PASIVO (BARRILES DE LLUVIA) 

 
 
Como se dijo anteriormente, el almacenamiento de aguas lluvias a nivel predial mediante estructuras 
o tecnologías de retención puede ser de distintas formas: pasivo, activo, superficial y subsuperficial, 
y puede tener distintos objetivos: para conservación del agua (reutilización), para reducir escorrentía 
superficial  y  picos  de  caudal,  o  para  reducir  contaminantes  y  mejorar  la  calidad  del  agua.  En  esta 
primera parte se van a analizar las tecnologías de almacenamiento pasivo, tales como los barriles de 
agua lluvia (rain barrels), los cuales en su mayoría corresponden a retención superficial.  
 
 

4.1.  Descripción General 

 
 

4.1.1.  Características, tipos y componentes 

 
Los  sistemas  de  almacenamiento  pasivo  son  sistemas  diseñados  para  capturar  bajos  volúmenes  de 
escorrentía de agua lluvia (50-100 galones) que baja a través de los techos de los predios y que puede 
ser empleada tanto para limpieza  e irrigación de jardines, como para reducir los volúmenes de agua 
que  entran  al  sistema  de  drenaje  [57,  69].  Dentro  del  almacenamiento  pasivo,  la  tecnología 
mayormente  empleada  es  el  barril  de  agua  lluvia.  Los  barriles  de  agua  lluvia  son  comúnmente 
empleados  en  residencias  en  las  cuales  el  agua  es  fácilmente  captada  de  las  bajantes  de  los  techos 
para ser almacenada. Corresponden a tecnologías de retención costo efectivas, económicas y fáciles 
de mantener. Operan al retener un predeterminado volumen de escorrentía proveniente de los techos 
de los predios (proveen almacenamiento permanente para un volumen de diseño), y están equipadas 
con  una  tubería  que  evacúa  el  agua  que  supera  la  capacidad  de  almacenamiento  del  barril,  y  la 
conduce al sistema de drenaje [48].  
 
Debido  a  su  pequeño  tamaño  y  facilidad  de  colocación,  los  sistemas  de  almacenamiento  pasivo 
deben ser instalados para condiciones de sombra o bajo condiciones bajo las cuales no refleje la luz 
solar  directa  o  indirectamente  en  ellos,  debido  a  que  ésta  actúa  como  un  catalizador  para  el 
crecimiento  de  algas  afectando  así  la  funcionalidad  del  sistema.  Inclusive,  la  gran  mayoría  de  los 
barriles  de  agua  lluvia  son  fabricados  en  colores  y  materiales  opacos  precisamente  para  evitar  este 
problema. Otro aspecto importante a tener en cuenta son los vectores y la posibilidad del crecimiento 
microbiano  en  el  interior  de  los  sistemas.  Para  lo  anterior,  se  requieren  filtros  especiales  que  no 
permitan  el  ingreso  de  mosquitos  a  los  sistemas  de  almacenamiento  evitando  así  el  crecimiento  de 
estos. Por otro lado, debido a su pequeño volumen de retención  y a la falta de tratamiento, el agua 
almacenada  en  los  barriles  nunca  es  empleada  para  el  consumo  humano  (inclusive  para  usos  no 
potables)  [57].  En  el  Capítulo  5  se  va  a  profundizar  en  los  aspectos  de  instalación,  operación  y 
mantenimiento.  
 
Los  barriles  de  agua  lluvia  vienen  en  una  gran  cantidad  de  tamaños  y  formas  y  en  países  como 
Estados Unidos y Canadá están disponibles para la compra, e inclusive existen guías para su propia 
fabricación.  En la siguiente imagen se pueden apreciar distintos tipos  de barriles  y  configuraciones 
existentes. En el esquema a) se ilustra el típico barril de agua lluvia (cilíndrico), mientras que en el 
esquema  c)  se  muestra  un  tipo  de  barril  no  cilíndrico.  Igualmente,  para  obtener  un  mayor 
almacenamiento de agua lluvia, estos sistemas pueden ser puestos en serie, tal y como se muestra en 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         61 

 

el  esquema  b),  en  el  cual  existe  una  conexión  entre  ambos  barriles  involucrados  lo  cual  permite 
almacenar  agua  en  el  segundo  barril  una  vez  el  primero  se  haya  llenado.  Se  pueden  colocar  tantos 
barriles en serie como se quieran, siempre y cuando cada uno cuente con sus elementos esenciales de 
funcionalidad.  Nótese  que  cada  uno  de  los  sistemas  pasivos  de  retención  de  agua  lluvia  mostrados 
están equipados con sus componentes básicos, los cuales se mencionarán a continuación. 
 

 

Figura 4-1. Diferentes tipos y configuraciones de sistemas pasivos de almacenamiento de agua lluvia: a) configuración típica de 
un  barril  cilíndrico  de  agua  lluvia

11

,  b)  configuración  de  un  sistema  de  barriles  de  agua  lluvia  puestos  en  serie

12

  y  c) 

configuración típica de un barril no cilíndrico de agua lluvia.

13

 

 
Los sistemas de almacenamiento  pasivo  de agua  lluvia constan de los  siguientes  componentes [70, 
71]:  
 

  Área de recolección de agua lluvia (rainwater catchment área): Área en la cual el agua lluvia 

cae y se convierte en escorrentía que va a ser transportada al almacenamiento. Por lo general 
corresponde al techo de los predios. 
 

  Canaleta  (gutter):  Canal  pequeño  que  transporta  la  escorrentía  generada  en  el  área  de 

recolección (techo) hacia la bajante. 

 

  Pantalla  de  hojas/desechos  (leaf/debris  screen):  Pantalla  filtro  de  aberturas  grandes  a 

medianas  que  se  coloca  justo  antes  de  la  bajante  y  que  evita  que  allí  entren  hojas  y  otros 
desechos de tamaño considerable. 

 

                                                 

11

 The City of Windsor (Ontario, Canada) – Rain Barrels. Disponible en línea en: 

http://www.citywindsor.ca/residents/environment/Environmental-Services/Pages/Rain-Barrels.aspx 
 

12

 Taylor Studios INC – Rain is free. Disponible en línea en: 

http://www.taylorstudios.com/blog/index.php/2012/04/13/rain-is-free/ 
 

13

 Hayneedle – Rain Water Solutions Green Rain Barrel. Disponible en línea en: 

http://www.hayneedle.com/product/rainwatersolutions65gallongreenrainbarrel.cfm 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/27f2c51113cb5d5d6547ba74a54bd9f6/index-html.html
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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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  Bajante (down spout): Canal pequeño que transporta el agua que llega de la bajante hacia el 

elemento de almacenamiento. 

 

  Desviador  de  primer  lavado  (first  flush  diverter):  Tecnología  empleada  para  evitar  que  el 

agua  lluvia  correspondiente  al  primer  lavado  entre  en  el  elemento  de  almacenamiento.  El 
sistema puede o no tener este componente. 

 

  Pantalla  de  desechos/vectores  (debris/vectors  screen):  Pantalla  filtro  de  aberturas  muy 

pequeñas  que  se  coloca  justo  antes  del  elemento  de  almacenamiento  y  que  evita  que  allí 
entren desechos de menor tamaño y mosquitos. 

 

  Elemento de almacenamiento (storage element): El elemento de almacenamiento es el barril 

como  tal  y  comúnmente  son  fabricados  en  plástico.  Aun  así,  pueden  ser  de  distintos 
materiales y formas, y tienen una capacidad de retención entre 50 y 100 galones. 

 

  Mecanismo  de  desbordamiento  (overflow  mechanism):  La  capacidad  de  retención  de  los 

elementos  de  almacenamiento  va  a  ser  excedida  para  eventos  considerables  de  lluvia.  Para 
ello,  el  mecanismo  de  desbordamiento  debe  ser  considerado  con  el  fin  de  evacuar  el  agua 
lluvia  de  exceso  que  puede  ser  almacenada  en  el  barril.  Dicho  mecanismo  consiste  en  una 
abertura  colocada  muy  cerca  de  la  parte  superior  del  barril,  la  cual  debe  ser  conectada 
mediante una manguera o tubería que evacúe el agua bien sea hacia el sistema de drenaje o 
hacia la superficie (teniendo en cuenta factores de inundación).  

 

  Mecanismo de salida (outlet mechanism): Con el fin de que el elemento de almacenamiento 

cumpla con su función de controlar el exceso de lluvia, es necesario que éste se evacúe entre 
eventos de lluvia. Para drenar el barril se emplea el mecanismo de salida, el cual consiste en 
una  abertura  colocada  muy  cerca  de  la  parte  inferior  del  barril,  la  cual  debe  ser  conectada 
mediante una manguera o grifo que permita la salida de agua lluvia. El agua que sale por este 
mecanismo será  el  agua  empleada para lavar carros,  irrigar jardines  y demás usos  que se le 
quiera dar. 

 
En la imagen a continuación se muestra un esquema típico de un sistema de almacenamiento pasivo 
de agua lluvia (barril) con cada uno de sus componentes descritos anteriormente.  
 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Figura 4-2. Esquema típico de un sistema de almacenamiento  pasivo de agua lluvia (barril) con sus componentes. (Adaptada 
de: [70, 71, 72]) 

 
En el Capítulo 7 de este documento (Operación y Mantenimiento) se profundiza en los mecanismos 
direccionados hacia la adecuada operación y mantenimiento de los sistemas pasivos de retención de 
agua lluvia tales como los desviadores de primer lavado y los filtros pantalla tanto de hojas, desechos 
y vectores.  
 
A continuación se mencionan las ventajas y desventajas que presentan este tipo de sistemas. 
 
 

4.1.2.  Ventajas 

 
Las ventajas  y/o beneficios que puede generar un sistema pasivo de almacenamiento de agua lluvia 
son bastantes. A continuación se mencionan algunas de las más importantes [70, 73]: 
 

  Los barriles de almacenamiento corresponden a tecnologías muy económicas para el control 

de la escorrentía de agua lluvia y pueden ser fácilmente adquiridas o construidas por el dueño 
de un predio o por una comunidad. 
 

  Muchas  de  las  bajantes  están  directamente  conectadas  al  sistema  de  drenaje.  Al  conectar 

dichas bajantes a un barril de retención, se puede reducir el volumen de agua lluvia que llega 
al sistema. 

 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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  Se pueden emplear para usos de suelo residencial, comercial, industrial y urbano sin ningún 

tipo de problema. 

 

  Son  sistemas  que  se  operan  y  mantienen  de  manera  muy  sencilla  por  parte  del  dueño  del 

predio. 

 

  Constituye  una  práctica  muy  eficiente  para  reciclar  el  agua  y  ahorrar  dinero  del  servicio  de 

agua al emplearla en actividades como irrigación de jardines, lavar carros, entre otros. 

 

  No generan mayor impacto visual, y al no ocupar espacio debido a su tamaño, corresponden a 

tecnologías fácilmente aceptables. 

 
 

4.1.3.  Desventajas 

 
A continuación  se mencionan algunas  de las  desventajas  y/o  limitaciones que pueden presentar los 
sistemas pasivos de almacenamiento de agua lluvia [70, 73]: 
 

  Los  barriles  de  retención  pueden  almacenar  relativamente  poca  cantidad  de  agua  lluvia 

comparada  con  la  escorrentía  que  se  puede  generar  de  los  techos  para  eventos  fuertes  o 
prolongados  de  lluvia.  Para  poder  contrarrestar  este  efecto  es  necesario  que  se  emplee 
masivamente este tipo de tecnología, o que por el contrario, se complemente con algún otro 
mecanismo de manejo sostenible de agua lluvia. 
 

  Se debe tener especial cuidado con los materiales con los cuales se fabrican los barriles, pues 

deben  ser  lo  suficientemente  resistentes  para  soportar  las  condiciones  climáticas  y  lo 
suficientemente adecuados para no permitir el crecimiento de algas. 

 

  Durante el invierno intenso, es necesario desinstalar los sistemas de almacenamiento pasivo 

debido a que el congelamiento hace que su funcionalidad se pierda. Aun así, esta desventaja 
no debe ser tenida en cuenta para localizaciones ubicadas en y cerca del trópico. 

 

  El crecimiento de insectos y mosquitos puede ser un problema importante (sobre todo en el 

trópico) si no se tienen en cuenta las medidas preventivas y/o mantenimiento necesario.  

 

  A  diferencia  de  otros  sistemas  para  el  manejo  de  volúmenes  de  escorrentía,  el 

almacenamiento pasivo no permite la infiltración, ni mejora notablemente la calidad del agua 
que va a ser retornada al sistema de drenaje. 
 

 
 
 
 
 
 
 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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4.2.  Desempeño y Eficiencia 

 
 
Una vez conocidas las características generales, los componentes y los tipos de sistemas pasivos de 
almacenamiento de agua lluvia (barriles de lluvia), es necesario analizar el desempeño, la eficiencia 
y la influencia que estas tecnologías presentan en cuanto a la cantidad y calidad del agua lluvia. 
 
 

4.2.1.  Desempeño en cuanto a la cantidad 

 
A continuación se van a analizar algunos de los estudios más importantes que se han efectuado para 
cuantificar  el  desempeño,  la  eficiencia  y  la  influencia  que  los  sistemas  de  almacenamiento  pasivo 
generan en cuanto a la cantidad del agua lluvia, es decir, en el alivio de los sistemas de drenaje por 
atenuación de picos y volúmenes de escorrentía. 
 
En  un  estudio,  Petrucci,  et  al.,  2012  [74],  realizan  un  análisis  hidrológico  basado  en  un  caso  de 
estudio, en el cual un gran número de tanques de almacenamiento de agua lluvia se instalaron en los 
predios de una cuenca urbana del  este de París. Allí, se lograron instalar tanques en 157 predios de 
los  450  existentes  para  un  volumen  total  de  almacenamiento  de  173  m³  (volumen  de  cada  tanque 
variaba entre 0.6 y 0.8 m³ lo cual equivaldría a colocar dos barriles de lluvia de 90-100 galones por 
cada  predio).  Para  realizar  el  análisis,  se  llevaron  a  cabo  dos  campañas  de  medición  de  lluvia-
escorrentía, una antes de la instalación  de los  tanques  (2005)  y otra después  (2008), para así  poder 
determinar la influencia de éstos en la generación de escorrentía. El análisis se efectuó mediante un 
modelo  integrado  de  luvia-escorrentía  y  tenía  como  propósito  comprobar  si  el  almacenamiento  de 
agua  lluvia  a  nivel  predial  aliviaba  significativamente  el  alcantarillado  existente  para  distintos 
eventos  de  lluvia.  Para  comprobar  lo  anterior,  se  realizaron  análisis  de  sensibilidad  para  evaluar  el 
efecto  de  los  tanques  de  almacenamiento  dependiendo  del  tipo  de  lluvia  (periodo  de  retorno).  Se 
simularon dos lluvias, una fuerte y otra suave, y se crearon 4 posibles escenarios de operación de los 
tanques: 
 

1.   Todos los tanques se encontraban llenos. Escenario equivalente a la ausencia de tanques. 
2.   Todos los tanques se encontraban vacíos. Escenario más favorable para cuantificar efectos. 
3.   Todos  los  techos  estaban  equipados  con  tanques  vacíos.  Escenario  para  cuantificar  efecto 

máximo. 

4.   Todos  los  techos  estaban  equipados  con  tanques  más  grandes.  Escenario  para  cuantificar  el 

efecto máximo dado un volumen de almacenamiento mucho mayor por tanque.  

 
Para el caso de la luvia suave, se logró una atenuación importante del pico de caudal de escorrentía 
mediante la implementación estudiada (es decir escenarios 1 y 2), y pues obviamente mucho mayor 
para el escenario 3. Por el contrario, cuando la lluvia es fuerte (gran intensidad), se pudo concluir que 
la lluvia excede la capacidad de almacenamiento de los tanques (para los escenarios 1, 2 y 3). Un así, 
para  el  cuarto  escenario,  la  reducción  en  el  pico  de  caudal  de  escorrentía  corresponde  a  cerca  del 
10%, lo cual permitiría el alivio de las estructuras de alcantarillado existente. En la Figura 4-3 a) se 
pueden  apreciar  los  picos  de  caudal  para  un  evento  de  lluvia  suave  (intensidades  entre  los  0  y  30 
mm/h) y para los tres primeros escenarios. Claramente se observa que el escenario 3 es el que mayor 
reducción  de  escorrentía  genera,  seguido  por  el  2.  .  En  la  Figura  4-3  b)  se  encuentran  los  mismos 
resultados  pero  para  un  evento  de  lluvia  fuerte  (intensidades  entre  los  0  y  100  mm/h)  y  para  los 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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cuatro  escenarios.  Nótese  que  para  los  tres  primeros  escenarios,  la  reducción  de  volúmenes  de 
escorrentía es prácticamente insignificante. Un así, para el cuarto escenario, la reducción en el pico 
de caudal de escorrentía corresponde a cerca del 10%, como se dijo anteriormente 
 

 

Figura 4-3. Resultados del estudio [74] a) comparación escenarios para un evento de lluvia suave b) comparación de escenarios 
para un evento de lluvia fuerte. (Fuente: [74]) 

 
De acuerdo con lo anterior, se observó que a medida que incrementaba la lluvia, la eficiencia de los 
barriles de almacenamiento se reducía significativamente. Por esta razón, se se realizó un análisis de 
sensibilidad  para  verificar  la  eficiencia  de  los  tanques  de  acuerdo  con  el  periodo  de  retorno  de  la 
lluvia.  Para  ello  se  ejecutó  el  modelo  para  distintos  periodos  de  retorno  y  se  concluyó  que 
efectivamente el desempeño y funcionalidad de los sistemas se veía afectado por la intensidad de la 
lluvia. Teniendo en cuenta esto, en la Figura 4-3 c) se puede observar el comportamiento del modelo 
para  un  periodo  de  retrno  de  2  años.  Allí,  se  alcanza  a  apreciar  una  reducción  considerable  de  los 
volúmenes de escorrentía para el escenario 3 y una reducción más pequeña bajo el escenario 2. En la 
Figura 4-3 d) se puede observar el comportamiento del modelo para un periodo de retrno de 5 años. 
Nótese  que  bajo  estas  condiciones,  ningún  escenario  alcanza  a  reducir  un  volumen  de  escorrentía 
considerable.  
 
Por  otra  parte,  “The  Milwaukee  Metropolitan  Sewerage  District”  (MMSD),  condujo  un  estudio 
mediante  el  cual  se  utilizaron  barriles  de  agua  lluvia  en  el  área  de  drenaje  del  sistema  de 
alcantarillado  combinado  de  la  ciudad  de  Wisconsin,  para  evaluar  la  reducción  de  la  recarga  al 
sistema, producto del almacenamiento de la escorrentía [69]. El estudio supuso 40,000 predios dentro 

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del área de drenaje del sistema, cada uno con 1,200 pies² de  área de techo y con dos barriles de 90 
galones  puestos  en  serie  almacenando  agua  proveniente  de  la  mitad  del  área  de  techo,  es  decir,  de 
600 pies². Se supuso que los dueños de los predios drenaban los barriles después de cada evento de 
lluvia, y que dicha agua se infiltraba directamente. El estudio mostró que los barriles de agua lluvia 
no  generan  impactos  considerables  en  cuanto  al  volumen  de  agua  lluvia  atenuada  al  sistema  de 
drenaje  para  lluvias  fuertes,  pero  que  por  el  contrario,  pueden  reducir  los  costos  de  las  plantas  de 
tratamiento  al  reducir  considerablemente  volúmenes  a  tratar  a  mediano-largo  plazo.  Se  concluyó 
igualmente  que  para  prevenir  inundaciones  o  alivios  considerables  a  los  sistemas  de  drenaje,  es 
necesario  incluir  otras  alternativas  para  el  manejo  de  la  lluvia  tales  como  jardines  de  infiltración  o 
pavimentos porosos.  
 
Otro  estudio  analizado  [75],  intentó  evaluar  el  desempeño  de  los  barriles  de  agua  lluvia  y  los 
pavimentos porosos como tecnologías emergentes en dos cuencas urbanas de 70 y 40 km² cerca de 
Indianapolis, Indiana (USA). Se plantearon 6 posibles escenarios dependiendo de las condiciones y/o 
combinaciones empleadas y se simularon empleando un marco propuesto para la modelación de los 
LID y un modelo de impacto hidrológico de largo plazo (L-THIA). Los escenarios modelados fueron 
los siguientes: 
 

1.   Flujo  base  de  la  lluvia  generada  con  datos  hidrológicos  desde  2001  hasta  2010.  A  partir  de 

este escenario se evaluaron los demás. 

2.   El 25% de los techos estaban equipados con barriles de agua lluvia. 
3.   El 50% de los techos estaban equipados con barriles de agua lluvia. 
4.   El 25% del área impermeable estaba equipada con pavimentos porosos. 
5.   El 50% del área impermeable estaba equipada con pavimentos porosos. 
6.   El  25%  de  los  techos  estaban  equipados  con  barriles  de  agua  lluvia  y  el  25%  del  área 

impermeable  estaba  equipada  con  pavimentos  porosos.  Escenario  resultante  de  la 
combinación de los escenarios 2 y 4. 

 
Al  correr  los  escenarios  para  cada  una  de  las  cuencas  urbanas,  se  obtuvo  que  para  la  primera,  los 
escenarios 2, 3, 4, 5 y 6 generaron atenuaciones en el volumen de escorrentía del orden del 6%, 11%, 
3%,  5%  y  8%  respectivamente.  El  escenario  que  mayor  impacto  generó  en  el  volumen  de  la 
escorrentía  (11%  de  atenuación)  fue  el  3  (50%  de  techos  equipados  con  barriles)  seguido  por  el  6 
(25% de barriles y 25% de pavimentos porosos) que atenuó cerca del 8% del volumen.  
 
Por  el  contrario,  para  la  segunda  cuenca  los  escenarios  2,  3,  4,  5  y  6  generaron  atenuaciones  en  el 
volumen  de  escorrentía  del  orden  del  3%,  5%,  4%,  8%  y  7%  respectivamente.  El  escenario  que 
mayor  impacto  generó  en  el  volumen  de  la  escorrentía  (8%  de  atenuación)  fue  el  5  (50%  de  área 
impermeable  equipada  con  pavimentos  porosos)  seguido  por  el  6  (25%  de  barriles  y  25%  de 
pavimentos porosos) que atenuó cerca del 7% del volumen.  
 
En la Figura 4-4 a) se puede apreciar la comparación de los 6 escenarios simulados para la primera 
cuenca de drenaje en cuanto a los volúmenes de escorrentía y b) para la segunda cuenca de drenaje. 
Nótese que se las diferencias expuestas anteriormente quedan en evidencia. 
 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         68 

 

 

Figura 4-4. Resultados de atenuación de volúmenes de escorrentía estudio [75] a) promedio de volúmenes de escorrentía bajo 
los 6 escenarios propuestos para la cuenca urbana 1, b) promedio de volúmenes de escorrentía bajo los 6 escenarios propuestos 
para la cuenca urbana 2 (Fuente: [75]).
 

 
Los  resultados  del  estudio  indican  que  para  distintos  niveles  de  implementación  y  cubrimiento  de 
barriles de agua lluvia, se generaron reducciones en los volúmenes de escorrentía que varían entre el 
2% y el 12% del total. Por otra parte, la implementación combinada de barriles de agua lluvia junto 
con  pavimentos  porosos  constituyen  una  muy  buena  opción  que  debe  ser  tenida  en  cuenta  para  el 
drenaje  de  cuencas  urbanas,  pues  generan  reducciones  considerables  en  los  volúmenes  de 
escorrentía. 
 
En otro estudio [76], se realizó un análisis sobre el desempeño proyectado de los sistemas pasivos de 
almacenamiento  de  agua  lluvia  para  distintas  ciudades  de  Estados  Unidos.  En  este  estudio  se 
demostró  que  un  simple  barril  de  agua  lluvia  (50  galones)  instalado  en  cada  predio  de  un  barrio 
considerado, puede reducir hasta el 12% del volumen medio anual de agua lluvia para ciudades que 
se  encuentran  en  regiones  semi  áridas  y  que  no  presentan  eventos  de  lluvia  tan  intensos  o  largos. 
Cuando se trata de un barril con mayor capacidad (100 galones), este valor puede llegar hasta el 14% 
bajo las mismas condiciones consideradas. Por el contrario, cuando se realiza la simulación bajo el 
escenario  de  una  región  húmeda  con  eventos  de  lluvia  considerables,  esta  misma  reducción  del 
volumen medio anual de agua lluvia no supera el 4% para barriles sencillos de 50 galones, y llega al 
7% para barriles de 100 galones.  
 
En  la  Figura  4-5  se  pueden  observar  los  anteriores  resultados  mencionados.  Nótese  que  cuando  se 
emplea  una  cisterna  de  500  galones  (almacenamiento  activo)  en  vez  de  los  barriles  de  agua  lluvia 
(almacenamiento pasivo) se generan reducción del volumen medio anual de agua lluvia del 17% para 
ciudades que se encuentran en regiones semi áridas y del 12% para regiones húmedas. 
 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Figura 4-5. Resultados estudio  [76]. Reducciones del  volumen  medio anual  de agua lluvia  para  distintas ciudades  de Estados 
Unidos (Adaptada de: [76]). 

 
Igualmente,  en  otro  estudio  realizado  [77],  se  comprueba  que  el  almacenamiento  pasivo  es  mucho 
más  efectivo  en  la  reducción  de  volúmenes  de  escorrentía  y  picos  de  caudal  a  medida  que  la 
intensidad  del  evento  de  lluvia  es  menor.  Los  resultados  muestran  que  para  eventos  de  lluvia  con 
periodos de retorno de 100 años, la reducción no alcanza a ser ni del 2%, mientras que para eventos 
de lluvia con periodos de retorno de 2 años, la reducción puede llegar a alcanzar el 15-20%. Por otra 
parte,  si  se  combina  este  tipo  de  tecnologías  con  los  denominados  Best  Management  Practices 
(BMP),  las  reducciones  en  los  volúmenes  de  escorrentía  se  vuelven  mucho  más  uniformes  para 
eventos  de  lluvia  con  distintos  periodos  de  retorno  y  pueden  llegar  a  valores  cercanos  al  40%  en 
promedio.  Bajo  este  último  escenario  se  logra  prácticamente  la  condición  hidrológica  pre-
urbanización. 
 
De  acuerdo  con  los  estudios  analizados  anteriormente,  y  a  algunos  otros  consultados,  se  puede 
concluir  lo  siguiente  acerca  del  desempeño  y  eficiencia  de  los  sistemas  de  almacenamiento  pasivo 
(barriles de lluvia) en cuanto a aspectos de reducción de volúmenes de escorrentía y picos de caudal: 
 

  Un simple barril de agua lluvia (50 galones) instalado en cada predio de una cuenca urbana 

no genera impactos considerables en cuanto al volumen de agua lluvia atenuada al sistema de 
drenaje  para  lluvias  fuertes,  pues  para  eventos  de  lluvia  con  altos  periodos  de  retorno  (100 
años) dicha atenuación tan solo alcanza el 2-4% del volumen de escorrentía. Por el contrario, 
ese mismo barril instalado en cada predio de una cuenca urbana, puede reducir hasta el 12% 
del volumen medio anual de agua lluvia para eventos con menor periodo de retorno (2 años). 
Cuando se trata de un barril con mayor capacidad (100 galones), este valor puede llegar hasta 
el 14% bajo las mismas condiciones consideradas (lluvia con periodo de retorno de 2 años). 
 

  El  almacenamiento  pasivo  es  mucho  más  efectivo  en  la  reducción  de  volúmenes  de 

escorrentía  y  picos  de  caudal  a  medida  que  la  intensidad  del  evento  de  lluvia  es  menor.  A 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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medida que incrementa la intensidad  y duración  de la lluvia, la eficiencia de los  barriles  de 
almacenamiento se reduce significativamente 
 

  La implementación de barriles de agua lluvia puede resultar ineficiente para eventos fuertes 

de  lluvia,  pero  por  el  contrario,  y  a  mediano-largo  plazo,  pueden  reducir  los  costos  de 
tratamiento de las PTARs, al reducir considerablemente los volúmenes de agua a tratar. 

 

  La  implementación  combinada  de  barriles  de  almacenamiento  junto  con  otras  alternativas 

para  el  manejo  de  la  lluvia  tales  como  jardines  de  infiltración  o  pavimentos  porosos, 
constituyen una muy buena opción que debe ser tenida en cuenta para el drenaje de cuencas 
urbanas, pues generan reducciones considerables en los volúmenes de escorrentía que llegan 
a los sistemas de drenaje. 

 
 

4.2.2.  Desempeño en cuanto a la calidad 

 
No es propósito de este documento profundizar demasiado en aspectos de calidad del agua, pero es 
muy importante mencionar la capacidad que tienen los sistemas de almacenamiento pasivo en cuanto 
a la reducción de cargas contaminantes y de otro tipo de indicadores de calidad del agua. Es sabido 
que los barriles de lluvia no generan mayor impacto en cuanto a la atenuación de los volúmenes de 
escorrentía  que  llegan  a  los  sistemas  de  drenaje  (2-12%),  razón  por  la  cual  es  de  esperarse  que 
tampoco se generen mayores impactos en las reducciones de cargas contaminantes. A continuación 
se van a analizar un par de estudios que evalúan la eficiencia del almacenamiento pasivo en cuanto a 
la calidad del agua y se plantean las conclusiones pertinentes. 
 
En uno de los estudios [75] analizados en el numeral 4.2.1, se intentó evaluar igualmente el impacto 
que  generan,  en  cuanto  a  la  calidad  del  agua,  los  barriles  de  agua  lluvia  y  los  pavimentos  porosos 
usados como tecnologías emergentes en dos cuencas urbanas de 70 y 40 km² cerca de Indianapolis, 
Indiana  (USA).  Se  plantearon  6  posibles  escenarios  dependiendo  de  las  condiciones  y/o 
combinaciones empleadas y se simularon empleando un marco propuesto para la modelación de los 
LID y un modelo de impacto hidrológico de largo plazo (L-THIA). Los escenarios modelados fueron 
los siguientes: 
 

1.   Flujo  base  de  la  lluvia  generada  con  datos  hidrológicos  desde  2001  hasta  2010.  A  partir  de 

este escenario se evaluaron los demás. 

2.   El 25% de los techos estaban equipados con barriles de agua lluvia. 
3.   El 50% de los techos estaban equipados con barriles de agua lluvia. 
4.   El 25% del área impermeable estaba equipada con pavimentos porosos. 
5.   El 50% del área impermeable estaba equipada con pavimentos porosos. 
6.   El  25%  de  los  techos  estaban  equipados  con  barriles  de  agua  lluvia  y  el  25%  del  área 

impermeable  estaba  equipada  con  pavimentos  porosos.  Escenario  resultante  de  la 
combinación de los escenarios 2 y 4. 

 
Al correr los escenarios para cada una de las 2 cuencas urbanas, se obtuvo que para la primera, los 
escenarios 2, 3, 4, 5 y 6 generaron atenuaciones en las cargas de fósforo total (TP) del orden del 5%, 
11%, 3%, 5% y 8% respectivamente, al igual que de las cargas de nitrógeno total (TN) del orden de 
6%,  12%,  3%,  6%  y  9%  respectivamente.  El  escenario  que  mayor  impacto  generó  en  cuanto  a  la 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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reducción de cargas contaminantes (11% de atenuación de TP y 12% de atenuación de TN) fue el 3 
(50%  de  techos  equipados  con  barriles)  seguido  por  el  6  (25%  de  barriles  y  25%  de  pavimentos 
porosos) que atenuó cerca del 8% de la carga del TP y del 9% de la carga del TN. 
 
Por el contrario, para la segunda cuenca , los escenarios 2, 3, 4, 5 y 6 generaron atenuaciones en las 
cargas de fósforo total (TP) del orden del 2%, 5%, 4%, 7% y 6% respectivamente, al igual que de las 
cargas de nitrógeno total (TN) del orden de 3%, 6%, 4%, 8% y 7% respectivamente. El escenario que 
mayor impacto generó en cuanto a la reducción de cargas contaminantes (7% de atenuación de TP y 
8%  de  atenuación  de  TN)  fue  el  5  (50%  de  área  impermeable  equipada  con  pavimentos  porosos) 
seguido por el 6 (25% de barriles y 25% de pavimentos porosos) que atenuó cerca del 6% de la carga 
del TP y del 7% de la carga del TN. 
 
En la Figura 4-6 a) se puede apreciar la comparación de los 6 escenarios simulados para la primera 
cuenca  de  drenaje  en  cuanto  a  los  parámetros  de  calidad  del  agua  (TP  y  TN)  y  b)  para  la  segunda 
cuenca de drenaje. Nótese que se las diferencias expuestas anteriormente quedan en evidencia. 
 

 

Figura  4-6.  Resultados  de  calidad  del  agua  estudio  [75]  a)  promedio  de  cargas  anuales  por  hectárea  de  TP  y  TN  bajo  los  6 
escenarios propuestos para la cuenca urbana 1, b) promedio de cargas anuales por hectárea de TP y TN bajo los 6 escenarios 
propuestos para la cuenca urbana 2 (Fuente: [75]).
 

 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Los  resultados  del  estudio  indican  que  para  distintos  niveles  de  implementación  y  cubrimiento  de 
barriles de agua lluvia, se generaron reducciones en las cargas contaminantes de fósforo total (TP) y 
de nitrógeno total (TN) que varían entre el 2% y el 12% del total. Por otra parte, la implementación 
combinada  de  barriles  de  agua  lluvia  junto  con  pavimentos  porosos  constituyen  una  muy  buena 
opción que debe ser tenida en cuenta para mejorar la calidad del agua de la escorrentía urbana. 
 
Por  otra  parte,  según  [69],  el  agua  almacenada  en  un  barril  de  agua  lluvia  puede  constituir  en  una 
fuente de agua limpia, segura y confiable siempre y cuando el sistema de recolección y transporte se 
encuentre  debidamente  construido  y  mantenido.  Es  por  esto  que  se  deben  seguir  las  siguientes 
indicaciones para garantizar una buena calidad del agua contenida dentro del barril: los materiales de 
construcción de los techos no deben contener asbesto, las canaletas de recolección no deben contener 
pintura  o  soldadura  expuesta  y  se  deben  mantener  periódicamente.  Igualmente,  y  dependiendo  del 
lugar, se debe tener especial cuidado con el depósito seco de contaminantes del aire. El uso que se le 
da  al  agua  almacenada  en  los  barriles  (lavandería  e  irrigación)  no  requiere  parámetros  estrictos  de 
calidad,  y por lo  tanto no debe  existir gran preocupación  al  respecto,  a  menos que se le quiera  dar 
otro  tipo  de  consumo  (potable),  y  en  dado  caso  deberán  existir  estructuras  de  filtración  y 
desinfección. En el Capítulo 7 se profundiza acerca de la operación y mantenimiento de este tipo de 
tecnologías. 
 
De  acuerdo  con  los  estudios  analizados  anteriormente,  y  a  algunos  otros  consultados,  se  puede 
concluir  lo  siguiente  acerca  del  desempeño  y  eficiencia  de  los  sistemas  de  almacenamiento  pasivo 
(barriles de lluvia) en cuanto a aspectos de calidad del agua: 
 

  Un simple barril de agua lluvia (50 galones) instalado en cada predio de una cuenca urbana 

puede generar reducciones en las cargas contaminantes de fósforo total (TP) y de nitrógeno 
total (TN) que varían entre el 2% y el 12% del total de la carga.  

 

  El  almacenamiento  pasivo  es  mucho  más  efectivo  en  la  reducción  de  cargas  contaminantes 

(TP  y  TN)  a  medida  que  la  intensidad  del  evento  de  lluvia  es  menor.  A  medida  que 
incrementa  la  intensidad  y  duración  de  la  lluvia,  la  eficiencia  de  los  barriles  de 
almacenamiento se reduce significativamente en cuanto a esta problemática. 

 

  La  implementación  combinada  de  barriles  de  agua  lluvia  junto  con  pavimentos  porosos 

constituyen una muy buena opción que debe ser tenida en cuenta para mejorar la calidad del 
agua de la escorrentía urbana. 
 

  El agua almacenada en un barril de agua lluvia puede constituir en una fuente de agua limpia, 

segura  y  confiable  siempre  y  cuando  el  sistema  de  recolección  y  transporte  se  encuentre 
debidamente construido y mantenido. Por otro lado, el uso que se le da al agua almacenada en 
los barriles (lavandería e irrigación) no requiere parámetros estrictos de calidad, y por lo tanto 
no  debe  existir  gran  preocupación  al  respecto,  a  menos  que  se  le  quiera  dar  otro  tipo  de 
consumo (potable), y en dado caso deberán existir estructuras de filtración y desinfección. 
 
 

 
 

 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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5.  ALMACENAMIENTO ACTIVO (TANQUES Y CISTERNAS)  

 
 
En este Capítulo se van a analizar las tecnologías de almacenamiento activo, tales como las cisternas 
y  tanques  de  agua  lluvia,  los  cuales  pueden  corresponder  a  retención  superficial,  subsuperficial  y 
pueden ser de distintos tamaños, materiales y configuraciones. 
 
 

5.1.  Descripción General 

 
 

5.1.1.  Características, tipos y componentes 

 
Los  sistemas  de  almacenamiento  activo  son  sistemas  diseñados  para  capturar  altos  volúmenes  de 
escorrentía de agua lluvia (1,000 a 100,000 galones) que baja a través de los techos de los predios y 
de  otras  superficies  tales  como  terrazas,  andenes,  zonas  verdes  e  inclusive  áreas  de  parqueo  si  se 
tienen en cuenta las medidas necesarias de pre tratamiento [57]. Dichos sistemas además de controlar 
la escorrentía, tienen la habilidad de tratar el agua almacenada y pueden tener la opción de contar con 
un  sistema  posterior  de  abastecimiento  hacia  el  interior  de  los  predios.  Pueden  ser  fabricados  en 
madera,  plástico,  metal  o  concreto  dependiendo  del  tamaño  requerido  y  de  la  posible  ubicación. 
Igualmente pueden ser instaladas debajo de la superficie del terreno (subsuperficiales) o pueden ser 
colocadas  superficialmente,  y  para  tal  caso,  requieren  las  mismas  especificaciones  técnicas  que  los 
barriles de agua lluvia para evitar crecimiento de algas y de mosquitos.  
 
La implementación de  este tipo de  tecnologías,  usualmente requiere de  un gran esfuerzo de diseño 
para:  1)  determinar  el  volumen  óptimo  de  almacenamiento  dependiendo  del  agua  recolectada  y  la 
demanda de la misma (ver numeral 4.4.3), 2) identificar las posibles ubicaciones (ver numeral 4.3.1), 
3) dimensionar el sistema de tuberías necesario para drenar el agua de almacenamiento, 4) incorporar 
un  sistema  posterior  de  tratamiento  del  agua  y  5)  configurar  un  sistema  de  distribución  adecuado 
para suplir la demanda interna  y  externa  [57]. Para el  caso  de este documento,  solo  interesan los 3 
primeros  numerales  anteriores,  pues  no  es  propósito  del  mismo  profundizar  en  aspectos  de 
tratamiento y autoabastecimiento del agua.  
 
Actualmente, existe controversia acerca de cuál tipo de cisterna o tanque es mejor adoptar, pues estos 
pueden ser superficiales  o sub superficiales  y de distintos materiales y formas. Construir un tanque 
debajo  del  suelo  ha  resultado  ser  un  método  popular  y  costo  eficiente.  Problemas  asociados  con  la 
cimentación  pueden  aflorar,  pero  siempre  y  cuando  se  apoye  el  tanque  sobre  el  estrato  adecuado, 
pueden ser instalados con relativa facilidad. Por otra parte pueden resultar afectados debido a ciertas 
cargas  superficiales,  y  pueden  ser  más  difíciles  de  operar  y  mantener.  En  la  siguiente  tabla,  se 
resumen  las  ventajas  y  desventajas  de  emplear  un  sistema  superficial  vs  uno  sub  superficial 
reportadas en la literatura consultada [54, 62, 56]: 
 
 
 
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Tabla 5-1. Ventajas y  desventajas  de los sistemas de almacenamiento  activo superficiales  vs. sub superficiales (Adaptada  de: 
[54, 62]) 

Tipo de 

Almacenamiento 

Ventajas 

Desventajas 

Superficial 

 
Permite una fácil inspección de fugas y grietas 
 

Requiere del espacio suficiente y adecuado 

La  extracción  de  agua  puede  ser  por  gravedad 
mediante  salida  por  grifo  lo  cual  permite  su 
completo drenaje muy fácilmente 
 

Se  daña  mucho  más  fácilmente  ,  pues  está 
expuesto a las condiciones climáticas 

Es  mucho  más  barato  de  operar  y  mantener 
particularmente almacenamientos pequeños 
 

Generalmente  su  construcción  es  más  costosa  y 
requiere de una cimentación adecuada 

Puede ser colocada en elevación para incrementar 
la presión del agua y reducir costos de bombeo 

Si  llega  a  colapsar  o  fallar,  puede  resultar  muy 
peligroso 

 

Deben  ser  construidos  de  materiales  opacos  y 
muy resistentes 

Sub superficial 

 

 

Para volúmenes pequeños puede resultar mucho 
más costoso de construir 

El suelo alrededor le brinda estabilidad estructural 
y por lo tanto sus paredes y fondo pueden ser más 
delgadas (más barato de construir) 
 

La  extracción  de  agua  puede  resultar  más 
problemática  y  costosa  al  requerir  sistema  de 
bombeo 

Requiere  de  nada  o  de  muy  poco  espacio 
superficial. Ideal para almacenamientos grandes 
 

Fugas  y  grietas  son  mucho  más  difíciles  de 
detectar y corregir. Pueden resultar una amenaza 
para  la  estabilidad  del  establecimiento  o  del 
terreno 

Puede  ser  parte  de  la  cimentación  del 
establecimiento 
 
 
 

Posible  contaminación  del  tanque  debido  a 
intrusiones subterráneas o agua de inundación 

 

Posibilidad  de  una  falla  causada  por  raíces  de 
árboles 

cualquier 

otra 

interferencia 

subterránea existente 
 

 

No  se  puede  drenar  completamente  de  forma 
fácil 

 
 
De igual forma, los sistemas activos de almacenamiento pueden ser fabricados de diversos materiales 
dentro  de  los  cuales  los  más  comunes  son  los  de  fibra  de  vidrio,  polietileno  o  plástico,  acero 
galvanizado  o  metal,  concreto  y  madera.  A  continuación  se  mencionan  las  características  más 
importantes, sus ventajas, desventajas y la expectativa de vida útil para cada uno de estos. 
 
Fibra  de  vidrio:  Son  muy  populares  en  algunos  lugares  del  mundo  y  tienen  la  ventaja  de  que  son 
muy livianos, fáciles de transportar, con una vida útil prolongada  y fácilmente reparables. Aun así, 
pueden  resultar  costosos  si  se  compara  con  otro  tipo  de  material  empleado  para  la  fabricación  de 
tanques  y  cisternas.  Pueden  tener  problemas  con  el  crecimiento  de  bacterias  y  algas  en  climas 

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tropicales debido a mayor facilidad de penetración de la luz solar. Típicamente, tienen una capacidad 
máxima  de  almacenamiento  de  entre  20  y  50  m³  (hasta  15,000  galones)  y  tienen  una  vida  útil  de 
mínimo 25 años.   
 
Plásticos (polietileno): Este tipo de tanques se han venido volviendo populares alrededor del mundo 
en los últimos años. Son muy fáciles de instalar, y resultan más durables  que otros materiales pues 
tienen  mayor  tecnología  anti  rayos  UV.  Son  muy  fáciles  de  transportar  debido  a  que  son  muy 
livianos y flexibles. Aun así, los tanques plásticos no son tan durables como otros y pueden resultar 
más  costosos.  Típicamente,  tienen  una  capacidad  máxima  de  almacenamiento  de  entre  25  y  35  m³ 
(hasta 10,000 galones) y tienen una vida útil entre 15 y 25 años.   
 
Metal (acero galvanizado): Los tanques del metal (acero galvanizado) son usualmente prefabricados 
y livianos, razones por las cuales resultan fáciles de instalar y transportar.  Su popularidad se ha ido 
disminuyendo  debido  a  su  corta  durabilidad,  la  cual  depende  de  tres  factores  importantes:  1)  la 
calidad  y  grosor  del  metal  empleado  para  su  fabricación,  2)  el  nivel  de  protección  suministrado  al 
tanque, y 3) la calidad de la instalación y el nivel de exposición a condiciones ambientales ácidas o 
salinas. Resulta una muy buena opción para localizaciones urbanas alejadas de la costa, pues de esta 
forma  se  evitan  condiciones  ácidas  o  salinas  que  causen  la  corrosión  del  metal.  Su  capacidad  de 
almacenamiento es menor que la de tanques hechos de otros materiales con valores máximos hasta 
de 10 m³ (2,500 galones) y tienen una vida útil promedio entre 5 y 8 años.   
 
Concreto:  Los  tanques  de concreto  pueden ser  construidos in-situ o bien pueden ser prefabricados. 
Igualmente  pueden  ser  superficiales  o  sub  superficiales.  Tanques  de  concreto  reforzado  bien 
construidos  son  los  más  durables  y  pueden  ser  de  cualquier  tipo  de  tamaño.  La  desventaja  es  que 
resultan muy costosos, debido a no solo el costo de los materiales necesarios para el concreto como 
tal, sino al proceso de diseño y construcción de los mismos. Otro problema es que se pueden generar 
grietas  o    fisuras,  especialmente  en  tanques  subsuperficiales  y  que  pueden  resultar  difíciles  de 
reparar. Típicamente, tienen una capacidad máxima de almacenamiento de hasta 35 m³ (hasta 10,000 
galones) y tienen una vida útil mayor a los 50 años.  
 
Madera:  En  cuanto  a  aspectos  estéticos,  los  tanques  de  almacenamiento  hechos  en  madera 
constituyen  la  opción  más  atractiva.  Tienen  una  gran  vida  útil  si  son  adecuadamente  mantenidos  y 
pueden  ser  muy  extensos  y  de  gran  capacidad.  Aun  así,  resulta  la  opción  más  costosa  debido  al 
material  con  el  cual  se  construye  y  a  la  mano  de  obra  especializada  que  se  requiere  para  su 
construcción in-situ. Típicamente, tienen una capacidad máxima de almacenamiento entre 100 y 140 
m³ (hasta 37,000 galones) y tienen una vida útil mayor a los 80 años. 
 
En  la  Figura  5-1  se  pueden  apreciar  diferentes  tipos  de  tanques  hechos  de  distintos  materiales  y 
colocados  superficial  y  sub  superficialmente.  En  el  esquema  a)  se  muestra  una  serie  de  tanques 
hechos  en  fibra  de  vidrio,  colocados  sub  superficialmente  diseñados  para  almacenar  una  gran 
cantidad  de  agua  lluvia.  En  el  esquema  b)  se  pueden  apreciar  dos  tanques  en  paralelo  hechos  de 
plástico (polietileno), subsuperficiales y diseñados para captar el agua lluvia muy seguramente de un 
establecimiento comercial, institucional o residencial de gran área de captación. En la c) se observa 
un  tanque  colocado  superficialmente  fabricado  de  acero  galvanizado  de  mucha  menor  capacidad. 
Finalmente  en  la  imagen  d)  se  puede  ver  un  tanque  superficial  fabricado  en  madera  y  de  gran 
capacidad de almacenamiento muy seguramente para uso rural.  

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Figura 5-1. Diferentes tipos y configuraciones  de  sistemas  activos  de almacenamiento  de  agua lluvia:  a)  serie  de tanques sub 
superficiales hechos en fibra de vidrio (Fuente: [56]), b) dos tanques subsuperficiales de plástico colocados en paralelo (Fuente: 
[56]),  c)  tanque  superficial  construido  en  acero  galvanizado  de  menor  capacidad  (Fuente:  [53])  y  d)  taque  superficial 
construido en madera de gran capacidad y de uso rural (Fuente: [53]). 

 
En  la  Figura  5-2,  se  puede  apreciar  un  esquema  típico  de  un  sistema  de  almacenamiento  activo  de 
agua lluvia con sus componentes. Básicamente, este tipo de sistemas tienen los mismos elementos a 
los descritos en el numeral 3.2, es decir área de captación, sistema de transporte/recolección, sistema 
de almacenamiento y sistema de entrega/distribución.  
 
El elemento 1) del esquema, corresponde al área de captación y sistema de transporte/recolección, es 
decir corresponde al área de drenaje, a las canaletas, bajantes, filtros pantallas de desechos y hojas, y 
al  mecanismo  de  primer  lavado  (aunque  este  último  es  opcional).  Los  elementos  2)  y  3) 
corresponden  al  mecanismo  de  pre-tratamiento  necesario  y  obligatorio  de  instalar  para  el 
almacenamiento activo, pues de esta forma se garantiza la eficiencia  y funcionamiento del sistema. 
El elemento 4) es opcional y consiste en un dispositivo que hace que se elimine la turbulencia dentro 
de la retención con el fin de mejorar las condiciones hidráulicas tanto de entrada como de salida. La 
estructura 5) corresponde al elemento de almacenamiento, bien sea cisterna, tanque, superficial, sub 
superficial  y/o  de  cualquier  tipo  de  material  (simplemente  es  un  esquema  representativo).  Y 
finalmente,  el  elemento  6)  es  el  mecanismo  de  desbordamiento  que  ya  se  analizó  en  capítulos 
anteriores.  Las  características  detalladas  y  las  consideraciones  de  diseño  de  cada  uno  de  estos 
elementos se analizaron en los numerales 3.2 y 3.4. 

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Figura  5-2.  Esquema  típico  de  un  sistema  de  almacenamiento  activo  de  agua  lluvia  (cisterna  o  tanque)  con  sus  componentes 
básicos (Adaptada de: [56]) 

 
 
A diferencia del almacenamiento pasivo, un buen diseño de un sistema activo de retención de agua 
lluvia puede proveer una mayor flexibilidad para el  manejo  de la escorrentía debido  a que estos se 
diseñan de acuerdo con las características de la lluvia y la demanda del sitio en el cual se instalan. El 
dimensionamiento  del  sistema  requiere  de  un  mayor  detalle  y  con  variables  como  el  área  de 
captación, los patrones de lluvia de la región y las demandas establecidas tanto para consumo interno 
como  para  externo.  Muchos  artículos  y  literatura  consultada  recomiendan  el  uso  de  un  registro 
mensual de la precipitación para realizar el dimensionamiento; sin embargo, los registros diarios y/o 
horarios  representan  una  mejor  alternativa  para  poder  caracterizar  mejor  la  variabilidad  espacial  y 
temporal de la misma [57]. 
 
En el Capítulo 7 de este documento (Instalación, Operación  y Mantenimiento) se profundiza en los 
mecanismos direccionados hacia la adecuada operación  y mantenimiento de los sistemas activos de 
retención  de  agua  lluvia  tales  como  los  filtros  pantalla  tanto  de  hojas,  desechos  y  vectores,  y  las 
estructuras  de  pre  tratamiento  (desviadores  de  primer  lavado,  tanques  sedimentadores  y  filtros  de 
vórtice).  
 
A continuación se mencionan las ventajas y desventajas que presentan este tipo de sistemas. 
 

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5.1.2.  Ventajas 

 
Las ventajas  y/o beneficios que puede generar un sistema activo de almacenamiento de agua lluvia 
son bastantes. A continuación se mencionan algunas de las más importantes [54, 55]:  
 

  Tienen  la  capacidad  de  proveer  agua  en  o  cerca  del  sitio  donde  se  necesita  o  es  usada, 

evitando así la necesidad de tener sistemas de distribución. 

 

  Se  pueden  emplear  superficialmente,  sub  superficialmente  y  para  usos  de  suelo  residencial, 

comercial, industrial y urbano sin ningún tipo de problema. 

 

  Reducen más eficientemente los volúmenes de escorrentía y las cargas de contaminantes que 

entran al sistema de drenaje reduciendo así los picos de caudal en eventos fuertes de lluvia y 
mejorando la calidad del agua. 

 

  Pueden proveer de agua a la población en casos de emergencia o cuando se generen cortes del 

servicio de agua. 

 

  Pueden constituir en una alternativa muy eficiente para el manejo del agua lluvia urbana para 

condiciones en donde evitar el empleo de superficies impermeables es imposible o el espacio 
es insuficiente (áreas altamente urbanizadas).  

 

  La  construcción  de  un  sistema  de  almacenamiento  activo  de  agua  lluvia  es  relativamente 

sencillo y puede cumplir casi cualquier requerimiento. 
 

  Este tipo de almacenamiento reduce la erosión urbana. 

 

  Ayudan a reducir el pico de demanda en verano y por consiguiente retardan las expansiones 

de plantas de tratamiento existentes.  

 
 

5.1.3.  Desventajas 

 
A continuación  se mencionan algunas  de las desventajas  y/o  limitaciones que pueden presentar los 
sistemas activos de almacenamiento de agua lluvia [54, 55]: 
 

  Un sistema activo de almacenamiento de agua lluvia con baja capacidad, limita la cantidad de 

agua  lluvia  que  puede  ser  retenida  y  por  lo  tanto  para  periodos  de  sequía  prolongados,  no 
representa  una  tecnología  confiable.  Incrementar  la  capacidad  de  almacenamiento,  aumenta 
los costos lo cual puede generar problemas en comunidades de bajos ingresos. 
 

  Las cisternas o tanques de retención pueden almacenar relativamente poca cantidad de agua 

lluvia comparada con la escorrentía que se puede generar de los techos de una población para 
eventos fuertes o prolongados de lluvia. Para poder contrarrestar este efecto es necesario que 
se emplee masivamente este tipo de tecnología, o que por el contrario, se complemente con 
algún otro mecanismo de manejo sostenible de agua lluvia. 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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  La capacidad de almacenamiento  de estos sistemas necesita estar disponible para cuando se 

presenta  un  evento  de  lluvia,  y  por  esto,  muchos  de  estos  pueden  resultar  ineficientes  para 
temporadas  muy  lluviosas  o  para  situaciones  en  las  cuales  no  sean  fáciles  de  vaciar 
completamente. 

 

  Se  debe  tener  especial  cuidado  con  los  materiales  con  los  cuales  se  fabrica  este  tipo  de 

sistemas,  pues  deben  ser  lo  suficientemente  resistentes  para  soportar  las  condiciones 
climáticas  y  lo  suficientemente  adecuados  para  no  alterar  la  estabilidad  del  suelo  y  cumplir 
con la vida útil propuesta. 

 

  Existe un gran número de consideraciones a la hora de ubicar un sistema de almacenamiento 

activo de agua lluvia, razón por la cual se puede limitar la viabilidad de esta técnica. 

 

  A  diferencia  de  las  nuevas  tecnologías  para  el  manejo  de  volúmenes  de  escorrentía,  el 

almacenamiento activo no permite la infiltración, ni mejora notablemente la calidad del agua 
que va a ser retornada al sistema de drenaje. 

 

  Las  fugas  de  las  cisternas  sub  superficiales  pueden  generar  inestabilidades  del  terreno 

causando problemas estructurales. 

 

  El  almacenamiento  de  agua  lluvia  puede  generar  un  problema  si  se  requiere  para  consumo 

humano y no se tienen los sistemas de potabilización requeridos. 

 

  En  la  mayoría  de  casos,  no  pueden  ser  operados  y  mantenidos  por  el  mismo  propietario  y 

resultan mucho más costosos de implementar, operar y mantener que los sistemas pasivos. 

 
 

5.2.  Desempeño y Eficiencia 

 
 
Una vez conocidas las características  generales, los componentes  y los tipos de sistemas  activos de 
almacenamiento de agua lluvia (cisternas y tanques de lluvia), es necesario analizar el desempeño, la 
eficiencia y la influencia que estas tecnologías presentan en cuanto a la cantidad y calidad del agua 
lluvia. 
 
 

5.2.1.  Desempeño en cuanto a la cantidad 

 
A continuación se van a analizar algunos de los estudios más importantes que se han efectuado para 
cuantificar  el  desempeño,  la  eficiencia  y  la  influencia  que  los  sistemas  de  almacenamiento  activo 
generan en cuanto a la cantidad del agua lluvia, es decir, en el alivio de los sistemas de drenaje por 
atenuación de picos y volúmenes de escorrentía. 
 
En  un  estudio,  Vaes  &  Berlamont,  2001  [78],  desarrollaron  un  modelo  conceptual  para  evaluar  el 
efecto  que  generan  los  tanques  de  almacenamiento  de  agua  lluvia  en  la  escorrentía,  empleando 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         80 

 

información  hidrológica  histórica.  Para  ellos,  el  efecto  que  tiene  la  retención  en  la  fuente  del  agua 
lluvia  para  el  diseño  de  los  sistemas  de  drenaje,  solo  puede  ser  abordado  empleando  registros 
hidrológicos de variabilidad temporal intrínseca debido a que los largos periodos antecedentes tienen 
una gran importancia. Para incorporar dicho efecto, se creó un modelo para evaluar el impacto de los 
tanques de almacenamiento en las series históricas de lluvia e incorporarlo en una lluvia compuesta 
modificada. Para ello, desarrollaron un simple modelo de retención con una salida constante igual a 
la demanda promedio de consumo interno y externo. Igualmente, se tuvo en cuenta una fracción α de 
la lluvia que cae en el área de captación y que efectivamente llega al tanque de almanceamiento, y el 
resto  de  la  lluvia  (1-α)  que  cae  en  las  demás  superficies  impermeables  y  que  llega  directamente  al 
sistema de drenaje. Por otra parte, se tuvo  en cuenta que una vez el tanque estuviera lleno, el agua 
almacenada  allí  empezaría  a  desbordarse  hasta  llegar  al  sistema  de  drenaje.  En  la  figura  a 
continuación se puede apreciar un sistema de almacenamiento activo mediante el cual se basasaron 
en este estudio para desarrollar el modelo conceptual descrito anteriormente.  
 

 

Figura 5-3. a) Esquema conceptual del funcionamiento de un sistema activo de almacenamiento (Adaptada de: [78]), b) modelo 
conceptual de retención simple (Adaptada de: [78]) 

 
En  la  Figura  5-4,  se  muestra  un  ejemplo  desarrollado  en  el  cual  se  pretendió  evaluar  el  efecto  que 
tenían  unos  tanques  de  almacenamiento  con  una  capacidad  igual  a  5,000  L  por  cada  m²  de  área 
impermeable, instalados en el 30% del área impermeable total de una cuenca urbana, para una lluvia 
con un periodo de retorno de 5 años. Igualmente se supuso un reuso constante de 100 L por día por 
cada  100  m²  de  área  de  captación.  El  resultado  del  estudio  permitió  concluir  que  gracias  a  la 
implementación  de este tipo de tecnología, se pudo reducir el  pico de caudal  dentro del  sistema de 
drenaje de tal forma, que la lluvia evaluada con un periodo de retorno de 5 años es como si hubiera 
sido equivalente a otra con periodo de retorno de 1 año. 
 

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Figura 5-4. Resultados estudio [78]. Efecto de tanques de almacenamiento en lluvias fuertes. (Fuente: [78]) 

 
Aunque  el  almacenamiento  de  sistemas  activos  de  retención  de  agua  lluvia  y  las  tecnologías  de 
infiltración no están completamente disponibles para eventos fuertes de lluvia (debido a su condición 
de  saturación),  las  técnicas  de  almacenamiento  colocadas  aguas  arriba  de  un  sistema  de  drenaje, 
tienen una gran influencia en la reducción de la escorrentía. En este estudio se pudo demostrar que 
los  sistemas activos  de retención  de agua lluvia bien diseñados  reducen  efectivamente los  picos  de 
caudal en sistemas de drenaje si son instalados masivamente.  
 
En otro estudio, citado anteriormente en el numeral 4.2.1 [74], aparte de evaluar la eficiencia de los 
barriles de agua lluvia en la reducción de volúmenes de escorrentia, también se planteó un escenario 
4 en el  cual  todos los  predios  de la  cuenca urbana estaban equipados  con tanques  más  grandes.  Es 
decir  que  aparte  de  evaluar  los  sistemas  pasivos  de  almacenamiento,  se  evaluó  el  efecto  de  los 
sistemas activos. Dicho escenario se planteó para cuantificar el efecto máximo dado un volumen de 
almacenamiento  mucho  mayor  por  tanque  instalado.  En  la  siguiente  imagen  se  puede  apreciar  que 
cuando  la  lluvia  es  fuerte  (gran  intensidad),  se  pudo  concluir  que  la  lluvia  excede  la  capacidad  de 
almacenamiento  de  los  barriles  de  agua  lluvia.  Un  así,  para  el  cuarto  escenario  (almacenamiento 
activo),  la  reducción  en  el  pico  de  caudal  de  escorrentía  corresponde  a  cerca  del  10%,  lo  cual 
permitiría el alivio de las estructuras de alcantarillado existente. 

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Figura 5-5. Resultados del estudio [74]. Efecto de la instalación de tanques más grandes sobre la reducción de picos de caudal 
para eventos fuertes de lluvia. (Fuente: [74]) 

 
De acuerdo con este estudio, se observó que a medida que incrementaba la lluvia, la eficiencia de los 
sistemas  activos  de  almacenamiento  se  reducía,  pero  a  una  tasa  mucho  menor  a  la  cual  decrece  la 
eficiencia  de  los  barriles  de  agua  lluvia.  Lo  anterior  permite  concluir,  que  a  pesar  de  que  el 
almacenamiento  activo  solo  alcanza  a  reducir  el  10%  del  volumen  de  escorrentíaaun  para  eventos 
muy  intensos  de  lluvia,  resulta  una  técnica  mucho  más  efectiva  que  el  almacenamiento  pasivo,  si 
ambos se aplican masivamente a una cuenca urbana de drenaje. 
 
Acercándose más al contexto local, Ávila & Díaz, 2012 [40], desarrollaron un estudio para evaluar la 
aplicación de sistemas urbanos de drenaje sostenible (SUDs) para la cuenca urbana de la ciudad de 
Barranquilla. Recordando del numeral 2.3.3.1, el sistema hidrológico de Barranquilla forma parte de 
la cuenca baja de río Magdalena, del cual extrae un caudal medio de 6.5 m³/s para su abastecimiento 
generando  un  consumo  aproximado  de  4  m³/s.  La  cobertura  de  acueducto  es  del  99%  y  la  de 
alcantarillado del 95%, pero actualmente no existe un alcantarillado pluvial formal lo cual genera el 
grave problema de los arroyos que se forman en épocas de lluvia y que afectan a miles de personas y 
a la economía de la región. Por otra parte, las áreas permeables producto del desarrollo urbano son 
prácticamente  inexistentes  lo  cual  agrava  el  problema  al  incrementar  el  caudal  y  el  tiempo  de 
respuesta de los arroyos ante un evento fuerte de lluvia [37]. 
 
Teniendo  en  cuenta  esta  problemática  inminente,  este  estudio  pretendió  explorar  alternativas  de 
almacenamiento  temporal  domiciliario,  aplicadas  en  forma  masiva,  para  reducir  el  volumen  de 
escorrentía  y  el  caudal  pico.  El  proyecto  se  efectuó  en  una  cuenca  urbana  de  la  ciudad  de 
Barranquilla, Colombia, denominada “cuenca del arroyo de la 93”, con un área de 396 Ha y un uso 
de  suelo  residencial  y  comercial  predominantemente.  La  respuesta  hidrológica-hidráulica  de  la 
cuenca para sus condiciones iniciales (sin implementación de SUDs) fue modelada con PCSWMM, 
la  topografía  fue  obtenida  a  partir  de  elevaciones  STRM-USGS  (2004)  y  para  la  ejecución  del 
modelo  se  tomaron  los  datos  de  la  estación  del  IDEAM  del  Aeropuerto  Cortissoz  de  Barranquilla. 
Los  resultados  de  la  simulación  bajo  las  condiciones  pre-implementación  de  SUDs  en  términos  de 
respuesta hidrológica y volúmenes de escorrentía fueron obtenidos para periodos de retorno de 2, 5, 
10, 25 y 50 años.  

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Los sistemas de drenaje urbano sostenibles (SUDs) empleados en la modelación fueron: 1) jardines 
de  lluvia,  2)  tanques  de  almacenamiento  (sistemas  activos)  y  3)  techos  de  almacenamiento.  Los 
tanques de almacenamiento empleados tenían una capacidad de retención de 5 m³,  y se  supuso que 
para  cada  predio  se  instalaba  un  número  de  unidades  proporcional  a  la  cantidad  de  viviendas.  En 
total se simularon 5,579 tanques de almacenamiento, lo cual permitía un volumen de retención total 
de 27,895 m³. Se evaluó la efectividad de cada alternativa individualmente y algunas combinaciones 
entre éstas. En total se plantearon 7 posibles escenarios que se describen a continuación: 
 

1.   Solo evaluación de jardines de lluvia. 
2.   Solo evaluación de tanques de almacenamiento (sistemas activos). 
3.   Solo evaluación de techos de almacenamiento. 
4.   Combinación entre escenarios 1, 2 y 3(jardines, tanques y techos). 
5.   Combinación entre escenarios 1 y 2 (jardines y tanques). 
6.   Combinación entre escenarios 1 y 3 (jardines y techos). 
7.   Combinación entre escenarios 2 y 3 (tanques y techos). 

 
En la Tabla 5-2, se pueden apreciar los resultados obtenidos en este estudio. Nótese que los tanques 
de  almacenamiento  tuvieron  un  efecto  importante  en  la  reducción  de  volumen  debido  a  que  se 
encontraban  dispersos  en  toda  la  cuenca  (masivamente)  y  su  volumen  acumulado  es 
significativamente alto para el área de la cuenca de estudio. Dichos tanques (escenario 2) alcanzaron 
una reducción del 8.3% y del 5.40% para eventos de lluvia con periodos de retorno de 2 y 100 años 
respectivamente. 
 

Tabla 5-2. Resultados estudio [40]. Evaluación de escenarios propuestos en la reducción de volumen de escorrentía (Adaptada 
de: [40]) 

Escenario 2 

2T 

25T 

50T 

100T 

Volumen sin LID (m³) 

33 448 

46 474 

49 219 

51 829 

Volumen con LID (m³) 

30 666 

43 697 

46 444 

49 053 

Diferencia (m³) 

2 782 

2 777 

2 775 

2 776 

Reducción (%) 

8.30% 

6.00% 

5.60% 

5.40% 

Escenario 4 

2T 

25T 

50T 

100T 

Volumen sin LID (m³) 

33 448 

46 474 

49 219 

51 829 

Volumen con LID (m³) 

28 026 

40 559 

43 207 

45 730 

Diferencia (m³) 

5 422 

5 915 

6 012 

6 099 

Reducción (%) 

16.20% 

12.70% 

12.20% 

11.80% 

Escenario 7 

2T 

25T 

50T 

100T 

Volumen sin LID (m³) 

33 448 

46 474 

49 219 

51 829 

Volumen con LID (m³) 

28 462 

40 982 

43 630 

46 150 

Diferencia (m³) 

4 986 

5 492 

5 589 

5 679 

Reducción (%) 

14.90% 

11.80% 

11.40% 

11.00% 

 

 
Por otra parte, cuando se operan los 3 LID al tiempo (escenario 4), se obtiene la mayor reducción en 
los volúmenes de escorrentía, como era de esperarse. Se obtuvieron decrementos de 14.9% para una 
lluvia con periodo de retorno de 2 años y de 11.0% para una de 100 años. Es importante destacar que 
cuando  se  evaluó  el  escenario  7  (solo  tanques  y  techos  de  almacenamiento)  se  obtuvieron  valores 

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muy  cercanos  a  los  que  reportó  el  escenario  anterior.  Esto  significa  que  los  jardines  de  lluvia 
prácticamente no tuvieron efecto,  y no constituyen una tecnología  LID muy efectiva si  se compara 
con el almacenamiento activo.  
 
Otra conclusión importante de este estudio fue que la reducción en los volúmenes de escorrentía es 
mayor  cuando  se  tiene  un  menor  periodo  de  retorno,  es  decir  cuando  la  lluvia  es  menos  fuerte, 
debido  a  que  el  volumen  de  precipitación  es  comparable  en  magnitud  con  la  capacidad  de 
almacenamiento  por  infiltración.  Asimismo,  el  rendimiento  de  los  sistemas  de  almacenamiento 
activo  (tanques  y  cisternas)  es  mayor  cuando  se  operan  junto  con  otras  tecnologías  LID.  Sin 
embargo,  lo  anterior  genera  mayores  costos  al  momento  de  instalar  dichos  sistemas  en  una  cuenca 
urbana consolidada, teniendo en cuenta que su implementación requiere de espacio y adecuación de 
infraestructura existente. 
 
En  otro  estudio  [76],  citado  anteriormente  en  el  numeral  4.2.1,  se  realizó  un  análisis  sobre  el 
desempeño  proyectado  de  los  sistemas  pasivos  de  almacenamiento  de  agua  lluvia  para  distintas 
ciudades de Estados Unidos. De la misma forma que en el estudio de Petrucci, et al., 2012 [74] , se 
evaluaron los sistemas de almacenamiento activo (tanques y cisternas de almacenamiento) en cuanto 
a la reducción de la escorrentía. En dicho estudio se demostró que una cisterna simple de 500 galones 
(1,890  L)  puede  reducir  en  promedio  cerca  del  12%,  es  decir  para  ciudades  que  se  encuentran  en 
regiones  tanto  semi  áridas  como  húmedas.  Dicho  valor  puede  aumentar  hasta  cerca  del  17%  para 
ciudades que se encuentran en regiones semi áridas y al 12% para regiones húmedas. En la siguiente 
figura se pueden apreciar los resultados obtenidos del estudio.  
 

 

Figura 5-6. Resultados estudio  [76]. Reducciones del  volumen  medio anual  de agua lluvia  para  distintas ciudades  de Estados 
Unidos (Adaptada de: [76]). 

 
Finalmente,  otro  estudio  [79],  cuantificó  la  eficiencia  de  dos  configuraciones  distintas  para  un 
sistema  de  almacenamiento  activo  de  agua  lluvia  (“on-line”  y  “offline”)  en  cuanto  al  periodo  de 
retorno  de  la  lluvia  con  respecto  al  número  de  desbordamientos  y  a  su  eficiencia  como  tal.  Los 
sistemas de almacenamiento activo se pueden considerar como de configuración “on-line” y por lo 
tanto solo se va a discutir acerca de estos. Se tuvieron en cuenta 5 escenarios: el primero sin tener en 
cuenta el almacenamiento, el segundo, tercero, cuarto y quinto con una retención de 5 m³, 25 m³, 50 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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m³  y 100 m³  por cada hectárea impermeable respectivamente.  En la Figura  5-7  se pueden observar 
los resultados obtenidos por este estudio. 
 

 

Figura 5-7. Resultados estudio [79]. a) Eficiencia de los sistemas activos de almacenamiento con respecto a distintos periodos 
de retorno (Fuente: [79]) y b) duración de los desbordamientos en los sistemas activos de almacenamiento con respecto varios 
periodos de retorno (Fuente: [79])  

 
Si se observa el esquema a) de la figura anterior, es claro que a medida que la lluvia es más intensa 
(mayor  periodo  de  retorno),  las  eficiencias  de  los  distintos  sistemas  tienden  a  converger  cerca  del 
30% (para un T=100 años). Por el contrario, a medida que la lluvia es menos intensa (menor periodo 
de retorno) las eficiencias tienden a converger al 100%. Lo anterior indica que los sistemas activos 
de almacenamiento pierden efectividad a medida que la lluvia es más intensa, y que no importa si se 
incrementa el tamaño de los mismos, su atenuación en cuanto a volúmenes de escorrentía va a tender 
al mismo valor de eficiencia. Por otra parte, el estudio demostró que un almacenamiento de 100 m³ 
por hectárea impermeable es 100% efectivo en reducciones de volúmenes de escorrentía para lluvias 
con periodos de retorno menores a 80 años. Un almacenamiento de 50 m³ por hectárea impermeable 
es completamente eficiente para lluvias con periodos de retorno menores a 70 años. Por otro lado, las 
de 25 y 5 m³ por hectárea impermeable resultan 100% efectivas para lluvias de baja intensidad (entre 
0 y 15 años de retorno) si se compara con las demás.  
 
Por otro lado, el esquema b) indica que, como era de esperarse, la duración de los desbordamientos 
es mucho mayor para lluvias con mayores periodos de retorno,  y que éstas  tienden a cero (es decir 
efectividad del 100%) a medida que se tiene mayor almacenamiento por hectárea impermeable. 
 
De  acuerdo  con  los  estudios  analizados  anteriormente,  y  a  algunos  otros  consultados,  se  puede 
concluir  lo  siguiente  acerca  del  desempeño  y  eficiencia  de  los  sistemas  de  almacenamiento  activo 
(tanques  y  cisternas  de  almacenamiento)  en  cuanto  a  aspectos  de  reducción  de  volúmenes  de 
escorrentía y picos de caudal: 
 

  Los  sistemas  de  almacenamiento  activo  colocados  aguas  arriba  de  un  sistema  de  drenaje 

tienen  una  gran  influencia  en  la  reducción  de  la  escorrentía.  Se  pudo  demostrar  que  los 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         86 

 

sistemas activos de retención de agua lluvia bien diseñados reducen efectivamente los picos 
de caudal en sistemas de drenaje si son instalados masivamente. Dichas reducciones pueden 
estar en promedio  entre  el  10%  y el  17% dependiendo de muchos factores como  el  tamaño 
del almacenamiento, el área impermeable de la cuenca, el periodo seco antecedente, etc.  
 

  Se observó que a medida que incrementaba la lluvia, la eficiencia de los sistemas activos de 

almacenamiento  se reducía, pero  a una tasa mucho menor a la cual  decrece la  eficiencia de 
los  barriles  de  agua  lluvia.  Lo  anterior  permite  concluir,  que  a  pesar  de  que  el 
almacenamiento  activo  solo  alcanza  reducciones  entre  el  10%  y  17%  del  volumen  de 
escorrentía aun para eventos muy intensos de lluvia, resulta una técnica mucho más efectiva 
que  el  almacenamiento  pasivo,  si  ambos  se  aplican  masivamente  a  una  cuenca  urbana  de 
drenaje. 
 

  El  rendimiento  de  los  sistemas  de  almacenamiento  activo  (tanques  y  cisternas)  es  mayor 

cuando se operan junto con otras tecnologías LID. Sin embargo, lo anterior genera mayores 
costos al momento de instalar dichos sistemas en una cuenca urbana consolidada, teniendo en 
cuenta que su implementación requiere de espacio y adecuación de infraestructura existente. 
 

  Otro tipo de tecnologías LID, tales como los jardines de lluvia y mecanismos de infiltración. 

no generan el  mismo  efecto  en cuanto  a la reducción  de volúmenes  de escorrentía,  y por lo 
tanto, no constituyen una tecnología LID muy efectiva si se compara con el almacenamiento 
activo. 
 

  Los  sistemas  activos  de  almacenamiento  pierden  efectividad  a  medida  que  la  lluvia  es  más 

intensa,  y  no  importa  si  se  incrementa  el  tamaño  de  los  mismos,  su  atenuación  en  cuanto  a 
volúmenes de escorrentía va a tender al mismo valor de eficiencia. Por otra parte, la duración 
de  los  desbordamientos  es  mucho  mayor  para  lluvias  con  mayores  periodos  de  retorno,  y 
tienden a cero (es decir efectividad del 100%) a medida que se tiene mayor almacenamiento 
por hectárea impermeable. 

 
 

5.2.2.  Desempeño en cuanto a la calidad 

 
No  es  propósito  de  este  documento  profundizar  en  aspectos  de  calidad  del  agua,  pero  es  muy 
importante mencionar la capacidad que tienen los sistemas de almacenamiento activo en cuanto a la 
reducción de cargas contaminantes y de otro tipo de indicadores de calidad del agua. Es sabido que 
los tanques  y cisternas de almacenamiento  generan un impacto medio en cuanto a la atenuación  de 
los volúmenes de escorrentía que llegan a los sistemas de drenaje (10-17%), razón por la cual es de 
esperarse se generen reducciones significativas pero no completas de cargas contaminantes. Lo que 
sí es de esperarse, es que los sistemas activos tengan una mayor eficiencia en cuanto al mejoramiento 
de la calidad del agua que los sistemas pasivos. A continuación se van a analizar un par de estudios 
que evalúan la eficiencia del almacenamiento activo en cuanto a la calidad del agua y se plantean las 
conclusiones pertinentes. 
 
En  un  estudio  [80],  se  intentó  evaluar  la  efectividad  de  los  tanques  de  almacenamiento  como  un 
potencial  elemento  sensible  de  diseño  para  manejar  la  calidad  del  agua  lluvia  en  un  sistema  de 
drenaje. Para ello, se decidió determinar las cargas de contaminantes en sistemas de drenaje a partir 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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de  las  concentraciones  generadas  de  un  parcela  residencial  de  la  ciudad  de  Melbourne,  Australia, 
equipado  con  un  tanque  de  almacenamiento  para  recolectar  y  almacenar  el  agua  lluvia.  El  modelo 
empleado fue el “The Model for Urban Stormwater Improvement Conceptualisation” (Music, 2007) 
para poder evaluar el desempeño del tanque de almacenamiento en cuanto a aspectos de calidad del 
agua. 
 
El  estudio  se  efectuó  para  un  predio  residencial  típico  (3  personas)  de  la  ciudad  de  Melbourne.  Se 
consideró  que  el  área  de  captación  (techo)  conectada  al  tanque  de  retención  variaba  entre  50  m²  y 
200 m². Se desarrolló un análisis de escenarios para 7 combinaciones diferentes de demanda interna 
del  agua,  para  cuantificar  el  porcentaje  de  reducción  de  la  escorrentía,  y  parámetros  de  calidad  del 
agua como sólidos suspendidos totales (TSS), nitrógeno total (TN) y fósforo total (TP), si el 100% de 
los predios de una parcela residencial eran conectados a un mismo tanque. Los escenarios fueron los 
siguientes: 
 

1.  Un tanque de 3,000 L (800 galones) fue empleado para determinar el porcentaje de reducción 

de  contaminantes  para  distintas  demandas  de  agua.  El  área  de  captación  se  consideró 
constante (112.5 m²).  

2.  Se supuso demanda solo para sanitarios, lavandería e irrigación de jardines con variación en 

el tanque de almacenamiento desde 1,000 L (270 galones) hasta 5,000 L (1320 galones). El 
área de captación se consideró constante (112.5 m²).  

3.  Un tanque de 3,000 L (800 galones) fue empleado para distintas demandas de agua y distintas 

áreas de captación que variaban entre 50 m² hasta 200 m².  

 
Para el escenario 1, se observó que para distintas combinaciones de demanda de agua, la reducción 
en  TSS,  TN  y  TP  fue  considerable.  La  reducción  en  sólidos  suspendidos  totales  (TSS)  fue  en 
promedio del 95% con un valor máximo cuando se tiene demanda combinada (sanitarios, lavandería 
e irrigación de jardines) de 96.9%. La reducción en nitrógeno total (TN) fue en promedio del 67%, e 
igualmente  con  un  valor  máximo  cuando  se  tiene  demanda  combinada  (sanitarios,  lavandería  e 
irrigación  de  jardines)  de  80.7%.  La  reducción  en  fósforo  total  (TP)  fue  en  promedio  del  83%,  e 
igualmente con un valor máximo cuando se tiene demanda combinada de 90.1%.  
 
En cuanto al escenario 2, se encontró que el porcentaje de reducción en cuanto a TSS no depende del 
tamaño del tanque. Aun así, para TN y TP, el tamaño del tanque es proporcional con la reducción de 
estos parámetros de calidad. Cuando el tanque se varía desde 1,000 L hasta 5,000 L, la reducción del 
fósforo total (TP) varía del 84% al 93%. Igualmente, cuando se varía ese mismo volumen del tanque, 
la reducción del nitrógeno total (TN) varía del 68% al 87%. En el escenario 3 se observó, y como era 
de esperarse, que a medida que se incremente el área de captación, las reducciones en los parámetros 
de  calidad  del  agua  se  reducían  considerablemente.  Es  decir  que  empeoraba  la  calidad  del  agua 
producto de tener mayor área de captación.  
 

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Figura 5-8. Resultados estudio [80]. a) Resultados escenario 2: sensibilidad al tamaño del tanque (Fuente: [80]), b)  Resultados 
escenario 3: sensibilidad a variaciones en el área de captación (Fuente: [80]) 

 
El estudio anterior concluyó que existe un impacto considerable en el mejoramiento de la calidad del 
agua almacenada que llega al sistema de drenaje debido a las variaciones en la demanda de la misma, 
con valores promedio del 95%, 67%  y 83% para sólidos suspendidos totales (TSS), nitrógeno total 
(TN)  y  fósforo  total  (TP)  respectivamente.  Asimismo  concluyó  que  el  porcentaje  de  reducción  en 
cuanto  a  TSS  no  depende  del  tamaño  del  tanque  a  diferencia  del  TN  y  TP,  los  cuales  mejoran  su 
reducción  a  medida  que  hay  más  capacidad  de  almacenamiento.  Finalmente,  las  reducciones 
disminuyen, es decir que empeora la calidad del agua producto de tener mayor área de captación. 
 
Por  otro  lado,  en  uno  de  los  estudios  [79]  analizados  en  el  numeral  5.2.1,  se  pretendió  también 
evaluar  la  eficiencia  de  los  tanques  de  almacenamiento  de  dos  configuraciones  distintas  para  un 
sistema  de  almacenamiento  activo  de  agua  lluvia  (“on-line”  y  “offline”).  Para  ello,  emplearon  la 
concentración  de  sólidos  suspendidos  totales  (TSS)  como  parámetro  para  cuantificar  la  calidad  del 
agua,  ya  que  está  fuertemente  correlacionado  a  otros  parámetros  significativos.  Se  plantearon 
distintos escenarios (como se describió previamente) para distintos niveles de almacenamiento: de 5 
m³, 25 m³, 50 m³ y 100 m³ por cada hectárea impermeable respectivamente. Igualmente, se evaluaron 
los  resultados  para  distintos  tipos  de  lluvias  con  diferentes  periodos  de  retorno,  para  evidenciar  la 
sensibilidad  hacia  esta  variable.  En  la  Figura  5-9  se  pueden  observar  los  resultados  obtenidos  en 
cuanto al parámetro analizado de calidad del agua. 
 

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Figura  5-9.  Resultados  estudio  [79].  a)  Eficiencia  de  los  sistemas  activos  de  almacenamiento  en  cuanto  a  la  concentración  de 
TSS para distintos periodos de retorno (Fuente: [79]) 

 
La figura anterior, indica que la concentración de sólidos suspendidos totales (TSS) es mucho mayor 
para lluvias con mayores periodos de retorno, y que éstas tienden a cero (es decir cero concentración) 
a medida que se tiene mayor almacenamiento por hectárea impermeable. Dado lo analizado en este 
estudio,  se  puede  concluir  que  a  medida  que  se  tiene  mayor  almacenamiento  y  la  lluvia  es  menos 
intensa, la calidad del agua retenida mejora considerablemente. Y por el contrario, a medida que se 
reduce  el  almacenamiento  y  se  incrementa  la  intensidad  de  la  lluvia,  la  calidad  del  agua  retenida 
empeora considerablemente 
 
Otros estudios [81, 82, 83], han intentado caracterizar la calidad del agua lluvia retenida en distintos 
sistemas  de  almacenamiento  activo  existentes  alrededor  del  mundo.  Básicamente  se  emplean  los 
mismos  parámetros  de  calidad  del  agua  analizados  anteriormente  y  se  llegan  a  resultados  muy 
similares. Si se desea profundizar en aspectos de calidad del agua, se recomienda revisar los artículos 
citados. 
 
De  acuerdo  con  los  estudios  analizados  anteriormente,  y  a  algunos  otros  consultados,  se  puede 
concluir  lo  siguiente  acerca  del  desempeño  y  eficiencia  de  los  sistemas  de  almacenamiento  activo 
(tanques y cisternas) en cuanto a aspectos de calidad del agua: 
 

  Existe  un  impacto  considerable  en  el  mejoramiento  de  la  calidad  del  agua  almacenada  que 

llega al sistema de drenaje debido a las variaciones en la demanda de la misma, con valores 
promedio del 95%, 67% y 83% para sólidos suspendidos totales (TSS), nitrógeno total (TN) y 
fósforo total (TP) respectivamente.  
 

  El porcentaje de reducción en cuanto a TSS no depende del tamaño del  tanque a diferencia 

del  TN  y  TP,  los  cuales  mejoran  su  reducción  a  medida  que  hay  más  capacidad  de 

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almacenamiento. Por otro lado, las reducciones disminuyen, es decir que empeora la calidad 
del agua producto de tener mayor área de captación. 
 

  A  medida  que  se  tiene  mayor  almacenamiento  y  la  lluvia  es  menos  intensa,  la  calidad  del 

agua  retenida  mejora  considerablemente.  Y  por  el  contrario,  a  medida  que  se  reduce  el 
almacenamiento  y  se  incrementa  la  intensidad  de  la  lluvia,  la  calidad  del  agua  retenida 
empeora considerablemente 
 

  A diferencia del almacenamiento pasivo, el almacenamiento activo es mucho más efectivo en 

la  reducción  de  cargas  contaminantes  (TSS,  TP  y  TN)  tanto  para  lluvias  de  baja  intensidad 
como para lluvias de alta intensidad. 

 

  El  agua  almacenada  en  un  tanque  o  cisterna  de  retención  puede  constituir  en  una  fuente  de 

agua  limpia,  segura  y  confiable  siempre  y  cuando  el  sistema  de  recolección  y  transporte  se 
encuentre debidamente construido y mantenido.  

 
 

 

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6.  NUEVAS TECNOLOGÍAS RETENCIÓN/INFILTRACIÓN (AQUACELL) 

 
En  esta  Capítulo  se  van  a  analizar  las  nuevas  tecnologías  que  ofrecen  la  opción  tanto  de 
almacenamiento  activo  como  de  infiltración.  Corresponden  a  sistemas  modulares  interconectados 
con una mayor capacidad de atenuación de volúmenes y picos de caudal ante eventos de lluvia, y son 
instalados sub superficialmente pues requieren de bastante espacio. En este capítulo se profundizará 
sobre  la  tecnología  “Aquacell”  desarrollada  por  Wavin  Overseas  B.V.

14

  e  implementado  en 

Colombia por Pavco – Mexichem

15

 
 

6.1.  Descripción General 

 
 

6.1.1.  Características, tipos y componentes 

 

El  desarrollo  urbano  de  grandes  ciudades  ha  tenido  como  consecuencia  la  generación  de  grandes 
áreas superficiales impermeables tales como techos, parqueaderos y pavimentos. Como resultado, la 
escorrentía superficial se ha incrementado en algunos casos cerca del 80%, generando problemas en 
el manejo del agua tales como inundaciones y sobrecargas de los sistemas de drenaje. Los sistemas 
modulares o las nuevas tecnologías de retención/infiltración tales como Aquacell han surgido como 
respuesta ante los problemas inminentes del manejo del  agua lluvia ofreciendo control  en la fuente 
mediante tres opciones [84]: 
 

  Control  de  la  escorrentía  superficial  al  ofrecer  retención  temporal  de  los  excesos  de  agua 

lluvia  que  se  generan  en  un  evento  y  limitando  su  descarga  a  los  sistemas  de  drenaje  o 
directamente al cuerpo receptor.  
 

  Control  de  la  escorrentía  superficial  al  ofrecer  infiltración  del  agua  lluvia  de  exceso  que  se 

genera  en un evento.  De esta forma se  recarga  el  agua subterránea  y se alivia el  sistema de 
drenaje. 
 

  Control  de  la  escorrentía  superficial  al  ofrecer  reutilización  del  agua  lluvia  en  actividades 

externas tales como irrigación de jardines  y lavado de autos, e internas tales como descarga 
de sanitarios y lavandería.  

 
Los sistemas modulares, dada su naturaleza, hacen que sea una alternativa de manejo de agua lluvia 
eficiente independientemente de los  requerimientos del lugar en el  cual se planean instalar. Pueden 
ser  empelados  para  proveer  almacenamiento  para  la  reducción  de  volúmenes  de  agua  lluvia  y  para 
reutilización  dentro  del  establecimiento,  a  la  vez  que  pueden  ofrecer  infiltración.  Pueden  ser  de 
diversos tamaños, pues corresponden a unidades modulares que pueden ser conectadas dependiendo 
de los requerimientos específicos del sitio. Igualmente pueden ser empleados a baja escala, es decir 
para predios residenciales o para pequeñas áreas de captación, o pueden emplearse a gran escala, es 
decir para predios comerciales, institucionales, parqueaderos  o para grandes áreas de captación [85].  
 

                                                 

14

 Wavin Overseas B.V., solutions for essentials. Disponible en línea en: www.wavinoverseas.com 

15

 Pavco – Mexichem. Disponible en línea en: http://www.pavco.com.co/ 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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El sistema Aquacell corresponde a módulos individuales de polipropileno ensamblados para formar 
una  estructura  sub  superficial  empleada  tanto  para  la  detención  del  agua  lluvia,  como  para  su 
infiltración.  Estos  sistemas  brindan  una  mayor  capacidad  de  retención  y  atenuación  de  picos  de 
caudal  que los  sistemas  activos  y pasivos de almacenamiento,  pues  pueden ser  empelados  a mayor 
escala y para las áreas de captación que se desee.  
 
En  la  Figura  6-1  se  pueden  apreciar  distintas  configuraciones  de  sistemas  modulares  de 
almacenamiento/infiltración  de  agua  lluvia.  En  el  esquema  a)  se  puede  apreciar  un  sistema 
convencional  de  la  tecnología  Aquacell  desarollada  por  Wavin.  Nótese  que  se  trata  de  sistemas 
modulares tipo caja ensamblados para formar una gran estructura. En el esquema b) se encuentra un 
sistema  convencional  de  la  tecnología  Chamber-Maxx  desarrollada  por  Contech.  Nótese  que  a 
diferencia de la primera, ésta se trata de sistemas modulares tipo cilindro, que al igual que la anterior 
se ensamblan para generar mayor capacidad de almacenamiento y/o infiltración.  
 

 

Figura 6-1. Diferentes tipos y configuraciones de sistemas modulares de almacenamiento/infiltración de agua lluvia: a) sistema 
típico de Aquacell-Wavin (Fuente: [86]), b) sistema típico de Chamber Maxx-Contech

16

 

 
A  continuación  se  va  a  hacer  énfasis  en  el  funcionamiento  de  este  tipo  de  sistemas  y  de  los 
componentes que los conforman. El agua lluvia que excede la capacidad del sistema convencional de 
drenaje de una cuenca urbana es atenuado mediante el control de una cámara y canalizado dentro de 
la  estructura  modular  de  almacenamiento/infiltración.  La  estructura  interna  de  cada  módulo  está 
diseñada  para  controlar  el  agua  entrante  y  brindarle  almacenamiento  temporal.  Si  el  material 
mediante  el  cual  se  envuelve  la  estructura  es  impermeable,  el  agua  permanece  dentro  del 
almacenamiento  hasta  un  punto  en  el  cual  pueda  ser  canalizada  hacia  otra  cámara  de  control 
mediante  la  cual  se  devuelve,  a  través  de  un  mecanismo  de  desbordamiento,  al  sistema  de  drenaje 
existente/convencional.  Sin  embargo,  si  la  envoltura  es  permeable,  el  agua  temporalmente  retenida 
empieza a infiltrarse a través del suelo siempre y cuando las propiedades de éste así lo permitan. Al 
controlar  el  agua  lluvia  en  la  fuente  y  permitir  su  infiltración,  no  solamente  se  está  aliviando  el 
sistema de drenaje tradicional de una cuenca urbana, sino que además, se está beneficiando el medio 
ambiente local. 
 
                                                 

16

  Imagen  extraída  de  la  red.  Disponible  en  línea  en:  http://www.conteches.com/products/stormwater-

management/detention-and-infiltration/chambermaxx.aspx#1862188-case-studies.  Consultada  el  13  de  diciembre  del 
2013. 

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Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         93 

 

En  la  Figura  6-2  se  puede  apreciar  un  esquema  típico  sobre  el  funcionamiento  y  los  componentes 
básicos  de  un  sistema  modular  de  retención/infiltración  de  agua  lluvia.  Nótese  que  este  tipo  de 
tecnologías cuentan con los cuatro componentes básicos de cualquier sistema de captación del agua 
lluvia  que  son:  1)  captación  y  transporte  (collecting),  2)  separación  (separation),  3)  sistema  de 
almacenamiento  (detention)  y  4)  sistema  de  entrega  o  distribución  (usage).  A  continuación  se 
profundiza en estos componentes básicos junto con los elementos que conforman cada uno: 
 
1.  Captación y transporte (collecting): La captación corresponde al área a la cual el agua lluvia cae, 

y  el  transporte  y  recolección  corresponde  a  los  elementos  mediante  los  cuales  el  agua  es 
transportada y dirigida hacia el almacenamiento. Para este tipo de sistemas, el área de captación 
pueden ser techos, pavimentos/parqueaderos y áreas correspondientes a estaciones petroleras o de 
manejo  de hidrocarburos. Para  este  caso solo  se  van a tener en cuenta las dos  primeras. En  los 
numerales 3.2 y 3.4 se especificaron las características detalladas y consideraciones de diseño de 
este componente. 

 

 

Figura  6-2.  Esquema  típico  de  un  sistema  modular  de  almacenamiento/infiltración  de  agua  lluvia  (Aquacell-Wavin)  con  sus 
componentes básicos (Fuente: [44, 86]) 

 
 

2.   Separación  (separation):  Un  aspecto  muy  importante  de  todo  sistema  modular  de 

retención/infiltración es que debe considerar dispositivos de pre tratamiento del agua, con el fin 
de evitar que sedimentos, hojas, basura y ciertos contaminantes entren al almacenamiento. Estos 
dispositivos  deben  ser  muy  fáciles  de  mantener,  y  deben  existir  para  asegurar  el  buen 
funcionamiento  y  eficiencia  del  sistema.  En  el  numeral  3.4  se  mencionaron  algunos  de  estos 
dispositivos  de  pre  tratamiento  como  las  pantallas/filtro  para  hojas,  desechos  e  insectos, 
desviadores de primer lavado, tanques sedimentadores y filtros de vórtice.  

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Para los sistemas modulares de almacenamiento/infiltración tales como el Aquacell, deben existir 
distintos  métodos  de  pre  tratamiento  dependiendo  del  origen  del  sistema  de  captación  y 
transporte. Si la captación se realizó en techos, es recomendable emplear un separador de hojas, 
que bien pueden ser las pantallas/filtro para hojas y desechos especificados en el numeral 3.4, o 
algunas  otras  un  poco  más  sofisticadas.  Igualmente  es  necesario,  aparte  del  mecanismo  de 
separación de hojas y desechos, tener un sedimentador o separador de sedimentos (silt separator).  
 
En la Figura 6-3 a-1 y a-2) se puede observar un separador pequeño de sedimentos (desarrollado 
por Wavin) y su funcionamiento. Estos se emplean para aplicaciones más reducidas, es decir para 
áreas de captación  y almacenamientos no tan grandes. Funcionan cuando las velocidades son lo 
suficientemente bajas para permitir que se sedimente el material particulado dentro de estos, y si 
las velocidades son mayores, pierden su eficiencia y dejan de filtrar al agua adecuadamente [44, 
87]. El agua entra por una tubería de entrada, luego de haber pasado por el separador de hojas, e 
ingresa  dentro  de  una  cámara.  Allí,  el  agua  se  va  acumulando,  sube  el  nivel,  y  es  filtrada 
mediante  un  filtro  especial.  El  agua  filtrada,  es  evacuada  mediante  una  tubería  de  salida  y  es 
dirigida hacia el elemento de almacenamiento. Por el contrario, en la Figura 6-3 b) se encuentra 
un  separador  hidrodinámico  combinado  desarrollado  por  Wavin,  el  cual  se  emplea  más  para 
aplicaciones a una mayor escala,  es  decir  cuando el  área  y el elemento de almacenamiento  son 
mayores.  Estos  separadores  funcionan  mejor  para  velocidades  y  volúmenes  mayores.  Su 
funcionamiento es muy similar al del sedimentador pequeño, a diferencia que éste no emplea un 
filtro  para  mejorar  la  calidad  del  agua,  sino  que  por  el  contrario,  emplea  un  mecanismo 
hidrodinámico el cual hace que se sedimente el material particulado; el agua relativamente limpia 
quede  en  la  parte  superior  donde  es  finalmente  evacuada.  En  el  Capítulo  7  se  profundizará  en 
aspectos de operación y mantenimiento de estos sedimentadores. 
 

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Figura 6-3. Dos tipos de separadores de sedimentos. a-1) separador pequeño de sedimentos (Silt Trap 6LB600 Wavin) (Fuente: 
[84]), a-2) funcionamiento del separador pequeño de sedimentos (Adaptada de: [44]) y b) separador hidrodinámico combinado 
de sedimentos (Wavin) (Fuente: [44]) 

  

Por  otro  lado,  si  la  captación  se  realizó  en  pavimentos  y/o  parqueaderos,  es  recomendable 
emplear un separador de hojas/sedimentos denominado “gully”. Esta tecnología es empleada para 
evitar  que  los  sedimentos  y  contaminantes  del  agua  recolectada  en  pavimentos  y  parqueaderos 
entre a los sistemas de almacenamiento. Funcionan muy parecido al primer  separador mostrado 
en  la  figura  anterior,  pero  tienen  una  zona  de  separación  un  poco  menor,  razón  por  la  cual  es 
necesario colocar varios de estos a lo largo de un área de captación. Igualmente, pueden recibir el 
agua directamente del pavimento mediante un cubrimiento colocado en su parte superior, el cual 
se encarga de filtrar el agua para retener sólidos más grandes como hojas y desechos. La cantidad 
de metros cuadrados, o el área de drenaje aferente a cada separador tipo “gully” depende de la 
naturaleza de la superficie, de la pendiente y de la intensidad de la lluvia. Por ejemplo, para un 
área de captación construida en asfalto convencional, el área aferente a cada sedimentador varía 
entre 300 y 400 m². Los separadores tipo “gully” de Wavin tienen cámara de retención de sólidos 
con  una  capacidad  de  45  litros,  para  una  remoción  total  de  130  a  140  toneladas  de  residuos  al 
año, y tienen dimensiones aproximadas de 53 a 83 cm de alto y 40 cm de ancho  [87, 88]. En la 
Figura 6-4 a) se puede observar la instalación convencional de un separador de este tipo y en el 
esquema  b)  se  puede  apreciar  una  vista  exterior,  interior  y  dos  cubrimientos  típicos  de  estas 
tecnologías  ofrecidas  por  Wavin.  La  operación  y  mantenimiento  de  este  tipo  de  separadores  es 
muy sencillo y económico, pero en el Capítulo 7 se profundiza en estos aspectos.  
 

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Figura  6-4.  Separadores  de  hojas/sedimentos  tipo  “gully”.  a)  Gully  convencional  puesto  en  campo  (Fuente:  [88]),  b)  vista 
exterior e interior del colector y dos tipos de cubrimientos de un separador de hojas/sedimentos tipo “gully” (Fuente: [88]) 

  
Finalmente,  si  la  captación  se  realizó  en  una  superficie  expuesta  a  aceites  y/o  hidrocarburos 
(como una estación petrolera, una gasolinera, etc.) es necesario emplear un separador mucho más 
especializado  que  sea  capaz  de  remover  estas  sustancias.  Para  eso  se  emplea  un  separador  de 
aceites, pero no se va a profundizar en este tipo de estructuras.  
 

3.  

Sistema de almacenamiento (detention): Corresponde a las unidades modulares  ensambladas en 
las cuales es retenida el agua lluvia proveniente de las estructuras de separación. Es en esencia el 
elemento  más  importante  y  costoso  de  este  tipo  de  sistemas.  Su  capacidad  de  almacenamiento 
total  puede  ser  tan  grande  como  se  quiera  hasta  alcanzar  valores  entre  1,500  y  2,500  m³  para 
macro-proyectos.  La  unidad  de  Aquacell  (Wavin)  es  fabricada  en  polipropileno,  es  de  forma 
modular (dimensiones 1.0 m x 0.5 m x 0.40 m), liviana (9 kg de peso) y con una capacidad del 
95%,  es  decir  de  185  litros.  Las  unidades  de  Aquacell  son  grapadas  en  capas  simples  o 
sobrepuestas  en  múltiples  capas.  Cuando  se  requiere  solamente  retener  el  agua,  es  necesario 
envolver  el  sistema  modular  mediante  una  geomembrana  que  evite  el  intercambio  hidráulico 
suelo/Aquacell.  Cuando  se  busca,  además  del  almacenamiento,  infiltración  hacia  el  terreno,  se 
debe  envolver  en  un  geotextil  especial  que  permita  el  intercambio  hidráulico  entre  suelo-
Aquacell  [84].  En  la  Figura  6-5  a)  se  puede  apreciar  la  unidad  básica  del  sistema  modular 
Aquacell  con  sus  respectivas  dimensiones.  En  el  esquema  b)  se  encuentra  un  ejemplo  de 
instalación y ensamblaje de este tipo de estructuras, y en el esquema c) se encuentra un sistema 
ensamblado con sus respectivos elementos. El sistema de almacenamiento, es decir las unidades 
modulares, no requieren de ningún tipo de operación y/o mantenimiento (resulta imposible), por 
lo cual el proceso de separación previo debe ser muy eficiente. 

 

 

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Figura  6-5.  a)  Unidad  básica  del  sistema  Aquacell  (Wavin)  con  sus  dimensiones  (Fuente:  [85]),  b)  ejemplo  de  instalación  del 
sistema  modular  Aquacell  (Wavin)  (Fuente:  [86]),  c)  componentes  básicos  de  un  sistema  ensamblado  por  unidades  Aquacell 
(Wavin) (Fuente: [85]) 

 

4.   Sistema  de  entrega  o  distribución  (usage):  Corresponde  al  sistema  mediante  el  cual  se  va  a 

devolver el agua lluvia al sistema de drenaje (control de escorrentía) o mediante el cual se va a 
reutilizar dentro del predio (reuso). Para este caso, solo se va a tener en cuenta la utilización de 
esta  tecnología  para  el  manejo  de  la  escorrentía  y  por  lo  tanto  no  se  profundiza  en  aspectos  de 
reutilización.  El  mecanismo  tanto  de  entrada  como  de  salida  corresponde  a  una  cámara  de 
inspección  que tiene un mecanismo de control  de flujo,  mediante el  cual  el  agua entra desde la 
estructura  de  separación  hacia  el  elemento  de  almacenamiento  o  hacia  al  sistema  de  drenaje 
existente.  

 

Las  cámaras  de  inspección  pueden  ser  de  tipo  convencional  construidas  en  concreto  in-situ,  o 
pueden ser prefabricadas, siempre y cuando ambas tengan el mecanismo de control de flujo que 
envía el agua desde y hacia el sistema de almacenamiento modular. En la Figura 6-6 a) se puede 
apreciar  una  configuración  típica  de  una  cámara  construida  en  concreto  colocada  justo  después 
del  almacenamiento  modular Aquacell,  y en  el  esquema b) se  encuentra una cámara Novacam-

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100, que recomienda emplear Pavco-Wavin  para  la entrega del  agua hacia  y desde la  retención 
[87].  

 

 

Figura 6-6. Distintos elementos que componen el sistema de entrega en un sistema modular de almacenamiento/infiltración. a) 
Cámara  de  inspección  tradicional  construida  en  concreto  y  con  un  mecanismo  de  control  (Fuente:  [85]),  b)  cámara  de 
inspección Novacam-1000 (Wavin) (Fuente: [89]). 

 

En  el  Capítulo  7  de  este  documento  se  profundiza  en  los  mecanismos  direccionados  hacia  la 
adecuada operación y mantenimiento de las estructuras de pre tratamiento de los sistemas modulares 
de  retención/infiltración  de  agua  lluvia  tales  como  los  separadores  pequeños,  los  separadores 
hidrodinámicos y los separadores tipo “gully”. 
 
A continuación se mencionan las ventajas y desventajas que presentan este tipo de sistemas. 
 

6.1.2.  Ventajas 

 
Las ventajas y/o beneficios que puede generar un sistema modular de almacenamiento/infiltración de 
agua lluvia son muchas. A continuación se mencionan algunas de las más importantes [85, 86]: 
 

  Al  controlar  el  agua  lluvia  en  la  fuente  y  permitir  su  infiltración,  no  solamente  se  está 

aliviando  el  sistema  de  drenaje  tradicional  de  una  cuenca  urbana,  sino  que  además,  se  está 
beneficiando el medio ambiente local. 

 

  Reducen  significativamente  los  riesgos  de  inundación  en  una  cuenca  urbana  altamente 

impermeabilizada,  y  las  consecuencias  que  estas  situaciones  generan,  pues  tienen  una 
altísima capacidad de almacenamiento.  

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  Tienen  un  sistema  aeróbico,  que  junto  con  la  alta  sedimentación  de  material  particulado 

producto  del  gran  volumen  de  almacenamiento,  mejoran  significativamente  la  calidad  de  la 
escorrentía urbana después de un evento de lluvia. 
 

  Reducen más eficientemente los volúmenes de escorrentía y las cargas de contaminantes que 

entran al sistema de drenaje reduciendo así los picos de caudal en eventos fuertes de lluvia y 
mejorando la calidad del agua. 
 

  Proveen  una  alta  infiltración  al  suelo  natural  lo  que  ocasiona  una  recarga  subterránea  muy 

beneficiosa para la extracción de la misma. 
 

  Corresponden  a  sistemas  sostenibles  y  costo  efectivos  para  el  manejo  del  agua  lluvia,  pues 

son fáciles de instalar, muy resistentes y de alta flexibilidad en su fabricación.  

 
 

6.1.3.  Desventajas 

 
A continuación  se mencionan algunas  de las desventajas  y/o  limitaciones que pueden presentar los 
sistemas modulares de almacenamiento de agua lluvia: 
 

  La capacidad de almacenamiento de estos sistemas necesita estar disponible para cuando se 

presenta  un  evento  de  lluvia,  y  por  esto,  muchos  de  estos  pueden  resultar  ineficientes  para 
temporadas  muy  lluviosas  o  para  situaciones  en  las  cuales  no  sean  fáciles  de  vaciar 
completamente. 

 

  Se  debe  tener  especial  cuidado  con  las  características  del  suelo  y  de  las  cargas  a  las  cuales 

está  sometido  un  sistema  modular,  pues  un  mal  diseño  puede  desencadenar  una  falla 
estructural del sistema ocasionando una catástrofe. 

 

  Existe un gran número de consideraciones a la hora de ubicar un sistema de almacenamiento 

modular de agua lluvia, razón por la cual se puede limitar la viabilidad de esta técnica. 

 

  Fugas  mal  direccionadas  de  los  sistemas  modulares  pueden  generar  inestabilidades  del 

terreno causando problemas estructurales. 

 

  El  almacenamiento  de  agua  lluvia  puede  generar  un  problema  si  se  requiere  para  consumo 

humano y no se tienen los sistemas de potabilización requeridos. 

 

  En todos los casos, no pueden ser operados ni mantenidos por el mismo propietario y resultan 

mucho más costosos de implementar, operar y mantener que los sistemas activos y/o pasivos. 
 
 
 
 

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6.2.  Consideraciones de Diseño 

 
 
En este capítulo, se van  a analizar los parámetros, criterios y el tren de diseño que se tiene que tener 
en cuenta para la implementación de un sistema modular de retención/infiltración de agua lluvia. 
 

1.   Captación y transporte (collecting) 

 

En  primer  lugar,  es  necesario  determinar  el  área  de  captación.  Luego,  se  calcula  el  caudal  de 
escorrentía generado por dicha área teniendo en cuenta las consideraciones de diseño necesarias. 
Finalmente  se  determina  el  volumen  de  escorrentía  generada  para  una  lluvia  de  diseño.  Se 
recomienda  emplear  el  método  desarrollado  por  la  NRCS  (National  Resources  Conservation 
Service) o el método racional modificado para calcular volúmenes y caudales de escorrentía. En 
el numeral 3.4.1 se encuentra más detallado el procedimiento y las referencias de profundización 
necesarias para calcular el volumen de escorrentía a almacenar.  

 

En el numeral 3.4.2, se especificaron las consideraciones de diseño a tener en cuenta a la hora de 
implementar un sistema  de recolección  y transporte adecuado para  el  almacenamiento  del  agua 
lluvia. Si la captación corresponde a áreas pequeñas, como techos residenciales, es recomendable 
emplear  el  sistema  de  canaletas  y  bajantes  descrito  en  dicho  capítulo.  Sin  embargo,  para  los 
sistemas modulares de almacenamiento/infiltración para los cuales el área de captación es grande 
(estadios,  aeropuertos,  escenarios,  etc.)  es  recomendable  emplear  un  sistema  de  flujo  rápido 
(quickstream  system).  En  la  Figura  6-7  a)  se  puede  observar  un  sistema  tradicional  de 
recolección y transporte compuesto por canaletas y bajantes en el cual se genera una mezcla entre 
aire  y  agua,  lo  cual  produce  vórtices  al  inicio  de  las  bajantes.  Lo  anterior  causa  que  la  acción 
sifónica  pierda  efectividad  y  el  agua  llegue  mucho  más  lentamente  al  elemento  de 
almacenamiento.  En el  esquema b) se encuentra el  sistema de flujo  rápido en el  cual  solo  agua 
fluye a través de las canaletas y bajantes. Allí, no existe mezcla con el aire, lo cual hace que no se 
generen  vórtices  al  inicio  de  las  bajantes  y  que  la  acción  sifónica  sea  mucho  más  eficiente  al 
transportar  el  agua  más  rápido  al  elemento  de  almacenamiento  [90,  87].  Sin  embargo,  para 
pequeñas  áreas  de  captación,  la  diferencia  no  es  tan  notoria  y  por  lo  tanto  con  un  sistema 
convencional es suficiente.  

 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
Juan Sebastián Lovado C.                                   Proyecto de Grado                                                         101 

 

 

Figura 6-7. a) sistema tradicional de recolección y transporte vs b) sistema de flujo rápido (quickstream system) (Fuente: [90]) 

 

Para profundizar en aspectos de diseño del sistema de recolección y transporte de flujo rápido se 
recomienda revisar el artículo desarrollado por Frans Alferink de Wavin Overseas [90].  
 

2.   Separación  (separation):  Para  lograr  el  óptimo  desempeño  del  sistema  de  almacenamiento 

usando  las  Aquacells  (Wavin-Pavco),  se  requiere  de  estructuras  complementarias  que 
permitan  la  inspección  y  limpieza  del  sistema.  Dichas  estructuras  complementarias 
básicamente son dos cámaras de inspección, una con el fin de “romper” el flujo (eliminar el 
vacío producido en el sistema sinfónico y convertir el flujo a superficie libre) y otra con el fin 
de  separar  los  sedimentos  y  basuras  (estructura  que  permite  la  limpieza  e  inspección)  [91, 
87]. En la Figura 6-8 se presenta el esquema de conexión (esquema básico de diseño) entre el 
sistema de recolección y transporte y el de almacenamiento (Aquacell). Al inicio del sistema 
de  recolección  y  transporte  se  encuentra  el  separador  de  hojas  y  desechos  que  elimina  la 
mayor cantidad posible de grandes. Sin embargo, pequeñas partículas sólidas y limos pasan a 
través de este filtro.  
 

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Figura  6-8.  Esquema  básico  de  diseño/ubicación  de  estructuras  de  quiebre  y  separación  en  un  sistema  modular  de 
retención/infiltración (Adaptada de: [91]) 

 

Una  vez  el  flujo  a  presión  atraviesa  la  bajante,  es  necesario  implementar  una  cámara  de 
quiebre encargada de romper el vacío generado por el sistema sinfónico, aquietando el flujo y 
convirtiéndolo  a  flujo  por  gravedad.  Dicha  estructura  de  quiebre  puede  corresponder  a  una 
cámara de inspección como las que se mencionaron en el capítulo anterior (numeral 6.1.1), y 
cada bajante debe tener su estructura de quiebre correspondiente. Posteriormente, se tiene una 
cámara de separación que permite la separación de sólidos. Dicha cámara puede corresponder 
a  una  cámara  como  la  anterior  de  mayor  capacidad,  o  puede  corresponder  a  un  separador 
pequeño o un separador hidrodinámico combinado si la captación se realizó en techos. Si la 
captación se realizó en pavimento, es recomendable solo emplear separadores tipo “gully” a 
una distancia según el área aferente (ver numeral 6.1.1 para mayor detalle).  

 

3.   Sistema  de  almacenamiento  (detention):  Para  calcular  el  número  de  unidades  modulares 

requeridas para almacenamiento, simplemente es necesario dividir el volumen de escorrentía 
generado  (calculado  anteriormente)  por  la  capacidad  de  una  celda  (185  L).  En  lo  posible  y 
siempre y cuando haya espacio, se debe buscar una configuración tal que haga que el número 
de  celdas  puestas  verticalmente  sea  mínimo,  expandiendo  lo  máximo  posible  la  ubicación 
horizontal del sistema. Debido a diversas consideraciones de diseño, tales como profundidad 
mínima  y  máxima  de  ubicación,  tipo  de  suelo,  carga  vehicular,  etc.,  Wavin  desarrolló  3 
distintos tipos de celdas que deberán ser empleadas dependiendo de las condiciones del sitio 
y las consideraciones de diseño mencionadas: 

 

  Aquacell plus: Es la celda de color azul claro, empleada para grandes profundidades o 

en sitios con gran carga vehicular, pues posee una capacidad de carga mayor. Tiene una 
capacidad  de  carga  vertical  de  65  ton/m²  y  lateral  de  8.55  ton/m²  y  una  profundidad 
máxima de instalación de las celdas base de 5.08 m.  

 

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  Aquacell core: Es la celda de color azul oscuro, empleada para profundidades medias o 

sitios  con  carga  vehicular  moderada,  pues  posee  una  capacidad  media  de  carga.  Tiene 
una capacidad de carga vertical de 56 ton/m² y lateral de 7.75 ton/m² y una profundidad 
máxima de instalación de las celdas base de 4.25 m. 
 

  Aquacell lite: Es la celda de color verde, empleada para profundidades bajas o sitios sin 

carga  vehicular,  es  decir  para  zonas  verdes  o  descubiertas,  pues  posee  una  capacidad 
baja  de  carga.  Tiene  una  capacidad  de  carga  vertical  de  17.5  ton/m²  y  lateral  de  4.0 
ton/m² y una profundidad máxima de instalación de las celdas base de 1.5 m. 

 

Lo primero que se debe hacer es seleccionar el tipo de celda que se ajusta a las condiciones 
del sitio en el cual se va a implementar el sistema modular. Para esto, es necesario evaluar los 
siguientes aspectos de diseño: 1) carga vertical a la cual va a ser sometido el sistema, 2) nivel 
freático del sitio, 3) geometría del sistema dependiendo de la cantidad de celdas a emplear, 4) 
profundidad máxima que se requiere (más de 1.5 m o de 4.25 m). En la Figura 6-9 se puede 
apreciar el tren de selección del tipo de sistema modular a emplear propuesto para el sistema 
Aquacell desarrollado por Wavin Overseas. Nótese que se puede tener una mezcla de los tres 
tipos  de  celdas,  siempre  y  cuando  se  respeten  las  profundidades  máximas  y  cargas  tanto 
verticales como horizontales requeridas para cada uno. 
 

 

Figura  6-9.  Tren  de  selección  del  tipo  de  unidad  modular  a  emplear  dependiendo  de  las  consideraciones  de  diseño  del  sitio 
(Fuente: [84]) 

 

 

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Luego de seleccionar el tipo de celdas a emplear, es necesario determinar las profundidades a 
las  cuales  se  van  a  instalar.  Es  posible  que  se  tenga  una  combinación  de  los  tres  tipos  de 
celda.  Para  mayor  profundidad  se  recomienda  revisar  el  manual  técnico  de  la  tecnología 
Aquacell desarrollado por Wavin e implementado en Colombia por Pavco-Mexichem [84]. 
 

4.   Sistema  de  entrega  o  distribución  (usage):  Existen  distintas  configuraciones  al  momento  de 

implementar  un  sistema  modular  de  almacenamiento/infiltración:  1)  configuración  de 
colector  (manifold  configuration),  2)  configuración  de  caja  (box  configuration)  y  3) 
configuración  de  tubería  central  (central  pipe  configuration).  Igualmente  cada  una  de  estas, 
puede tener la condición de almacenamiento “on-lne” u “of-line” explicados anteriormente. 
La configuración mayormente empleada es la de colector “on-line”, y es la que se ha venido 
implementando  en  Colombia,  razón  por  la  cual  no  se  va  a  profundizar  en  los  detalles 
correspondientes  a  las  demás.  A  continuación  se  presenta  el  esquema  típico  de  una 
configuración de colector “on-line”.  
 

 

Figura 6-10. Esquema típico de una configuración de colector “on-line” desarrollada por Wavin Overseas (Fuente: [85]) 

 

El mecanismo tanto de entrada como de salida corresponde a una cámara de inspección que 
tiene un mecanismo de control de flujo, mediante el cual el agua entra desde la estructura de 
separación hacia el elemento de almacenamiento o hacia al sistema de drenaje existente. Las 
cámaras  de  inspección  pueden  ser  de  tipo  convencional  construidas  en  concreto  in-situ,  o 
pueden ser prefabricadas, siempre  y cuando ambas tengan el mecanismo de control de flujo 
que envía el agua desde y hacia el sistema de almacenamiento modular.  
 

 
 

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6.3.  Desempeño y Eficiencia 

 
 
Una vez conocidas las características generales, los componentes  y los tipos de sistemas modulares 
de almacenamiento de agua lluvia (Aquacell), es necesario analizar el desempeño, la eficiencia y la 
influencia  que  estas  tecnologías  presentan  en  cuanto  a  la  cantidad  y  calidad  del  agua  lluvia.  Se 
realizó  una  exhaustiva  consulta  bibliográfica  acerca  de  estudios  que  permitieran  evaluar  el 
desempeño  y  eficiencia  de  este  tipo  de  tecnologías.  Lastimosamente,  se  trata  de  una  práctica  muy 
reciente, y prácticamente no se encuentran estudios específicos académicos, sino estudios realizados 
por  las  compañías  que  implementan  este  tipo  de  sistemas  los  cuales  están  sesgados  por  cuestiones 
comerciales.  Aun  así,  los  resultados  mostrados  en  el  numeral  5.2  caracterizan  bastante  bien  el 
desempeño  de  sistemas  modulares,  pues  en  estos  se  lleva  a  cabo  almacenamiento  activo.  Es  decir, 
que si dichos estudios cuantificaron la eficiencia en cuanto a calidad y cantidad del agua lluvia para 
sistemas  activos  de  retención,  se  esperaría  que  la  eficiencia  para  sistemas  modulares  fuera  mucho 
mejor, pues estas tecnologías presentan mayor volumen de almacenamiento y mayores controles de 
calidad del agua. Lo que si faltaría estudiar en profundidad sería el efecto que tiene la infiltración en 
los sistemas modulares, pues no se encontró bibliografía que la caracterizara.  
 
A  pesar de lo  anterior, Frans  Alferink e  Inés Elvira Wills  (altos funcionarios  de Wavin Overseas  y 
Pavco-Mexichem) [87], muy cordialmente suministraron un par de estudios realizados por ellos, pero 
que por cuestiones de confidencialidad no se detallan en este capítulo. Sin embargo, las conclusiones 
más  importantes  a  las  que  se  puede  llegar  en  cuanto  al  desempeño  de  los  sistemas  modulares  de 
retención/infiltración se resumen a continuación: 
 

  Los sistemas modulares de almacenamiento activo tienen la mayor influencia en la reducción 

de volumen de escorrentía y picos de caudal, hasta del 100% para lluvias no tan intensas,  y 
cerca de los 30-40% para lluvias con periodos de retorno muy altos si se aplican masivamente 
a  una  cuenca  urbana  de  drenaje.  Dichas  reducciones  dependen  de  muchos  factores  como  el 
tamaño del almacenamiento, el área impermeable de la cuenca, el periodo seco antecedente, y 
la escala de implementación, etc.  
 

  Es  de  esperarse  que  a  medida  que  incrementa  la  intensidad  y  duración  de  la  lluvia,  la 

eficiencia de los sistemas modulares de retención se reduzca, pero a una tasa mucho menor a 
la  cual  decrece  la  eficiencia  de  los  sistemas  de  alamcenamiento  activo.  Lo  anterior  permite 
concluir,  que  los  sistemas  modulares,  resultan  en  una  técnica  mucho  más  efectiva  que  el 
almacenamiento activo, si ambos se aplican masivamente a una cuenca urbana de drenaje. 
 

  Los  sistemas  modulares  de  almacenamiento/infiltración  resultan  en  la  mejor  alternativa 

cuando se tienen áreas de captación muy grandes, o para localizaciones en las cuales se tiene 
un régimen hidrológico con lluvias de gran intensidad y/o duración. 

 

  Existe  un  impacto  considerable  en  el  mejoramiento  de  la  calidad  del  agua  almacenada  que 

llega al sistema de drenaje debido al gran volumen de almacenamiento que se puede tener en 
un  sistema  modular  de  detención/infiltración.  Por  otro  lado,  los  sistemas de  pre-tratamiento 
corresponden  a  tecnologías  muy  sofisticadas  mediante  las  cuales  se  obtiene  una  calidad  del 
agua superior a la que se puede alcanzar con el almacenamiento activo. 

 

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  El porcentaje de  reducción en cuanto a TSS, TN  y  TP no depende del tamaño del tanque a 

diferencia  de  los  sistemas  activos,  los  cuales  mejoran  su  reducción  a  medida  que  hay  más 
capacidad  de  almacenamiento.  Por  otro  lado,  las  reducciones  de  contaminantes  en  los 
sistemas modulares dependen directamente de la eficiencia y cantidad de estructuras de pre-
tratamiento (separación) que se tengan 

 

  El agua almacenada en un sistema modular de retención/infiltración puede constituir en una 

fuente de agua limpia, segura y confiable siempre y cuando se tenga en consideración un tren 
de tratamiento posterior al almacenamiento.   

 

  Es  necesario  profundizar  en  cuanto  a  la  eficiencia  en  cantidad  y  calidad  de  la  escorrentía 

atenuada  de  los  sistemas  modulares  de  retención/infiltración,  pues  no  existe  bibliografía 
específica  sobre  todo  en  cuanto  al  fenómeno  de  infiltración  que  presenta  este  tipo  de 
tecnología. 

 
 
 

 

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7.  OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 

 
 
En  este  capítulo  se  van  a  mencionar  los  procedimientos  y  prácticas  necesarias  para  asegurar  una 
buena operación  y mantenimiento de los sistemas de retención de agua lluvia a nivel predial. Dado 
que  cada  tipo  de  sistema  (pasivo,  activo  y  modular)  tiene  sus  propias  características,  es  necesario 
analizarlos por separado.  
 
 

7.1.  Almacenamiento Pasivo 

 
 
Los barriles de agua lluvia pueden ser fabricados por el mismo beneficiario, o pueden ser adquiridos 
comercialmente. Para el  primer caso,  existen numerosas guías  oficiales,  que  contienen información 
precisa  de  cómo  construir  un  barril  propio.  Para  el  segundo  caso,  existen  en  Estados  Unidos 
numerosos programas y campañas que entregan y venden barriles de lluvia a los propietarios de los 
predios,  o  pueden  conseguirse  comercialmente  mediante  fabricantes  certificados  para  tal  fin.  En 
general,  y sea cual sea la opción de instalación, los sistemas de almacenamiento pasivo (barriles de 
lluvia)  requieren  de  muy  poca  operación  y  mantenimiento,  y  todo  debe  llevarse  a  cabo  por  el 
propietario del predio [57]. De acuerdo a la literatura consultada, guías, manuales y estudios [57, 69, 
71,  70],  la  operación  y  mantenimiento  que  debe  llevarse  a  cabo  para  un  adecuado  manejo  de  los 
barriles de agua lluvia se resume a continuación: 
 

  Anualmente,  se  debe  vaciar  y  limpiar  el  interior  del  barril  de  agua  lluvia  mediante  un 

limpiador  que  no  sea  tóxico.  Se  debe  limpiar  adecuadamente  las  paredes,  el  fondo  y  las 
salidas del mismo.  
 

  Regularmente,  es  recomendado  chequear  las  pantallas/filtro  de  desecho,  hojas  y  mosquitos. 

Se debe verificar que no existan huecos o aberturas, y que esté debidamente sellado para que 
no  se  permita  la  entrada  de  este  tipo  de  agentes.  De  igual  forma,  es  necesario  realizar  un 
mantenimiento  regular  de  estas  estructuras  para  evitar  estancamientos  o  crecimiento  de 
mosquitos o algas. Por otra parte, dos veces al año (una antes y otra durante la temporada de 
lluvias) se deben limpiar los componentes del sistema de transporte y recolección (canaletas y 
bajantes) para asegurar su buen funcionamiento durante el año.  
 

  Después  de  cada  evento  de  lluvia,  es  necesario  vaciar  el  barril  de  lluvia  y  el  desviador  de 

primer lavado (en caso de contar con uno) con el fin de prepararlo para el siguiente evento. 
Para ello, se debe operar el mecanismo de salida (a través de un grifo o manguera) el cual se 
encuentra en la parte inferior de dichas estructuras. 
 

  Anualmente, es recomendado revisar el mecanismo de desbordamiento del barril, y el sitio al 

cual se está dirigiendo el agua sobrante. Lo anterior se realiza con el fin de evitar que se estén 
presentando fugas, o que el agua esté impactando algún elemento estructural circundante. 
 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (ICYA 3102 – 201320)

 

 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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  Para  temporadas  de  invierno,  los  barriles  de  lluvia  no  funcionan.  Por  lo  anterior,  deben  ser 

vaciados y guardados adentro del establecimiento antes de la llegada del invierno para evitar 
daños estructurales del mismo. 
 

  Durante la instalación o construcción, asegurarse que el interior del barril no quedó expuesto 

y  que  los  materiales  del  barril  no  permiten  la  entrada  de  luz  solar.  Lo  anterior  es  muy 
importante  para  evitar  el  crecimiento  de  algas  en  el  interior  de  este,  lo  cual  empeoraría  la 
calidad del agua y las estructuras de salida.  
 

  Durante  la  instalación  o  construcción  es  necesario  verificar  que  el  filtro  para  desechos  y 

mosquitos  quedó  correctamente  instalado  y  funciona  adecuadamente  para  prevenir  el 
florecimiento  de  vectores  dentro  del  barril.  Si  el  barril  se  ubica  en  localizaciones  con 
problemas  de  mosquitos  (trópico),  es  necesario  ubicar  tabletas  larvicidas  en  su  interior,  las 
cuales  evitan  el  crecimiento  de  vectores  y  son  inofensivas  para  la  calidad  del  agua  y/o  la 
salud humana.  
 

  Si  se  emplea  un  barril  comercial,  verificar  y  aplicar  los  lineamientos  recomendados  por  el 

fabricante sobre aspectos de operación y mantenimiento.  

 
 

7.2.  Almacenamiento Activo 

 
 
Básicamente,  para  los  sistemas  activos  de  retención  de  agua  lluvia,  se  deben  seguir  los  mismos 
lineamientos  que  los  sistemas  pasivos  en  cuanto  a  su  operación  y  mantenimiento.  Aun  así,  y  dado 
que los  sistemas  activo son  de mayor tamaño  y  pueden estar  constituidos de más elementos,  algún 
tipo  de  operación  y/o  mantenimiento  adicional  puede  llevarse  a  cabo  dependiendo  del  diseño  del 
sistema.  Por  ejemplo,  y  a  diferencia  de  los  sistemas  pasivos,  los  dispositivos  de  retención  activa, 
aparte  del  desviador  de  primer  lavado,  requieren  de  algún  mecanismo  pre  tratamiento  (tanques 
sedimentadores y/o filtros de vórtice). Este tipo de estructuras requieren de una inspección periódica 
para asegurar su buen funcionamiento. De igual forma, y teniendo en cuenta que los sistemas activos 
proveen  mayor  volumen  de  almacenamiento  lo  cual  puede  generar  problemas  de  crecimiento  de 
algas o bacterias, es necesario emplear dispositivos de aireación [57].  
 
Igualmente,  se  recomienda  inspección  periódica  del  tanque  o  cisterna  y  una  adecuada  desinfección 
dependiendo del diseño del sistema. Para casos en los cuales exista reutilización del agua o bombeo, 
es  necesario  realizar  el  adecuado  mantenimiento  a  la(s)  bomba(s)  involucrada(s)  dependiendo  del 
tipo,  configuración  y  regularidad  de  operación  de  la(s)  misma(s).  También  existen  consideraciones 
importantes  para  el  sistema  de  potabilización  o  de  pos  tratamiento,  pero  no  es  de  interés  en  este 
documento. 
 
De  acuerdo  a  la  literatura  consultada,  guías,  manuales  y  estudios  [57,  92,  93],  la  operación  y 
mantenimiento  que  debe  llevarse  a  cabo  para  un  adecuado  manejo  de  los  sistemas  activos  de 
almacenamiento de agua lluvia se resume a continuación:  
 
 
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Tabla 7-1. Resumen de la operación y mantenimiento para sistemas activos de almacenamiento (Adaptada de: [57, 93]) 

Actividad 

Operación 

Frecuencia 

Vaciar el desviador de primer lavado operando su mecanismo de 

salida (grifo o manguera) 

Después de cada 

evento de lluvia 

Limpiar e inspeccionar los componentes del sistema de transporte y 

recolección (canaletas y bajantes) 

2 veces al año 

Limpiar e inspeccionar las pantallas/filtro de desecho, hojas y 

mosquitos y el desviador de primer lavado 

4 veces al año 

Revisar el mecanismo de desbordamiento del tanque/cisterna y el 

sitio al cual se está dirigiendo el agua sobrante 

1 vez al año 

Vaciar y limpiar los accesorios del tanque/cisterna mediante un 

limpiador/desinfectante que no sea tóxico 

1 vez al año 

Drenar, limpiar e inspeccionar las tuberías de entrada, de salida y el 

mecanismo de desbordamiento 

1 vez al año 

Limpiar e inspeccionar la formación de sedimentos que puedan 

taponar o reducir la capacidad del tanque/cisterna 

AE/D 

1 vez al año 

Limpiar e inspeccionar las estructuras de pre-tratamiento tales 

como los tanques sedimentadores o los filtros de vórtice 

AE 

1 vez al año 

En caso de presentar problemas con insectos o roedores, realizar el 

respectivo control pesticida 

AE 

1 vez al año 

Cortar hojas y ramas que puedan estar encima del área de captación 

AE 

1 vez cada 3 años 

Inspeccionar la integridad estructural del tanque, sistema de 

bombeo y sistema eléctrico 

AE 

1 vez cada 3 años 

Remover y sustituir elementos dañados del sistema 

AE 

1 vez cada 3 años 

En caso de ser tanque/cisterna sub superficial, inspeccionar 

estabilidad del terreno (raíces, fugas, inestabilidades, etc.) 

AE 

1 vez cada 3 años 

 
 
La tabla anterior resumen los cuidados de operación y mantenimiento que se deben tener en cuenta si 
se cuenta con un sistema activo de almacenamiento de agua lluvia mediante tanque(s) o cisterna(s). 
La segunda columna corresponde al encargado de realizar dicha labor. La letra “D” corresponde al 
dueño del predio, mientras que las letras “AE” corresponden a un agente externo, que bien puede ser 
la  empresa  prestadora  del  servicio  de  agua  y  saneamiento  básico  o  una  empresa  independiente 
certificada por las regulaciones. Nótese que en esencia, el dueño de un predio debe tener los mismos 
cuidados de operación y mantenimiento que para los sistemas pasivos. Aun así, se requiere de cierta 
ayuda especializada cuando se trata de otros aspectos u elementos adicionales que tiene este tipo de 
sistema  con  respecto  al  anterior.  De  todas  formas,  resulta  una  práctica  relativamente  fácil  y 
económica de operar y mantener. 
 
 
 
 
 

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y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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7.3.  Nuevas Tecnologías Retención/Infiltración (Aquacell) 

 
 
Los sistemas modulares  de retención/infiltración  requieren de una operación  y  mantenimiento muy 
específico  para  asegurar  su  buen  desempeño.  En  cuanto  al  área  de  captación  y  al  sistema  de 
recolección  y  transporte,  se  deben  seguir  en  general  los  mismos  lineamientos  de  operación  y 
mantenimiento que los sistemas pasivos y activos de almacenamiento, es decir que regularmente, es 
recomendado  chequear  las  pantallas/filtro  de  desecho,  hojas  y  mosquitos.  Se  debe  verificar  que  no 
existan  huecos  o  aberturas,  y  que  estén  debidamente  sellados  para  que  no  se  permita  la  entrada  de 
este  tipo  de  agentes.  De  igual  forma,  es  necesario  realizar  un  mantenimiento  regular  de  estas 
estructuras para evitar estancamientos o crecimiento de mosquitos o algas. Por otra parte, dos veces 
al  año  (una  antes  y  otra  durante  la  temporada  de  lluvias)  se  deben  limpiar  los  componentes  del 
sistema  de  transporte  y  recolección  (canaletas  y  bajantes)  para  asegurar  su  buen  funcionamiento 
durante el año.  
 
Para las estructuras de pre tratamiento se requiere de un trato especial. Independientemente del tipo 
de  separador  que  se  emplee  (separador  pequeño,  separador  hidrodinámico  combinado  o  separador 
tipo  “gully”),  el  mantenimiento  a  estas  estructuras  debe  realizarse  periódicamente  (después  de  un 
evento de lluvia significativo) y mediante un agente externo al dueño del predio. Dicho agente puede 
ser  una  empresa  certificada  dedicada  a  la  limpieza  de  elementos  de  los  sistemas  de  acueducto  y 
saneamiento básico, o la misma empresa prestadora del servicio. Generalmente se emplea un camión 
tipo Vactor, un equipo de succión móvil que en pocos segundos  y a un costo de  €0.40 por año por 
separador, remueve los sedimentos  y desechos que pueden taponarlos  [87]. Estos camiones pueden 
remover  entre  130  a  160  toneladas  de  sedimentos/desechos  por  año.  Es  indispensable  que  se 
mantengan e inspeccionen los separadores regularmente, pues son estas estructuras las encargadas de 
darle  un  buen  funcionamiento  y  desempeño  al  sistema  modular  de  almacenamiento;  si  éstas  se 
empiezan  a  taponar,  el  sistema  puede  colapsar.  A  las  celdas  ensambladas  no  les  debe  entrar  agua 
contaminada o con alta carga particulada, pues esto haría que se sedimenten en el fondo, reduciendo 
la tasa de infiltración, la capacidad de almacenamiento y la calidad del agua dentro de estas. 
 
En  cuanto  a  la  estructura  de  almacenamiento,  es  decir  las  celdas  ensambladas,  no  se  debe  hacer 
ningún  tipo  de  mantenimiento.  Dadas  las  características  de  estos  sistemas  y  a  la  falta  de  espacio, 
resulta prácticamente imposible intentar cualquier tipo de intervención. Lo anterior, es la razón por la 
cual las estructuras de pre tratamiento deben funcionar adecuadamente durante toda la vida útil del 
sistema,  pues  deben  asegurar  que  no  entre  material  particulado  dentro  de  las  celdas.  Aun  así,  se 
puede realizar una inspección mediante un circuito cerrado de televisión (CCTV) en cada cámara de 
inspección  que  llegue  al  sistema  de  almacenamiento.  Es  recomendable  hacer  este  tipo  de  práctica 
después  de  cada  evento  de  lluvia  significativo  o  regularmente  dependiendo  de  las  condiciones  del 
sitio,  pues  de  esta  forma  se  regula  el  desempeño  y  se  controla  la  eficiencia  de  estos  sistemas 
modulares de retención/infiltración [84].  
 
En  cuanto  al  mecanismo  de  desbordamiento  y  entrega,  anualmente  es  recomendado  mantenerlo  e 
inspeccionar el  sitio  al  cual  se está dirigiendo el  agua sobrante.  Lo anterior se realiza con el  fin de 
evitar  que  se  estén  presentando  fugas,  o  que  el  agua  esté  impactando  algún  elemento  estructural 
circundante. En general, las prácticas de inspección y mantenimiento de esta estructura corresponden 
a las mismas mencionadas anteriormente para los sistemas pasivos y activos. 
 

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Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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8.  CASOS Y EXPERIENCIAS REALES DE APLICACIÓN 

 
 
En  los  Estados  Unidos,  al  igual  que  en  muchos  otros  países  desarrollados  del  mundo,  durante 
muchos años se enfocó la legislación en materia de drenaje urbano al problema de las inundaciones. 
Aun  así,  en  la  década  de  los  70s  se  reconoció  el  problema  de  la  contaminación  de  la  escorrentía, 
reflejando en 1987 esta problemática en la Clean Water Act, que derivó en programas específicos de 
actuación para resolver este problema. La progresiva concienciación durante las dos últimas décadas 
de  la  necesidad  de  mejorar  la  calidad  de  las  aguas  condujo  a  la  aparición  del  concepto  de  Best 
Management  Practices  
(BMPs)  [41].  Desde  el  desarrollo  de  las  BMPs,  varios  estados  y  gobiernos 
locales han adoptado un gran número de leyes, normativas y legislación para fomentarlos u obligar a 
su utilización. Un proceso similar se produjo en Australia a finales de la década de los 90, país que 
cuenta actualmente con normativa, legislación y manuales de diseño propios. 
 
En Europa, la gestión de la escorrentía urbana se ha centrado en el control de las inundaciones, y no 
ha sido sino hasta hace aproximadamente una década cuando se ha empezado a tomar conciencia del 
problema  de  la  contaminación  de  la  escorrentía  y  crecimiento  en  los  volúmenes  de  agua  [41].  A 
partir  de  entonces,  se  comenzaron  a  adoptar  criterios  combinados  de  cantidad  y  calidad,  y  se 
empezaron a regular normativas y prácticas sostenibles para el manejo del agua lluvia. 
 
En Colombia, y en general en Latinoamérica, el manejo sostenible de la escorrentía urbana mediante 
la  implementación  de  las  SMPs  (SUDs,  BMPs  y  LIDs),  ha  sido  muy  poca  y  en  algunos  casos 
inexistentes. Actualmente no se cuenta con una normativa o legislación que apruebe su instalación y 
manejo,  o  que  obligue  a  la  ciudadanía  y/o  empresas  urbanísticas  a  aplicar  su  práctica.  En  mucha 
menor proporción en cuanto a la práctica específica del almacenamiento/retención del agua lluvia a 
nivel predial. Es un tema muy nuevo para esta parte del mundo, y por lo tanto se debe aprender de la 
experiencia de zonas más desarrolladas del planeta que ya han venido implementando estos sistemas 
durante algunos años. De acuerdo a lo anterior, a continuación se van a mencionar algunos casos o 
experiencias reales de aplicación de estas tecnologías que se han reportado en la literatura. La idea es 
poder  apreciar  que  la  práctica  del  almacenamiento/retención  del  agua  lluvia  a  nivel  predial  es  algo 
real, que se ha venido aplicando en muchas otras partes del mundo, y que es algo de lo cual se puede 
aprender para su futura implementación en Latinoamérica, especialmente en Colombia.  
 
 

8.1.  Almacenamiento Pasivo 

 
La práctica de retención del  agua lluvia mediante barriles  (almacenamiento  pasivo) es una práctica 
que  debe  ser  implementada  masivamente  para  obtener  beneficios  en  cuanto  al  control  de  la 
escorrentía  en  una  cuenca  urbana  de  drenaje.  Si  bien  es  cierto  que  cualquier  dueño  de  un  predio 
puede fabricar su propio barril de lluvia (existen numerosas guías técnicas para su construcción), en 
esta  sección  se  van  a  discutir  los  programas  implementados  por  autoridades  locales  para  lograr  su 
masificación.  
 
 
 
 
 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos  
y volúmenes de escorrentía   

 
 

 
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Seattle - King County 
 
En  la  ciudad  de  Seattle  ubicada  en  el  condado  King  del  estado  de  Washington  se  lleva  a  cabo  un 
programa de barriles de agua lluvia para reducir el exceso de volumen de escorrentía que se presenta 
en la ciudad. En la página oficial de la oficina de sostenibilidad y ambiente (Office of Sustainability 
and  Environment)

17

  se  encuentra  detallado  el  programa.  En  dicho  programa  se  encuentra  toda  la 

información que un ciudadano necesita saber para su implementación y correcto