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El diseño y cálculo de las redes de drenaje de escorrentía superficial ha experimentado una evolución significativa a lo largo de los años. Tradicionalmente, el enfoque se centraba en la eliminación rápida del agua para prevenir inundaciones. Sin embargo, con el desarrollo de nuevas infraestructuras y el creciente reconocimiento de su impacto ambiental, el enfoque ha cambiado hacia la gestión sostenible del agua de lluvia.

Originalmente, el diseño de las redes de drenaje se basaba en gran medida en la experiencia y el juicio del ingeniero. Con el tiempo, se han desarrollado métodos más sistemáticos y cuantitativos. Estos incluyen métodos empíricos, semi-empíricos y físicos que consideran factores como la intensidad y duración de la lluvia, la topografía / nivelación del terreno, la permeabilidad del suelo y la cobertura vegetal y la capacidad del punto de descarga del caudal concentrado.

En este contexto, es interesante la aplicación de metodología BIM, permitiendo la aplicación de modelos hidrológicos e hidráulicos computacionales que permiten un análisis más detallado y preciso del diseño del drenaje superficial estrechamente vinculado con el desarrollado de la infraestructura y de su evolución a lo largo de todas las fases de diseño. El desarrollo de hojas de cálculo ya no es una opción de cálculo y diseño.

Hoy, las herramientas digitales facilitan el diseño y cálculo de redes de drenaje, simulando diferentes escenarios de lluvia para evaluar el rendimiento de las redes de drenaje bajo cualquier condición demandada, así como el diseño de sistemas urbanos de drenaje sostenible (SUDS).

Los SUDS buscan imitar los procesos naturales para gestionar el agua en el lugar donde cae. Utilizan una variedad de técnicas, incluyendo zanjas de infiltración, jardines de lluvia, pavimentos permeables, techos verdes y estanques de retención. Estas técnicas reducen la velocidad del flujo, promueven la infiltración en el suelo permitiendo la recuperación de acuíferos en vías de desaparición, mejoran la calidad del agua a través de la filtración y proporcionan beneficios adicionales como espacios verdes y hábitats para la vida silvestre.

Los SUDS son parte de las nuevas estrategias de desarrollo sostenible, en adaptación a los beneficios ambientales y requerimientos de los proyectos para hacer frente al cambio climático. El diseño de una red de drenaje sostenible debe incluir la construcción de un sistema esponja, que significa desarrollar un sistema de agua de lluvia que absorba, almacene, filtre y purifique el agua cuando llueve, y la libere cuando sea necesario.

La aplicación de los SUDS en entornos urbanos consigue, entre otros beneficios:

• Reducir el pico de caudal liberado en las calles de las ciudades y mitigar los niveles de peligrosidad asociados a los elevados calados y velocidades en eventos de inundación, escenarios cada vez más comunes en las ciudades del litoral mediterráneo a raíz del cambio climático.
• Reducir los niveles de contaminación del aire de los entornos urbanos gracias al aumento de las zonas verdes.
• Reducir de la temperatura media de las ciudades al intercambiar grandes espacios impermeables (áreas cubiertas por asfalto u hormigón) por zonas con abundante vegetación.
• Crear espacios que contribuyen a un desarrollo urbanístico, no solo más sostenible, sino más respetuoso con el ciudadano y que favorece una relación más saludable entre el agua y la ciudad. La escorrentía pluvial, tradicionalmente relegada a ser enterrada bajo tierra y expulsada lo más rápido posible, pasa ahora a estar integrada con el día a día de la ciudad y creando espacios de convivencia.

Beneficios de las herramientas digitales

Las herramientas digitales permiten realizar cálculos en régimen variable de una red de drenaje, ofreciendo beneficios en comparación con el cálculo en régimen estacionario que se suele aplicar con las hojas de cálculo:

• Mayor precisión: El régimen variable tiene en cuenta las variaciones del caudal con el tiempo, lo que permite un análisis más preciso del comportamiento de la infraestructura a lo largo del periodo de duración de la lluvia de estudio.
• Modelado de fenómenos naturales complejos: Los modelos numéricos de cálculo en régimen variable permiten apreciar fenómenos naturales del flujo como las contracciones y dilataciones que se producen en la red.
• Optimización de infraestructuras: Los beneficios que aporta el empleo de modelos complejos se traducen en optimizaciones en las infraestructuras a desarrollar, tanto desde el punto de vista del diseño y de la ejecución como de la operación y futuro mantenimiento, así como de la garantía hacia la seguridad frente al riesgo de daños producidos por una avenida.

Aplicar las diversas metodologías de cálculo hidrológico según el territorio, así como la integración del sistema de drenaje en el modelo 3D, son solo algunas de las ventajas de emplear este tipo de herramientas digitales que además permiten analizar de forma ágil multitud de alternativas para hacer más eficiente el drenaje.

Adicionalmente, empleando una única herramienta digital, vinculando el cálculo, diseño y modelado 3D en una única base de datos, proporciona beneficios adicionales:

• Mejora la gestión de datos e información compleja de los proyectos: Al tener toda la información en una base de datos única, se facilita el acceso y la gestión de los datos del proyecto.
• Facilita la comunicación entre las partes: Al tener todos los datos en un solo lugar, se optimizan los flujos de trabajo y se mejora la comunicación entre los diferentes actores del proyecto.
• Permite prever y solucionar problemas constructivos de manera anticipada: Al poder visualizar el proyecto en 3D y tener acceso a toda la información relevante, se pueden identificar y resolver problemas antes de que ocurran.
• Optimiza costos y tiempos de obra: Al tener una visión clara del proyecto desde el principio, se pueden hacer estimaciones más precisas de los costos y tiempos.

La evolución del diseño y cálculo de las redes de drenaje refleja un cambio hacia una gestión más sostenible y respetuosa con el medio ambiente del agua de lluvia. Los SUDS desempeñan un papel clave en este cambio, proporcionando soluciones que reducen el impacto asociado al desarrollo de nuevas infraestructuras, tal y como demuestran casos de éxito recientes, como el aplicado en la circunvalación de Coffs Harbour, en Australia, en los que el equipo de Tecnologías del Agua de Sener ha aplicado a sus diseños este tipo de soluciones para hacer frente al cambio climático.