Guía de urbanismo invertido para la recarga de acuíferos

Guía de urbanismo invertido para
la recarga de acuíferos
Puente Aranda

María Camila Páez
El futuro diseñar con el agua

índice
1. Introducción
glosario de términos
¿qué son los acuíferos?
el agua en la infraestructura urbana
2. Recarga de acuíferos
¿qué es? enfoque
¿para qué es? objetivos e intenciones
¿cómo se lleva a cabo? estrategias y acciones
3. Aplicación: Puente Aranda
contexto
causas de subsidencia
estrategias para recarga de acuíferos en el sector
¿dónde implementarlo?
4. Lineamientos de diseño
andén bioretenedor
separador bioretenedor
nodo inundable
bio machine
pozo de recarga
5. Conclusiones
¿a qué se puede llegar con la recarga de acuíferos?
6. Anexo de recomendaciones
construcción de edificios en el sector

Glosario
f. Agua pluvial:
Agua de lluvia que no es absorbida por el suelo, sino que escurre
por los edificios, las calles, los estacionamientos u otras
superficies. Se recolectan en alcantarillas y fluyen al sistema de
drenaje de las ciudades.
f. Agua residual:
Agua proveniente de las actividades humanas que, por el uso del
cual ha sido objeto, contiene materia orgánica o sustancias
químicas que alteran su calidad original.
f. Bio-asistencia:
Se refiere a domesticar un organismo para lograr una función,
como el uso de bacterias para purificar el agua. No es biomímesis,
pero puede ser bien adaptada si se hace naturalmente, no a través
de la ingeniería transgénica o genética.
f. Biofilia:
La medida en la que los humanos necesitan la conexión con la
naturaleza y otras formas de vida. El diseño biofílico enfatiza el uso
de materiales naturales, formas, seres vivos, aire, sol y agua.
f. Biomímesis:
La emulación consciente de la genialidad de la vida. Aprender
de para luego emular formas, procesos y ecosistemas
biológicos que creen diseños más sostenibles.
m. Bioretenedor:
Sistema que permite captar, retener, almacenar, transportar,
evaporar e infiltrar el agua a partir de elementos naturales
como la vegetación. Generalmente cuenta con un geotextil que
limpia los residuos del agua.
f. Captación:
Acción de interceptar el flujo de las aguas pluviales mediante
un sistema de infraestructura verde que permita el
almacenamiento de las mismas.
f. Escorrentía:
Agua lluvia que circula de manera libre sobre la superficie de
un terreno, las escorrentías de un sector dependen de sus
alturas e inclinaciones.

Glosario
m. Geotextil:
Material sintético formado por fibras poliméricas similar a
una tela, tiene la función de separación, filtración, drenaje o
impermeabilización.
f. Infiltración:
Introducir agua a presión o de manera natural a suelos
subterráneos, de manera más específica, a acuíferos.
f. Infraestructura gris:
Sistema para conducir las aguas que surge en las ciudades
a partir de la revolución industrial, consiste en caños,
tuberías, tanques de almacenamiento y equipos de bombeo.
f. Infraestructura verde:
Sistema para conducir y tratar las aguas que surge ante la
crisis ambiental causada por la infraestructura gris. Su
propósito es adaptarse al ciclo hidrológico natural y
reconectar con el agua y los recursos naturales.
m. Sistema:
Conjunto interconectado de elementos que está organizado
coherentemente de manera que se logra algo (una función).
f. Sostenibilidad:
Crear o mantener las condiciones bajo las que los humanos y
la naturaleza pueden existir en armonía productiva, que
permitan satisfacer las necesidades sociales, económicas y
de otra índole de generaciones presentes y futuras.
f. Subsidencia:
Hundimiento o asentamiento, gradual o paulatino, del terreno
debido a procesos naturales y a la acción directa e indirecta
de las actividades humanas.

1. introducción
1.2 el acuífero
Es una formación geológica constituida por una o más capas de rocas, esta es capaz de almacenar y de ceder el
agua. Los acuíferos se forman debido a la escorrentía de las aguas pluviales que se infiltran en el suelo hasta
llegar a estratos impermeables que impiden el paso del agua. Las aguas pluviales infiltradas en el suelo permiten
recargar de agua las rocas porosas de los acuíferos.
zona no saturada
no confinado
confinado
acuífero de alta
permeabilidad
nivel de baja
permeabilidad
roca
impermeable
flujo aguas
subterráneas

1. introducción
1.3 flujos del agua
ciclo natural
infraestructura gris
precipitación
precipitación
condensación
condensación
evaporación
evapotranspiración
sin
evaporación
inundaciones por
asfalto
infiltración
a acuíferos
tuberías
sin
infiltración
a acuíferos

2. recarga de acuíferos
2.1 ¿qué es?
enfoque
La recarga gestionada de acuíferos* consiste en tecnologías que buscan la recarga artificial de los acuíferos
aumentando las cantidades disponibles de agua subterránea a partir de la introducción artificial de agua de
recarga. Así, aumenta la infiltración de agua subterránea en las formaciones de acuíferos.
2.2 ¿para qué es?
objetivos e intenciones
estabilizar y aumentar los niveles de
agua subterránea donde existe
extracción
mejorar y disminuir las fluctuaciones
de la calidad del agua
disminuir pérdidas de agua por
evaporación y escorrentía
almacenar agua dulce para uso futuro
y así mantener los caudales
ambientales
* MAR: Managed Aquifer Recharge

2. recarga de acuíferos
2.3 ¿cómo se lleva a cabo?
estrategias y acciones
La clasificación de las técnicas MAAR se divide en
infiltración superficial /
gran área requerida
infiltración profunda /
poca área requerida
infiltración superficial /
gran área requerida
Dilon (2005).

3. aplicación
3.1 contexto Puente Aranda
En la actualidad algunas partes de Bogotá se enfrentan al fenómeno de la subsidencia. Según el Servicio
Geológico Colombiano *, la localidad de Puente Aranda, zona industrial del occidente, tiene los valores de
subsidencia más altos, estos están estimados en 33 milímetros anuales.
Usaquén
Chapinero
Santa fe
San
cristóbal
Usme
Candelaria
Barrios unidos
Teusaquillo
Mártires
Antonio Nariño
Suba
Engativá
Puente
Aranda
Rafael
Uribe
Velocidad vertical
mm/año
Fontibón
Tunjuelito
Ciudad
Bolívar
0
Kennedy
-16,5
Bosa
-33
* ‘Estimación cuantitativa de la subsidencia en Bogotá, Servicio Geológico Colombiano (SGC).

3. aplicación
3.2 causas de subsidencia en Puente Aranda
acelerado crecimiento urbanístico
extracción masiva de agua del acuífero
para construcción de sótanos
exceso de asfalto que obstruye la
percolación del agua hacia el acuífero
extracción masiva de agua del
acuífero para actividad industrial
falta de espacios verdes que permitan
la infiltración de agua al acuífero

3. aplicación
3.2 aplicación MAAR en Puente Aranda
¿cómo llevarlo a cabo?
estrategias y acciones
infiltración
superficial
infiltración
profunda
Diseñar sistemas bioretenedores que permitan detener, almacenar,
tratar el agua para filtrarla al acuífero.
escala m: generar corredores de andenes y separadores
bioretenedores que lleguen a unos nodos inundables de recarga de
acuíferos.
escala s: proponer eco machines en las pre existencias en abandono
y en los vacíos potenciales del sector para que estas traten las aguas
lluvias y las bombeen al acuífero con un pozo de recarga.
aguas lluvias
andén / separador
bioretenedor
nodo
inundable
aguas lluvias o
residuales
eco machines
pozo de recarga
* El sector de Puente Aranda sobre el cual se plantea la aplicación es en el
barrio Salazar Gómez, e igualmente se tiene en cuenta una parte importante
de la zona industrial.
acuífero
acuífero

3. aplicación
3.3 andenes + separadores bioretenedores
¿dónde?
andén / separador bioretenedor
nodo inundable
se deben tener en cuenta hacia donde bajan las
escorrentías para plantear los corredores de
bioretenedores.

3. aplicación
3.3 bio machines + pozos de recarga
¿dónde?
vacío potencial
pre existencia en abandono
se pretende volver la zona industrial un sector
de atracción debido a las bio machines: las
plantas de tratamiento del futuro.

4. lineamientos de diseño
4.1 andén o separador bioretenedor
ralentizar
transportar
Contexto de aplicación zonas de baja o nula percolación,
estrategias de corredores ambientales, canales de
conducción urbana de agua.
Escala intervenciones a gran escala de reconexión ambiental,
tratamiento de superficies percolables para movilidad,
conexión de áreas verdes percolación superficial de agua.
Servicios ambientales corredor de circulación ecológica
(fauna y flora), conexión de áreas verdes, sistemas de
percolación superficial, tratamiento residual.
sistema lento de
percolación
adaptación al ciclo
hidrológico natural
retener el agua para
infiltración superficial
sistema de circulación
en el subsuelo
conduce a nodos
inundables
plantear una ciudad de
múltiples niveles

4. lineamientos de diseño
4.1 andén con bioretenedor
¿cómo?
o Consiste en una zanja en tierra recubierta de
geotextil, capa inferior de gravilla y cobertura
vegetal nativa
o Puede tener una profundidad máxima de 0,4m
y un ancho variable dependiendo del tamaño
del andén
o Permite almacenamiento, flujo e infiltración
superficial del agua lluvia y de las
escorrentías al acuífero
1
4
2
1
2
3
4
zanja de tierra
recubrimiento geotextil
capa de gravilla
vegetación
3

4. lineamientos de diseño
4.2 separador bioretenedor
¿cómo?
o Se trata de una zanja en tierra recubierta de
geotextil, capa inferior de gravilla y cobertura
vegetal nativa
o Puede tener una profundidad máxima de 0,6m
y un ancho variable dependiendo del tamaño
de la vía
o Permite almacenamiento, flujo e infiltración
superficial del agua lluvia y de las
escorrentías al acuífero
4
1
2
3
4
zanja de tierra
recubrimiento geotextil
capa de gravilla
vegetación
1
3
2

4. lineamientos de diseño
4.3 nodo inundable
ecosistema
tratamiento
Contexto de aplicación zonas de percolación baja o
nula, espacios urbanos con déficit de zonas verdes.
Escala énfasis en tratamiento de agua lluvia, percolación
superficial de aguas.
Servicios ambientales reservorio de agua lluvia, residual
o gris, tratamiento de aguas, infiltración superficial.
producción de biomasa
se recarga el sistema
ambiental de nutrientes
saneamiento de aguas
lluvias
organismos digestores de
agentes contaminantes
red ecológica sana
infiltración
superficial al acuífero

4. lineamientos de diseño
4.3 nodo inundable
¿cómo?
el área aproximada para llevar a cabo los
nodos bioretenedores en el sector es de
80m2.
o Consiste en un pondaje artificial de máximo 1m de
altura con recubrimiento de geotextil en el fondo
o Posee vegetación con capacidad de
evapotranspiración y de tratamiento de aguas
lluvia
o Permite almacenamiento e infiltración del agua
lluvia y de las escorrentías al acuífero
o Genera un ecosistema dentro del espacio público
que busca atraer a las personas y reconectarlas
con el agua
4
1
3
1
2
3
4
pondaje artificial
recubrimiento geotextil
vegetación
espacio público de contemplación
2
80m2 x 1m (profundidad) = 80m3

4. lineamientos de diseño
4.4 bio machine
afluente
aguas lluvias o
aguas residuales
o Se proponen unos invernaderos con estanques que
generan humedales artificiales en su interior
o Las raíces de la vegetación flotante se utilizan para
proporcionar un área de superficie para crecimiento
microbiano
o Dentro de los tanque se forma una comunidad de
bacterias, hongos, algas, zooplancton, caracoles e
incluso peces
o El resultado es un sistema de tratamiento de aguas
residuales o aguas lluvias capaz de lograr estándares
de agua de alta calidad sin necesidad de productos
químicos o de grandes plantas de tratamiento
pre tratamiento
fase anaeróbica
fase anóxica
cascada aeróbica
clarificador
tratamiento de lodos
eliminación primaria
de residuos
sin oxígeno
desnitrificación
sin oxígeno
eliminación de COD
y fósforo
asentamiento
eliminación /
recirculación
tratamiento
final
desinfección
(opcional)
efluente
aguas tratadas van a un
pozo de recarga

4. lineamientos de diseño
4.4 bio machine
¿cómo?
eco machine TM
John Todd Ecological Design
1
2
reactor anaeróbico
reactor anóxico
2
3 4 8 5
3
reactor aeróbico cerrado
1
6
4
reactor aeróbico abierto
5
6
humedales artificiales
raíces que atrapan las bacterias
10
7
eliminación / recirculación de lodos
7
9
8
clarificador
9
aireador
11
10
tanque de almacenamiento
11
pozo de recarga
En Colombia la normativa prohíbe recargar agua residual tratada a los acuíferos.
Así que con el fin de asegurar que el agua de mejor calidad va al acuífero, el agua
residual proveniente de los edificios es tratada dos veces: 1) con las bio machines
y 2) con el sedimentador del pozo de recarga.

4. lineamientos de diseño
4.5 pozo de recarga
patente (NC2018/0009362)
tecnología desarrollada por VIC
o Permite hasta 25m3 de almacenamiento e
infiltración directa al acuífero
o Es una tecnología pasiva, pues no requiere de
equipos de bombeo ni energía
o Puede llegar a recargar acuíferos localizados
hasta 200m
o Su capacidad de almacenamiento es de 90m3
* Es necesario realizar estudios estratigráficos y geoeléctricos para poder determinar si es viable su implementación en el lugar.

4. lineamientos de diseño
4.5 pozo de recarga
¿cómo?
patente (NC2018/0009362)
tecnología desarrollada por VIC
2
1
1
2
3
sedimentador 1: filtro que permite retener partículas
suspendidas y elementos sólidos que puedan
ingresar al sistema.
sedimentador 2: filtro que permite eliminar
impurezas, patógenos y contaminantes químicos que
afectan la calidad del agua.
pozo de recarga: sistema que permite la recarga
artificial de acuíferos subterráneos con agua de alta
calidad.
3
Adaptado de VIC

5. conclusiones
5.1 sistema de drenaje pluvial urbano
infraestructura
gris
agua lluvia se
considera
MAAR
residuo
recurso
se canaliza, transporta y
vierte en un cuerpo de agua
se capta, retiene, almacena, infiltra,
transporta, evapora y se inyecta al
acuífero
con tuberías, tanques de
almacenamiento y equipos de bombeo
con pondaje, bioretenedores, pozos
de recarga y bio machines
para evacuar el agua proveniente
de cubiertas, zonas verdes y duras
para generar un sistema adaptativo al
ciclo hidrológico natural
Adaptado de VIC

5. conclusiones
5.2 beneficios de la recarga de acuíferos
incremento de inundaciones
decaimiento los acuíferos
infraestructura
gris
problemas
deterioro de la estructura de
los ecosistemas
falta de espacio público verde
no se genera infiltración de
agua
agudiza el cambio climático
control de inundaciones
recupera los acuíferos
MAAR
beneficios
mejora la estructura de los
ecosistemas
reducción de la huella hídrica
permite infiltración del agua
mitigación de cambio climático
Adaptado de VIC

5. conclusiones
Al entender y emular los ciclos del agua mediante procesos de bioasistencia y biomímesis es que podemos
comenzar a recuperar los ecosistemas, no se debe diseñar para ir en contra del agua, sino diseñar
pensando en cómo fluye el agua naturalmente.
precipitación
condensación
eco machine
evapotranspiración
evaporación
nodos inundables
pozo de recarga
infiltración
a acuíferos

6. anexo
6.1 recomendaciones de diseño para la construcción
de edificios en el sector
Se sugiere dejar al menos 3m de antejardines
bioretenedores para garantizar percolación del agua.
Nota: revisar cómo eran los retranqueos originales
del sector antes de la masiva industrialización.
Se sugiere que los edificios usen alguno de los
sistemas expuestos de reutilización de aguas lluvias
para
1. Volverse auto sostenibles
2. Contribuir a la recarga de los acuíferos

6. anexo
6.1 recomendaciones de diseño para la construcción
de edificios en el sector
Se sugiere que los edificios de uso industrial envíen las
aguas residuales al sistema de bio machines para que el
agua sea tratada y así poder reutilizarla o vertirla a los
cuerpos de agua sin generar contaminación.
Nota: el agua residual que vaya a ser recargada al
acuífero debe ser tratada dos veces y tener certificado de
calidad.