Regl. 9452, art. 10.8 dup2
PAVIMENTOS PERMEABLES
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Cite as Reglamento Núm. 9452, Art. 10.8 dup2
Los pavimentos permeables reducen la escorrentía al permitir que parte de la precipitación que cae
sobre la superficie, o el agua que pasa sobre ella, se infiltre. El espacio de almacenamiento debajo
del pavimento permeable puede estar constituido por grava o piedra uniformemente gradada o
unidades de plástico prefabricadas con capacidad estructural. Se puede incorporar una capa de filtro
opcional con drenajes soterrados en suelos de poca la infiltración. El pavimento permeable está
normalmente diseñado para ser utilizado en áreas de poco tráfico y baja velocidad. Además de los
beneficios del manejo de escorrentías pluviales, los pavimentos permeables pueden ser más atractivos
estéticamente que los pavimentos impermeables convencionales.
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10.8.1
Descripción de Pavimentos Permeables
Los sistemas de pavimento permeables reducen tanto el caudal pico como el volumen de escorrentías
pluviales. El grado en que se reduce la escorrentía depende de la conductividad hidráulica de los
subsuelos, la composición de la subbase, la elevación del sistema de drenaje soterrado, la presencia
de controles de flujo, la relación entre el área de pavimento permeable y el área de captación. La
Figura 10.17 muestra los componentes típicos de un sistema de pavimento permeable.
Un componente superficial permeable, que permite que la precipitación y la escorrentía de las
áreas adyacentes percolen hacia el subsuelo. Pueden ser adoquines de hormigón, asfalto
poroso u otro elemento que proporcione la base estructural para soportar carga. Además,
incluye las uniones con material permeable y su correspondiente base.
Un espacio que permite el almacenamiento temporal de la escorrentía, cuyo diseño y
funcionamiento dependerá de los mecanismos de infiltración aplicables al lugar. Este espacio
contiene la subbase y subrasante según lo determine el diseño para el uso específico del
pavimento. Este espacio puede contener un drenaje soterrado de ser necesario.
Opcionalmente, se puede colocar un geotextil entre la última capa de la estructura y el suelo
nativo sin compactar.
1
1. Adoquines de hormigón (puede ser
concreto poroso, asfalto poroso 0
2
cualquier otro material que provea
3
capacidad para soportar carga y
de infiltración)
4
2 Material permeable para rellenar
las uniones
3. Base 0 capa filtrante (material
5
selecto)
4. Subbase para soporte estructural
(material selecto)
5. Área para almacenar agua
6
(material selecto)
6. Drenaje soterrado (según
7
requerido)
7. Geotextil entre la subrasante y el
suelo nativo (opcional)
8
8. Suelo nativo sin compactar
Figura 10.17 Componentes típicos de un pavimento permeable (adaptado de Freeborn et
al. [4]).
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10.8.2
Técnicas de Infiltración a través de Superficies Permeables
Además de la permeabilidad del terreno, es importante tener en cuenta para la elección de la técnica
adecuada, factores como el nivel freático, la contaminación o elementos contaminantes que afecten
las aguas subterráneas, la viabilidad de la descarga de las superficies permeables al sistema
convencional de drenaje u otros sistemas de drenaje sostenible, o la proximidad a los edificios. El
diseño de superficies permeables deberá llevarse a cabo a partir de una completa recolección de
información que permita la selección de la técnica más adecuada, el diseño más funcional y la
comprobación de su durabilidad.
No es necesario diseñar todas las áreas pavimentadas como permeables, toda vez que las superficies
permeables pueden manejar la escorrentía de superficies impermeables adyacentes, incluidos los
techos. Se utilizará una relación no mayor de 2 unidades impermeable a 1 unidad permeable (2:1)
para evitar sobrepasar la capacidad de las áreas permeable para manejar la escorrentía proveniente de
las áreas permeables.
A continuación, se identifican tres técnicas para la aplicación de superficies permeables según el nivel
de permeabilidad de la subrasante, el cual debe establecerse a partir de pruebas en el sitio.
10.8.2.1
Infiltración total
Esta técnica es adecuada para suelos con buena permeabilidad. Permite que toda el agua que cae
sobre el pavimento se infiltre a través de la subbase permeable y finalmente, en la subrasante. Puede
darse la retención temporal del agua en la subbase permeable permitiendo un almacenamiento inicial
antes de su infiltración total. No hay descarga de agua hacia los sistemas de drenaje convencionales.
La Figura 10.18 muestra un esquemático de los componentes de este sistema.
10.8.2.2
Infiltración parcial
Se usa en suelos con mediana capacidad de permeabilidad. Permite que una cantidad fija de agua se
infiltre y que el exceso de agua sea retenido inicialmente en la subbase permeable y conducida a otros
sistemas de drenaje sostenible o al sistema al convencional de alcantarillado mediante tubería
perforada, reduciendo de esta forma el volumen y la velocidad de la escorrentía. La Figura 10.19
muestra un esquemático de los componentes de este sistema.
10.8.2.3
Sin infiltración
Se usa en suelos donde la permeabilidad es baja o hay presencia de contaminantes. Esta técnica
requiere el empleo de una geomembrana, que se coloca en la parte superior de la subrasante y a los
lados de la subbase permeable, para permitir la captura completa del agua de lluvia a manera de tanque
de almacenamiento. Se descarga lentamente hacia otros sistemas de drenaje sostenible o al sistema
al convencional de alcantarillado mediante tubería perforada, reduciendo de esta forma el volumen y
la velocidad de la escorrentía. Esta técnica está especialmente indicada para lugares contaminados
ya que evita que los contaminantes lleguen a la subrasante donde podrían alcanzar las aguas
subterráneas. La Figura 10.20 muestra un esquemático de esta técnica.
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1. Adoquines de hormigón (puede ser concreto poroso,
asfalto poroso 0 cualquier dro pavimento
8
permeable)
9
2 Base de 100 mm(4 pulg) profundidad mínima con
1
agregado AASHIO # 57
3. Subbase de agregado AASHIO 2 (profundidad
7
varía dependiendo del diseño)
4. Geotextil en el fondoy lados de la base y subbase
2
6
(opcional)
5. Suelo nativo sin compactar con cero pendiente
3
6. Cama de material selecto filtrante (AASHTO #8)
7. Espesor mínimo de pavimento permeable dependerá
4
del material utilizado
8. Encintado o muro restringente con aberturas para
5
dejar salir el flujo excedente
9. Material selecto filtrante (AASHTO #8) para
rellenar las uniones) juntas
Figura 10.18 Sistema de pavimento permeable diseñado con infiltración total. El suelo
nativo tiene la capacidad de infiltración requerida de 2.54 cm/hr (1 pulgada/hr) o más.
1.
Adoquines de hormigón (puede ser concreto poroso, asfalto
poroso 0 cualquier dro pavimento permeable)
8
2
Base de 100 nm(4 pulg) profundidad mínima con agregado
9
1
AASHIO# 57
3.
Subbase de agregado AASHTO # 2 (profundidad varía
dependiendo del diseño)
7
4
Geotextil en el fondoy lados de la base y subbase (opcional)
6
5.
Suelo nativo con pendiente para drenar
2
6.
Came de material selecto filtrante (AASHTO #8)
7.
Espesor mínimo de pavimento permeable dependerá del
3
10
material utilizado
4
8.
Encintado 0 muro restringente con aberturas para dejar
salir el flujo excedente
11
9.
Material selectoy filtrante (AASHTO #8) para rellenar las
uniones y juntas
5
10.
Tubos perforados separados y con pendiente para drenar el
agua almacenada
11.
Tubo(s) de salida con pendiente descargando por gravedad
hacia pluvial existente 0 punto de descarga
Figura 10.19 Sistema de pavimento permeable diseñado para infiltración parcial. El suelo
nativo no tiene la capacidad de infiltración requerida de 2.54 cm/hr (1 pulgada/hr) o más.
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1.
Adoquines de hormigón (puede ser concreto poroso, asfalto
poroso o cualquier otro pavimento permeable)
2
Base de 100 mm(4 pulg) profundidad mínima con agregado
8
AASHTO# 57
9
3.
1
Subbase de agregado AASHIO # 2 (profundidad varía
dependiendo del diseño)
4
Geomembrana en el fondoy lados de la base y subbase
7
5.
Suelo nativo con pendiente para drenar
6
6.
Came de material selecto filtrante (AASHTO #8)
2
7.
Espesor mínimo de pavimento permeable dependerá del
material utilizado
3
10
8.
Encintado o muro restringente con aberturas para dejar salir el
4
flujo excedente
9.
Material selectoy filtrante (AASHTO #8) para rellenar las
11
uniones y juntas
10.
Tubos perforados separados y con pendiente para drenar el
5
agua almacenada
11. Tubo(s) de salida que descarga por gravedad hacia pluvial
existente o punto de descarga.
Figura 10.20 Sistema de pavimento permeable diseñado sin infiltración provisto de una
geomembrana y tubería perforada
10.8.3
Componentes de pavimentos permeables
De forma simplificada se dividen en dos componentes: el componente superficial que corresponde al
tipo de superficie que se usa en la parte superior del pavimento y el componente de almacenamiento
donde se recogen las aguas infiltradas y que corresponde a la subbase del pavimento.
10.8.3.1
Tipos de componente superficial
Se describen a continuación tres tipos de superficies usadas como pavimento permeable: 1) asfalto u
hormigón poroso, 2) adoquines de hormigón u otro material con capacidad para soportar carga, 3)
césped/gravilla con refuerzo de hormigón o de plástico
10.8.3.1.1
Asfalto y hormigón porosos
En comparación con el asfalto convencional y denso, el asfalto poroso contiene una baja cantidad de
relleno fino, es decir, de tamaño menor a 0.075 mm (0.003 pulgadas). La Figura 10.21 muestra una
comparación entre ambos tipos de asfalto. El asfalto permeable debe tener entre un 15 y 25 por ciento
de espacio poroso. Se deben añadir polímeros al aglutinante asfáltico y fibras de polímero para
mejorar la unión, y así, garantizar la integridad y evitar la migración de los componentes. Además,
se deben utilizar tamaños de material particulado lo suficientemente grande que garantice que las
aberturas restantes permitan la infiltración, incluso si se produce alguna migración. Para el asfalto
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a
b)
Figura 10.21 Comparación entre asfaltos poroso y convencional en un área de
estacionamiento para vehículos. A) Asfalto convencional. Nótese la capa de
agua depositada sobre el pavimento. B) Asfalto poroso. No acumula agua en la
superficie.
poroso, la cantidad de aglutinante necesaria es de aproximadamente 6% en peso, que es mayor a lo
requerido para las mezclas de asfalto convencionales.
El hormigón poroso tiene un aspecto más grueso que su contraparte convencional según se muestra
en la Figura 10.22. Se crea mezclando agua y materiales similares al cemento en una pasta que forma
un recubrimiento grueso alrededor de las partículas agregadas. Esta mezcla contiene poca o ninguna
arena y forma un sistema de vanos interconectados altamente permeables que drenan rápidamente.
Se logra una razón de vanos de 15 a 25 por ciento en el hormigón endurecido, lo que permite razones
de infiltración promedio de sobre 12 mm/hr (0.5 pulgadas/hr). El hormigón poroso utiliza grava de
granos más grandes y una relación agua-cemento más baja que el hormigón convencional, para lograr
una superficie granular que se compacta con rodillo.
10.8.3.1.2
Bloques y adoquines de hormigón
Los bloques y adoquines permeables de hormigón se utilizan en unidades de pavimentación
impermeable y se instalan típicamente sobre una base de grava como se muestra en la Figura 10.23.
Los espacios vacíos se crean biselando las esquinas de cada bloque o ensanchando el espacio entre
ellos, reduciendo la impermeabilidad efectiva del pavimento convencional.
10.8.3.1.3
Pavimentación con césped/gravilla con refuerzo
Las opciones de pavimentación de césped incluyen bloques modulares o rejillas, rejillas de hormigón
fundido en el lugar y tecnologías de mejora del suelo. La pavimentación de grava es otra opción
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relacionada. Todos estos métodos aumentan el soporte de carga del terreno, permiten el tráfico de
peatones y vehículos y un crecimiento saludable de la hierba. La Figura 10.24 muestra algunos tipos.
a
Figura 10.22 Hormigón poroso para aceras o rampa para vehículos. a) hormigón
convencional, b) hormigón poroso.
Figura 10.23 Bloques y adoquines de hormigón para pavimento permeable.
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Figura 10.24 Pavimentación con césped o gravilla con refuerzo
Los bloques modulares de pavimentación en césped consisten en unidades entrelazadas de hormigón,
o plástico, que proporcionan estabilidad estructural y resisten la compactación, mientras que los
espacios plantados con césped permiten la infiltración. Algunos bloques también pueden llenarse de
grava y dejarse sin plantar. A menudo se añade una base de arena y grava para fomentar la infiltración
y evitar asentamientos diferenciales.
Las rejillas de hormigón fundido en el lugar incorporan espacios que se rellenan de suelo común y
pasto para permitir un drenaje libre a la vez que proporcionan capacidad estructural para manejar la
mayoría de las cargas de vehículos. Cuando se refuerza con malla de alambre, esta opción
proporciona una superficie fuerte y evita el asentamiento diferencial que a veces se experimenta con
los adoquines. Sin embargo, la instalación es más laboriosa que la de los adoquines modulares
prefabricados.
Los sistemas de rejilla de plástico, a menudo hechos de materiales reciclados, permiten al agua
percolar gradualmente. Algunos están diseñados para ser llenados en la parte superior con grava o
material agregado selecto, mientras que otros están llenos de una mezcla de arena/suelo sobre una
mezcla de agregado/suelo que permite crecer hierba en la superficie. Las rejillas soportan vehículos
pesados y a menudo se utilizan para estacionamientos, campos de golf, campos recreativos y otras
áreas donde la estética de la superficie es importante.
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10.8.4
Componentes de Almacenamiento (Subbase)
La sección del pavimento permeable donde se almacena el agua de escorrentía la constituye
principalmente la subbase. Este es también el principal elemento para soporte de carga.
Especificamente sus funciones son:
Distribuir las aguas pluviales al nivel donde puede ser tolerada por la subrasante.
Drenar lateralmente el agua que se infiltra a través de la superficie del pavimento.
Servir como barrera capilar que impide que el agua se mueva hacia arriba en la base del
pavimento.
Asegurar la integridad estructural del pavimento.
La subbase puede consistir en grava selecta o roca, cuya gradación es un equilibrio entre la integridad
estructural (rigidez) de la subbase y el manejo de las aguas pluviales (permeabilidad y capacidad de
almacenamiento). La subbase de grava, o roca, y los tanques típicamente son recubiertos por un
geotextil y ubicados sobre una capa de arena que tiene una doble función: soporte estructural para la
capa superficial y filtrado de partículas finas. Una alternativa a la grava, o a la roca, es la provisión
de cámaras, o cajas, que se refuerzan estructuralmente para soportar las cargas de tráfico. Numerosas
compañías ofrecen productos modulares para diversas aplicaciones de pavimentos porosos.
La subbase puede estar seguida por una subrasante mejorada, o estabilizada, si las propiedades
estructurales del suelo son insuficientes. La atenuación del volumen y del caudal de las aguas
pluviales depende de la capacidad de almacenamiento disponible, el tamaño del área de pavimento
permeable en relación con el tamaño del área de captación, la capacidad del embalse, la profundidad
y composición de la subbase, la conductividad hidráulica de los subsuelos y la presencia de controles
de flujo.
10.8.5
Aplicaciones de Pavimentos Permeables
Los sistemas de pavimento permeables son ideales para sitios pequeños donde la detención superficial
y el tratamiento de aguas pluviales se ven obstaculizados por limitaciones de espacio, o donde la
reducción del volumen de escorrentía es un parámetro de diseño importante. Son particularmente
útiles en áreas de alta densidad con espacio limitado para otros sistemas LID. Estos sistemas se
pueden utilizar en nuevos desarrollos, reacondicionamientos y áreas de reurbanización.
El pavimento permeable es adecuado para áreas de tráfico de baja velocidad y bajo volumen, tales
como:
Carreteras de bajo tráfico, calles locales y caminos
Estacionamientos para vehículos livianos
Carriles de estacionamiento residencial
Paseos, carriles de parada de emergencia en autopistas y carreteras
Senderos para peatones y bicicletas
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Aceras y entradas de vehículos a residencias
Caminos para vehículos recreativos
Carreteras de servicio, de mantenimiento o carriles de incendios
Además de ser utilizados para manejo de la precipitación directa, los pavimentos permeables pueden
servir como vía de drenaje para escorrentía proveniente de áreas adyacentes, como techos o áreas de
estacionamiento impermeables. También son adecuados para proyectos de reutilización de agua de
lluvia.
En general, los sistemas de pavimento permeables se pueden utilizar casi en cualquier lugar donde se
haya instalado un sistema tradicionalmente pavimentado. Sin embargo, estos sistemas tienen las
mismas limitaciones de sitio de cualquier práctica de infiltración y deben cumplir los siguientes
criterios.
10.8.5.1
Topografía del sitio
La pendiente de la superficie del pavimento permeable debe ser al menos 1 % y no superior a 5 %.
La superficie impermeable que rodea y drena en el pavimento no debe exceder una pendiente de 20%.
Las superficies permeables no deben drenar sobre el pavimento.
10.8.5.2
Nivel freático
La base del depósito de piedra del pavimento permeable debe estar al menos un (1) metro (3.25 pies)
por encima del nivel freático máximo anual o elevación tope del nivel de roca.
10.8.5.3
Suelos
Los sistemas situados en suelos de baja permeabilidad con una tasa de infiltración inferior a 25.4
mm/hr (1 pulgadas/hr) (conductividad hidráulica inferior a 7.1x10⁴ cm/s (2.78x10⁻⁴ pulgadas/s)),
requieren la incorporación de un drenaje inferior con tubería perforada. La tasa de infiltración de
suelos nativos en la ubicación y profundidad propuestas debe confirmarse mediante la medición de
la conductividad hidráulica en condiciones saturadas de campo utilizando métodos estandarizados.
10.8.5.4
Área de captación y volumen de escorrentía
En general, la contribución del área de captación impermeable no debe exceder 1.2 veces el área de
pavimento permeable que recibe la escorrentía. La capacidad de almacenamiento bajo el pavimento
permeable debe ser dimensionada para acomodar la escorrentía del área del propio pavimento y demás
áreas impermeables.
10.8.5.5
Áreas susceptibles a contaminación
Para proteger las aguas subterráneas de posible contaminación, el pavimento permeable no debe ser
utilizado en áreas donde los usos de terrenos o las actividades humanas tengan el potencial de generar
escorrentías altamente contaminadas (por ejemplo, áreas de combustible, mantenimiento y servicio
para vehículos, áreas de almacenamiento y manipulación de materiales peligrosos y algunos sitios de
la industria pesada).
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10.8.5.6
Estabilidad estructural
En la mayoría de los casos, la profundidad del material agregado necesario para el depósito de
almacenamiento de aguas pluviales excederá la profundidad necesaria para la estabilidad estructural
recomendada en las guías y normas de los pavimentos tradicionales. En aplicaciones que estarán
sujetas a cargas muy pesadas es posible que se deban instalar rejillas de refuerzo para el material de
base.
10.8.5.7
Tráfico de vehículos pesados
El pavimento permeable no se utiliza normalmente en lugares sujetos a cargas pesadas. Sin embargo,
algunos pavimentos permeables están diseñados para cargas pesadas y se han utilizado en áreas
comerciales de carga y almacenamiento de puertos.
10.8.5.8
Separación de edificios y estructuras
Si el pavimento no recibe escorrentía de otras superficies, no se requiere ninguna separación de los
cimientos de construcción. La pendiente del pavimento debe comenzar desde los cimientos del
edificio. Si hay otras superficies del edificio drenando, se recomienda una separación mínima de
cuatro (4) metros (13 pies) con pendiente descendiente desde los cimientos del edificio.
10.8.5.9
Proximidad a servicios 0 utilidades subterráneas
Se debe consultar la guía de diseño de utilidades (alcantarillado sanitario, agua potable, electricidad,
teléfono, etc.) para definir las distancias horizontales y verticales. Por lo general, los requisitos para
los servicios públicos soterrados que pasan por debajo o cerca del pavimento permeable no serán
diferentes de los servicios públicos en otras áreas permeables. Sin embargo, el pavimento permeable
tiene una base más profunda que el pavimento convencional lo cual puede afectar a los servicios
públicos poco profundos.
10.8.6
Consideraciones de Diseño para Pavimentos Permeables
Estos sistemas pueden ser diseñados para infiltrar tormentas de recurrencias mayores. Algunas
consideraciones adicionales son:
Documentar el porcentaje de vanos cuando se utilizan pavimentos permeables
Los sistemas de pavimento permeable deben diseñarse para drenar en un periodo máximo de
48 horas.
Si la tasa de infiltración de los suelos nativos debajo de un sistema de pavimento permeable
es menor a 25.4 mm/hr (1 pulgada/hr) deberá incluirse un sistema de drenaje soterrado en el
diseño.
La distancia desde la parte inferior de la superficie del pavimento permeable y el nivel freático
máximo no puede ser menor a 30 cm (1.0 pie).
Se requiere mantenimiento continuo de los sistemas de pavimento poroso para garantizar la
continuidad del funcionamiento.
A continuación, se mencionan otras consideraciones de diseño.
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10.8.6.1
Elementos de protección (pretratamiento)
En la mayoría de los diseños de pavimento permeables, la superficie actúa como pretratamiento al
depósito de piedra de abajo. Las medidas periódicas de barrido al vacío y preventivas, como no
almacenar otros materiales en el pavimento, son fundamentales para evitar obstrucciones y mantener
la eficiencia de esta práctica. Otro elemento de pretratamiento es una capa de grava fina por encima
del depósito de almacenamiento de grava gruesa.
10.8.6.2
Depósito de piedra/grava
El depósito de piedra debe estar diseñado para cumplir con los requisitos de almacenamiento de
escorrentía y soporte estructural. Se recomienda limpiar la piedra para reducir obstrucciones
prematuras en el suelo nativo. El fondo del depósito debe ser plano para que la escorrentía sea capaz
de infiltrarse uniformemente a través de toda la superficie. Si el sistema no está diseñado para la
infiltración, la parte inferior debe inclinarse entre el 1 y el 5% hacia el drenaje inferior. Un diseño
híbrido puede incluir la conexión de un desagüe de techo directamente al depósito de piedra del
sistema de pavimento permeable, que se dimensiona para almacenar escorrentía tanto de la superficie
del pavimento como de la zona de drenaje del techo.
10.8.6.3
Restricciones en la orilla
La selección de la restricción para las orillas es fundamental para el rendimiento satisfactorio de los
pavimentos permeables. También es preferible que, las áreas donde se espera la presencia de
sedimentos o residuos vegetales drenen lejos del pavimento permeable, particularmente hormigón o
asfalto permeable, para evitar que los poros se tapen rápidamente. Sin embargo, los adoquines
permeables pueden ser utilizados alrededor de la base de un árbol para promover acceso del agua sus
raíces y la ventilación del suelo.
10.8.6.4
Área de pavimento requerido
El área de pavimento permeable necesaria para capturar el volumen de diseño se determinará
calculando el área necesaria para alcanzar el volumen a la altura máxima, teniendo en cuenta la
capacidad de almacenamiento disponible entre los espacios vacíos en la grava. La porosidad de la
mezcla de grava usada para almacenar el agua es típicamente 0.4. Si la altura máxima para almacenar
es h, entonces el área de pavimento permeable, Aₚₚ, requerida para almacenar un volumen Vₐₗₘ será
App = Vatm
(10.1)
10.8.6.5
Consideraciones de construcción
La construcción del pavimento permeable es un proyecto especializado y debe involucrar a
contratistas experimentados. Se aplican las siguientes recomendaciones generales:
Control de sedimentos: El área de tratamiento debe estar totalmente protegida durante la
construcción para que ningún sedimento llegue al sistema de pavimento permeable. Una vez
instalado el pavimento permeable, el tráfico de la construcción debe bloquearse del pavimento
y de sus áreas de drenaje, manteniendo los controles adecuados de erosión y sedimentos.
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Instalación del pavimento: La instalación del pavimento permeable requiere materiales de
construcción adecuados, instalados por contratistas capacitados y con experiencia en este tipo
de pavimentos.