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Drenaje de Cimientos

Un grado de acabado inclinado y drenajes perimetrales colocados adecuadamente mantendrán el sótano seco

por Brent Anderson, P.E.

Como contratista de hormigón, tengo un gran interés en lo bien que se controla el agua en la obra. Las aguas subterráneas y la escorrentía de la lluvia y la nieve suponen una amenaza tanto para la integridad estructural de los cimientos que construyo como para el espacio interior bajo tierra. Los sótanos húmedos y los cimientos agrietados son difíciles de arreglar a posteriori, pero un buen drenaje perimetral, tanto en el nivel como en las zapatas, es una forma barata y sencilla de evitar problemas. Si sigue estas reglas generales para la nivelación del perímetro y las baldosas de drenaje, podrá dormir tranquilo sabiendo que los sistemas de control de agua que ha enterrado hoy no se convertirán en un problema mañana.

Escurrimiento de la superficie
Aunque parte de la lluvia impulsada por el viento golpea el revestimiento y drena hacia el suelo, la mayor parte del escurrimiento de la superficie proviene del tejado, y la cantidad de escurrimiento varía según el tamaño y el estilo del tejado. Un tejado a dos aguas deposita toda la escorrentía en el suelo bajo los aleros, con poca escorrentía en los extremos del tejado; un tejado a dos aguas distribuye la escorrentía más uniformemente en todos los lados (véase la figura 1).

Escorrentía del tejado a dos aguas	Figura1. Ambos tejados cubren aproximadamente 2.500 pies cuadrados. El tejado a dos aguas deposita la escorrentía a lo largo de dos lados de la casa; el tejado a cuatro aguas distribuye la escorrentía más o menos uniformemente a lo largo de todos los lados. Los valles del tejado principal y las buhardillas concentran la escorrentía en zonas más pequeñas del suelo.
Escurrimiento del tejado

Escurrimiento del tejado
(de 2500 pies cuadrados. techo)
Lluvia	Lluvia	Volumen	Cantidad	Tasa	(pies cúbicos.)	(pies cúbicos)
1 pulg.	por hora.	200	1500
1 pulg.	por día	200	1500
2 pulg.	por hora	400
2 pulg.	por día	400	300
Nota: Cada pulgada de lluvia, ya sea que caiga durante un aguacero de una hora o una lluvia de todo el día, deposita 1,500 galones de agua en el suelo alrededor de una superficie de techo atípica de 2,500 pies cuadrados. Durante una tormenta de invierno, cada metro de nieve derretida en el tejado añade 1.500 galones adicionales.

Además, los valles en las intersecciones de los tejados principales y las buhardillas pueden concentrar la escorrentía en un área relativamente pequeña en el suelo. En los climas fríos, la escorrentía aumenta significativamente durante las tormentas de primavera, cuando las temperaturas más altas y la lluvia se combinan para derretir la nieve tanto en el techo como en el suelo, lo que aumenta la cantidad total de agua superficial que debe ser drenada lejos de los cimientos.

La mayoría de los problemas de agua en el sótano pueden ser resueltos mediante la inclinación adecuada del suelo alrededor de la casa. El grado de acabado debe tener una pendiente de 1/2 a 1 pulgada por pie durante 6 a 10 pies. Una capa de 2 a 4 pulgadas de material arcilloso y blando evitará que la escorrentía se filtre a través del relleno.

Una pendiente no funcionará durante mucho tiempo, sin embargo, si el relleno del perímetro no se compacta mecánicamente, lo que es raro en la construcción residencial. En su lugar, la compactación se deja al azar y se produce lentamente durante un período de meses o años, dependiendo del clima y del tipo de relleno utilizado. Las gravas y las arenas se filtran más rápido y pueden reconsolidarse más rápidamente, normalmente entre tres meses y un año. Los limos y las arcillas, que tienen una tasa de percolación mucho más lenta, pueden no compactarse durante varios años.

En cualquier caso, sin embargo, el resultado es una pendiente negativa que dirige la escorrentía hacia los cimientos. Dependiendo del tipo de relleno, tarde o temprano la escorrentía sobrepasará el sistema de drenaje de la zapata, y aparecerán problemas de agua en el sótano. Los rellenos de limo o arcilla, que retienen el agua durante más tiempo que la grava o la arena, pueden hacer que los cimientos sean más susceptibles de agrietarse por la acción de las heladas; la presión hidrostática también puede desarrollarse con estos tipos de relleno, forzando el paso del agua a través de la junta de la losa. Rara vez aparecerá alguno de estos problemas de forma inmediata, pero más adelante, se enfrentará a un trabajo de reparación complicado y costoso.

Canales. Aunque los canalones pueden reducir drásticamente la superficie total del suelo sobre la que drena el agua del tejado, es crucial utilizar un conducto inclinado para extender los bajantes a lo largo del suelo y alejar el agua de los cimientos (Figura 2).

	Figura 2. Las bajantes inclinadas deben descargar al menos a 3 metros de la pared de los cimientos.
Caída de agua con cuenca de captación	Utilice un tubo de drenaje sólido para llevar la escorrentía desde una cuenca de captación de hormigón a la luz del día o a un pozo seco.

De lo contrario, un sistema de canalones y bajantes agrava el problema de drenaje al concentrar toda la carga de escorrentía del tejado en unas pocas zonas pequeñas, normalmente en las esquinas de la casa. Las bajantes deben descargar en un terreno inclinado a una distancia mínima de 3 metros de los cimientos. Si los bajantes vierten directamente en una cuenca de recogida en la superficie o bajo tierra, la escorrentía recogida debe ser llevada a través de una tubería de drenaje sólido a un pozo seco o a la luz del día.

Mantenga los canalones limpios de hojas, agujas de pino y hielo. El desbordamiento de los canalones obstruidos puede seguir el contorno del canalón y saturar el sofito y el lateral, a menudo llegando a la pared y mojando el aislamiento, los paneles de yeso y el suelo. Del mismo modo, los canalones en climas fríos pueden favorecer la formación de diques de hielo, con los mismos resultados perjudiciales.

Las aceras de hormigón o de bloques de adoquines también pueden controlar la percolación de la escorrentía hacia el relleno (Figura 3) He medido reducciones en la percolación de la escorrentía de entre el 300% y el 500%.

Acera de hormigón o adoquín	Figura3. Una acera de hormigón o adoquín con una pendiente adecuada reducirá la cantidad de escorrentía que se filtra a través del relleno (arriba). Cuando se utilicen plantas perimetrales para ajardinar, mejore el drenaje enterrando una lámina de polietileno debajo del parterre, con aberturas para las raíces (abajo). Ate las baldosas de drenaje perforadas y poco profundas a una tubería sólida para llevar el agua a la luz del día o a un pozo seco.
Cama vegetal con desagüe

De nuevo, el paisaje urbano debe ser lo suficientemente amplio como para cubrir toda el área rellenada, y la superficie debe tener una pendiente que se aleje de las paredes de los cimientos.

Una técnica menos costosa es enterrar una lámina de polietileno en un lecho vegetal. El polietileno debe cubrir la zanja de cimentación rellenada y la pendiente de la baldosa de drenaje perforada colocada en paralelo a la cimentación. Utilice una tubería sólida para llevar la escorrentía a la luz del día o a un pozo seco. En las zonas ajardinadas, corte aberturas en el poli para dar cabida a las raíces de las plantas y los árboles.

El poli enterrado funciona bien, siempre y cuando el relleno haya sido compactado. Sin embargo, con un grado negativo, el poli dirige el agua hacia el muro de cimentación. Las raíces de las plantas y de los árboles cerca de los cimientos también pueden agravar los problemas con un relleno no compactado, porque sus sistemas de raíces absorben el agua y hacen que el suelo se vuelva a consolidar rápidamente. En caso de sequía, las raíces de los árboles pueden extraer tanta humedad del suelo que los cimientos pueden asentarse.

Drenajes perimetrales de las zapatas
Los drenajes perimetrales de los cimientos funcionan en ambas direcciones. No sólo transportan el agua de lluvia que se filtra a través del relleno lejos de los cimientos, sino que también alivian la presión hidrostática excesiva de las aguas subterráneas. Al ayudar a que el relleno se seque más rápidamente, los drenajes perimetrales correctamente instalados reducen la presión lateral del suelo, lo que a su vez significa que las paredes de los cimientos pueden ser diseñadas para utilizar materiales más porosos y menos acero.

Hay una manera correcta y una manera incorrecta de instalar el drenaje perimetral.Desafortunadamente, muchos contratistas de cimientos y constructores de casas trabajan bajo un falso sentido de seguridad, razonando que si las quejas sobre sótanos con fugas no aparecen dentro del primer o segundo año después de que se complete un proyecto, sus técnicas de construcción deben estar funcionando. La realidad es que los problemas de agua en los sótanos que se producen en los primeros doce meses suelen estar relacionados con defectos de impermeabilización. Los problemas de las baldosas de drenaje suelen tardar muchos años en desarrollarse. Por lo tanto, muchos contratistas han enterrado bombas de tiempo que eventualmente les estallarán en la cara.

Agujeros hacia abajo
Aunque las baldosas de cemento poroso se siguen utilizando hoy en día, la mayoría de los contratistas residenciales estarían de acuerdo en que las tuberías de plástico perforadas de 4 pulgadas de diámetro producen juntas más firmes y son más fáciles de trabajar. Sin embargo, no todos estarían de acuerdo en la dirección en la que deben colocarse los agujeros en la tubería cuando se instalan los desagües de pie.

La respuesta depende del tipo de tubería. El HDPE flexible (polietileno de alta densidad) está ranurado en todo su perímetro, y algunos PVC rígidos tienen un patrón de agujeros alrededor de toda la circunferencia. Los agujeros que se tapan en la parte inferior se eliminan cuando el agua entra por los lados y por la parte superior.

El tubo de drenaje más popular, sin embargo, es el de PVC rígido, que tiene sólo dos filas paralelas de agujeros a lo largo de su longitud. El enfoque clásico es colocar este tipo de baldosa de drenaje con los agujeros hacia abajo, en las posiciones de cinco y siete relojes. Esto permite que un nivel de agua ascendente entre en la tubería en su punto más bajo.

Tejido filtrante. Aunque la presión hidrostática ayuda a eliminar el limo de la tubería, todas las baldosas de drenaje enterradas deberían estar rodeadas de grava gruesa o piedra triturada y envueltas en un material filtrante. Sin un filtro, el limo contaminará la piedra y acabará entrando y tapando los agujeros de la tubería (Figura 4).

Figura 4. Sin un filtro que impida que el limo contamine la piedra circundante, las baldosas de drenaje pueden quedar inservibles en pocas temporadas (izquierda). Las tuberías envueltas previamente o con material filtrante evitarán que las baldosas de drenaje se obstruyan (arriba).

Hay varios geotextiles disponibles en rollos, y también hay tuberías envueltas previamente o con material filtrante que se fabrican con una manga filtrante ya colocada.

Ubicación de las baldosas de drenaje

El papel filtrante y las perforaciones correctamente orientadas, sin embargo, no garantizan que las baldosas de drenaje funcionen. La tubería también debe ser instalada con cuidado y en la ubicación correcta con respecto a la zapata y cualquier losa interior.

Desde un punto de vista puramente ingenieril, el lugar ideal para colocar la baldosa de drenaje exterior es junto a la zapata, porque el agua de un nivel freático ascendente entra antes en la tubería (Figura 5).

Tubo incluso con la parte superior de la zapata	Figura5. La mejor ubicación para la baldosa rígida de drenaje es a lo largo de la zapata.Los requisitos mínimos para la cubierta de piedra dependen de si la baldosa está al ras con la parte superior de la zapata (superior) o la parte inferior (medio). En cualquier caso, la parte superior de la losa interior debe estar al menos 15 cm por encima de la parte superior de la baldosa de drenaje. La tubería puede colocarse a nivel o ligeramente inclinada. Cuando la baldosa de drenaje deba situarse por debajo de la parte inferior de la zapata (fondo), evite socavar la zapata manteniendo la tubería fuera de un ángulo de 60 grados medido desde la esquina de la zapata. Esta ubicación también requiere más cobertura de piedra para la tubería.
Tubo en la parte inferior de la zapata
Tubo debajo de la zapata

La baldosa de drenaje no necesita estar inclinada, aunque una ligera inclinación ayuda a mantener la tubería libre de limo y arcilla (particularmente cuando la tubería tiene sólo dos filas de agujeros en el fondo). Sin embargo, evite tratar de inclinar la baldosa de drenaje flexible, ya que puede crear inadvertidamente baches y hundimientos que acabarán acumulando limo y obstruyendo la tubería (Figura 6).

Figura 6. Independientemente del tipo de tubería utilizada o de su forma, las baldosas de drenaje no filtradas pueden obstruirse fácilmente con limo y arcilla (izquierda). Las raices de los arboles que crecen cerca de los cimientos tambien pueden obstruir completamente los drenajes perimetrales (derecha).

De hecho, las baldosas de drenaje onduladas pueden provocar un fallo prematuro del sistema de drenaje. Este problema es más pronunciado cuando los árboles crecen cerca de los cimientos, ya que el limo y la arcilla húmedos que se acumulan en los puntos bajos se convierten en objetivos para las raíces de los árboles que buscan agua en períodos o climas secos. En un periodo de tiempo relativamente corto, las raices de los arboles pueden obstruir completamente las baldosas de drenaje.

Algunos contratistas crean una elevacion aun mas baja para las baldosas cavando una pequena zanja junto a la zapata. Sin embargo, para evitar socavar los cimientos, la mayoría de los códigos exigen que las baldosas se coloquen fuera de un ángulo de 60 grados respecto a la zapata.

Las baldosas de drenaje también se pueden colocar encima de la zapata. La ventaja aquí es que la baldosa estará tan nivelada como la zapata, una buena estrategia cuando se utiliza tubería flexible (Figura 7).

Figura 7. Para evitar que la baldosa de drenaje flexible desarrolle puntos bajos que acumulen limo, colóquela encima de las zapatas, asegurándose de que la parte superior de la tubería no sea más alta que la parte superior de la losa interior.

Pero esta colocación más alta no controla un nivel freático ascendente con tanta eficacia, y puede requerir la elevación de la losa interior.

Productos de drenaje especializados.

Hoy en día hay varios productos en el mercado, como Form-A-Drain (CertainTeed Corp, P.O. Box 860, Valley Forge, PA 19482; 800/233-8990;www.certainteed.com), que proporcionan tanto el encofrado de la zapata como la losa de drenaje (Figura 8).

Figura 8.Los encofrados para zapatas de permanencia Form-A-Drain aseguran un drenaje perimetral nivelado y tienen mayor capacidad que los sistemas de tuberías (izquierda). Para controlar la presión hidrostática, los paneles de drenaje con hoyuelos fijados contra el muro de cimentación transportan el agua del relleno a los drenajes perimetrales (derecha).

Estos sistemas no sólo garantizan que el sistema de drenaje esté nivelado, sino que a menudo proporcionan más capacidad de flujo que los sistemas de tuberías tradicionales.

En lugares donde un nivel freático excepcionalmente alto crea una presión hidrostática intermitente en los muros de cimentación, las láminas con hoyuelos pueden utilizarse junto con las tejas de drenaje estándar. Estos sistemas de membranas proporcionan una barrera a prueba de agua mientras dirigen el exceso de agua subterránea desde la parte superior de las paredes de los cimientos hacia los drenajes perimetrales.

Descarga del agua recogida
Capturar el agua subterránea en un sistema de drenaje perimetral es sólo la mitad de la batalla, una vez que se ha recogido el agua en la baldosa de drenaje, hay que eliminarla en algún lugar. Verter el agua en los sistemas de alcantarillado sanitario es generalmente ilegal, lo que deja dos formas básicas de deshacerse del agua: En los sitios con pendiente, puede extender las baldosas de drenaje no perforadas hasta la luz del día y descargar el agua en el suelo; en los sitios planos, puede recoger el agua en un cubo de recogida y bombearla a una zona de descarga lejos del sótano.

Descarga por gravedad. Dos elementos son críticos para el correcto funcionamiento de un sistema de drenaje por gravedad. En primer lugar, aunque la baldosa de drenaje perforada alrededor de los cimientos puede estar nivelada, la tubería sólida que va desde los cimientos hasta la luz del día debe tener una pendiente de entre 1/16 y 1/8 de pulgada por pie. En segundo lugar, el extremo abierto de la línea de descarga debe evitar la entrada de roedores, ranas, serpientes y reptiles. Un método es cubrir el extremo expuesto de la tubería con tela de ferretería de 1/4 de pulgada. También puede enterrar el extremo de la tubería en piedra triturada, lo que permitirá que el agua se filtre por debajo del nivel del suelo.

Descarga con bomba. Aunque la descarga por gravedad a la luz del día es barata y fácil, recomiendo instalar una cesta de sumidero como respaldo. Un sumidero sumergible en la parte inferior de la cesta del sumidero se conecta a una manguera o a un sistema de tuberías rígidas que lleva el agua recogida fuera del sótano.Si prevé el sumidero de recogida en el momento en que se colocan los cimientos y la losa, la bomba y las tuberías de descarga pueden instalarse más tarde si es necesario.

La cesta del sumidero debe estar situada dentro de los cimientos, donde puede recoger el agua subterránea que se eleva bajo la losa. En un sitio plano donde toda el agua subterránea debe ser bombeada, el agua de los drenajes perimetrales también debe ser dirigida hacia el sumidero a través de mangas de drenaje en la zapata (Figuras 9a &9b).

Figura 9a. Una cesta de sumidero interior recoge el exceso de agua que fluye a través de los manguitos de la base.

Figura 9b. Una bomba sumergible conectada a una manguera o tubería rígida descarga el agua en el suelo lejos de los cimientos.

Para evitar tener que excavar más tarde, asegúrese de colocar manguitos antes de verter los cimientos. Utilice una tubería de 4 pulgadas de diámetro y separe los manguitos de 6 a 8 pies alrededor de todo el perímetro de la zapata. En casos especiales en los que la losa esté colocada un pie o más por encima de la parte superior de las zapatas, puede colocar manguitos en el muro de cimentación. Aunque el agua que pasa a través de los manguitos o bajo la zapata generalmente encontrará la cesta del sumidero por sí misma, recomiendo una tubería de drenaje interior en el perímetro, que termine en la cesta del sumidero.

Brent Anderson es propietario y director de Brent Anderson Associates, una empresa de consultoría y contratación de hormigón en Fridley, Minnesota.

Este artículo ha sido proporcionado por www.jlconline.com. JLC-Online es producido por los editores y publicadores de The Journal of Light Construction, una revista mensual que sirve a constructores residenciales y comerciales ligeros, remodeladores, diseñadores y otros profesionales del sector.