Gestión de aguas pluviales: Nueva Orleans, Luisiana

El proyecto:

Mejora de la estación de bombeo del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos
Nueva Orleans, Luisiana

Nueva Orleans está rodeada por el lago Pontchartrain al norte, el Golfo de México al sur y el río Misisipi que atraviesa la ciudad. Sin estaciones de bombeo, la zona podría inundarse con solo una pulgada de lluvia.

Desde el huracán Katrina en 2005, se invirtieron miles de millones en estaciones de bombeo nuevas y renovadas para evitar otra inundación catastrófica. Philadelphia Gear de Timken aporta sus 130 años de experiencia en transmisión de potencia para personalizar soluciones destinadas a más de 200 estaciones de bombeo que protegen a los 1,3 millones de residentes de la región.

Los desafíos

Los sistemas Philadelphia Gear transmiten la energía entre un conductor, como un motor eléctrico, de gas o diésel, y una bomba. Mover las aguas pluviales requiere un gran aporte de energía a altas velocidades, y luego una reducción de la potencia y velocidades más bajas para extraer el agua y redirigirla de manera segura al lugar indicado.

Las grandes estaciones de bombeo de Nueva Orleans están configuradas de manera diferente en función de la topografía, los requisitos de bombeo y la tecnología disponible en el momento de la instalación original. Si bien esto requiere diseños personalizados para cada sistema de transmisión por engranajes, los desafíos comunes son los siguientes:

N.º 1: Altas presiones de funcionamiento. En muchos casos, la baja elevación de Nueva Orleans hace que las estaciones deban bombear el agua para desafiar la gravedad, desplazándola de manera horizontal o vertical, en dirección ascendente. Esto aumenta el par, la vibración y el desgaste.

N.º 2: Requisitos extremos del ciclo de vida y del factor de servicio. Las bombas no funcionan de manera continua, sino que lo hacen de forma intermitente solo durante las lluvias y tormentas fuertes que crean condiciones para una inundación. Sin embargo, los operadores deben mantener la seguridad de la población de la ciudad y obtener un buen rendimiento de la inversión. Por lo tanto, las transmisiones por engranajes deben sobrediseñarse para poder funcionar entre 50 y 70 años.

N.º 3: Corrosión y fallo prematuro si las transmisiones por engranajes quedan sumergidas. Los daños por corrosión pueden producirse dentro de las 24 horas siguientes al secado de una transmisión por engranajes que haya quedado sumergida a causa de una inundación.

Las soluciones:

Philadelphia Gear equipó por primera vez las estaciones de bombeo de Nueva Orleans en la década de 1920 y ayudó a modernizar la red de estaciones de bombeo de la ciudad desde la década de 1960 hasta la de 1980, y de nuevo inmediatamente después de Katrina. En la actualidad, la empresa diseña transmisiones por engranajes originales y personalizadas para nuevas instalaciones de bombeo, y repotencia las transmisiones por engranajes existentes para cumplir con los nuevos criterios de diseño del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos.

“Tenemos todos nuestros planos y datos técnicos originales de hace 100 años”, asegura Gayle Quinlan, directora de ventas de equipos originales para el mercado de la gestión del agua. “Somos el único proveedor de transmisiones por engranajes que puede recuperar ese tipo de información y utilizarla para diseñar una actualización basada en los últimos requisitos de motores y bombas”.

Quinlan cuenta con los siguientes ejemplos entre las contribuciones más significativas de Philadelphia Gear a la mitigación de las inundaciones en Nueva Orleans:

Nº 1: Reductores de engranajes a medida para el proyecto Pump to the River en Harahan. Antes de que este proyecto se completara en 2017, las aguas pluviales de los barrios adyacentes al río tenían que recorrer siete millas antes de ser bombeadas al lago Pontchartrain. El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos puso en marcha un sistema más eficaz y pionero en su género, para bombear el agua directamente sobre un dique y hacia el río. El sistema soporta hasta nueve pulgadas de lluvia en un período de 24 horas.

Philadelphia Gear diseñó a medida tres reductores de engranajes de ángulo recto y de reducción doble con sistemas redundantes de lubricación, monitoreo e instrumentación para proteger el sistema en caso de fallo del equipo, y proporcionó asistencia técnica durante un prolongado período de puesta en marcha

N.º 2: Las transmisiones de engranajes de alto rendimiento funcionaron mientras estaban sumergidas tras el huracán Katrina. Las bombas equipadas con Philadelphia Gear en la Estación 19, construidas 16 años antes, fueron las últimas que permanecieron en funcionamiento tras la tormenta. “Funcionaron con nuestras unidades completamente bajo el agua durante tres semanas para ayudar a drenar la ciudad”, recuerda Quinlan. “Estaban sometidas a grandes presiones al estar situadas en uno de los puntos de drenaje natural más bajos y aun así funcionaban sin problemas”.

Philadelphia Gear ayudó a extraer el agua de las unidades, a inspeccionarlas y posteriormente las reacondicionó para dejarlas como nuevas. Estas unidades siguen en servicio hoy en día y resistieron al huracán Ida en 2021.

N.º 3: Mejoramiento del sistema para apoyar grandes proyectos de repotenciación. La estación de bombeo de Elmwood, una de las más grandes y antiguas de Nueva Orleans, se modernizó en 2019. Philadelphia Gear mejoró todos los engranajes, rodamientos y sistemas de lubricación para cumplir con los nuevos requisitos de relación y velocidad del motor en las ocho bombas.

Los ingenieros de la empresa siguen ayudando al Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos a fortificar las estaciones de bombeo contra los daños causados por las tormentas. “Nuestras mejoras se relacionan directamente con sus mejoras”, explica Quinlan. “Si se alargan las tuberías de descarga, se requiere una mayor capacidad de bombeo, lo que implica motores más potentes y un sistema de engranajes diferente. Por lo general, podemos realizar mejoras dentro de los límites del diseño existente”.

Los beneficios

N.º 1: Confiabilidad. Quinlan, que tiene previsto jubilarse el año que viene, inspeccionó recientemente las transmisiones por engranajes originales instaladas en una estación de bombeo construida antes de que ella naciera. Las unidades seguían funcionando correctamente, pero se programó la repotenciación. Las transmisiones por engranajes para la gestión del agua se diseñan habitualmente para funcionar sin fallos hasta 70 años.

N.º 2: Eficiencia. Durante un huracán, cada segundo cuenta. Las bombas deben mover el agua rápidamente para evitar las inundaciones y permitir el acceso de los socorristas a la carretera. “Podemos dirigir la potencia hacia cualquier dirección con engranajes de ángulo recto, horizontales y verticales para un diseño y un funcionamiento más eficientes”, asegura Quinlan. “No estamos limitados por las clasificaciones, la potencia ni la dirección. Eso es exclusivo de nuestro negocio”.

N.º 3: Rentabilidad. Las transmisiones por engranajes eficientes y confiables reducen los costos de mantenimiento y ayudan a prevenir costosos daños por inundaciones. Dado que los sistemas Philadelphia Gear conservan su integridad incluso después de décadas de funcionamiento, repararlos y actualizarlos es una alternativa económica a la compra de unidades nuevas.

Los resultados

Philadelphia Gear continúa trabajando con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos en la mejora de las estaciones de bombeo. Con una red de estaciones de bombeo tan vasta y que requiere tanto capital, las repotenciaciones exigen tiempo, recursos y una financiación importante.

En algunos casos en los que otros proveedores de transmisiones por engranajes gestionaron proyectos de repotenciación, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos acabó pidiendo a Philadelphia Gear que sustituyera el equipo, de nuevo.

“Tenemos un caso en el que estamos sustituyendo equipos que solo llevan tres años funcionando”, comenta Quinlan. “Nos llamaron porque saben que tenemos la trayectoria y las capacidades para hacerlo bien. Y con la incorporación de nuestros conocimientos eléctricos, hemos ampliado el alcance de lo que podemos hacer por el Cuerpo del Ejército y nuestra base instalada municipal”.

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Conozca más sobre la experiencia de Philadelphia Gear en la gestión del agua aquí.

Gayle Quinlan explica cómo las transmisiones Philadelphia Gear de Timken contribuyen a la conservación de uno de los ecosistemas de humedales más grandes del mundo: los Everglades de Florida.

Published: 2022/03/17