Gestion des eaux pluviales : La Nouvelle-Orléans, Louisiane

Le projet :

Modernisation des stations de pompage de l’U.S. Army Corp of Engineers
La Nouvelle-Orléans, Louisiane

La Nouvelle-Orléans est délimitée par le lac Pontchartrain au nord, le golfe du Mexique au sud et le fleuve Mississippi qui traverse la ville Sans stations de pompage, la région pourrait être inondée avec seulement trois centimètres de pluie.

Depuis l’ouragan Katrina en 2005, des milliards ont été investis dans des stations de pompage nouvelles et rénovées afin d’éviter une nouvelle inondation catastrophique. Philadelphia Gear de Timken applique 130 ans d’expertise en matière de transmission de puissance afin de personnaliser des solutions pour plus de 200 stations de pompage protégeant 1,3 million habitants de la région.

Les défis

Les systèmes Philadelphia Gear transmettent la puissance entre un moteur (comme un moteur électrique, un moteur à essence ou un moteur diesel) et une pompe. Le déplacement des eaux pluviales nécessite une grande puissance à des vitesses élevées, puis une réduction de la puissance et des vitesses plus faibles afin que l’eau puisse être siphonnée en toute sécurité vers le lieu adéquat.

Les grandes stations de pompage de la Nouvelle-Orléans sont toutes configurées différemment en fonction de la topographie, des exigences de pompage et de la technologie disponible au moment de l’installation initiale. Bien que cela nécessite des conceptions personnalisées pour chaque système de réducteur en engrenage, les défis courants sont :

N° 1 : Pressions de service élevées. Dans de nombreux cas, la faible altitude de la Nouvelle-Orléans signifie que les stations doivent pomper l’eau pour défier la gravité, en déplaçant l’eau horizontalement ou verticalement, vers le haut. Cela augmente le couple, les vibrations et l’usure.

N° 2 : Exigences extrêmes en matière de cycle de vie et de facteurs de service. Les pompes ne fonctionnent pas en permanence, elles fonctionnent par intermittence uniquement en cas de fortes pluies et d’orages qui créent des conditions d’inondation. Les opérateurs doivent néanmoins assurer la sécurité des populations urbaines et compter sur de bons retours sur investissement. Ainsi, les réducteurs en engrenages doivent être conçus de manière optimale pour pouvoir fonctionner pendant 50 à 70 ans.

N° 3 : Corrosion et défaillance prématurée en cas d’immersion des réducteurs en engrenages. Les dommages dus à la corrosion peuvent se produire dans les 24 heures suivant le séchage d’un réducteur en engrenage qui a été immergé dans les eaux de crue.

Les solutions :

Philadelphia Gear a équipé pour la première fois les stations de pompage de la Nouvelle-Orléans dans les années 1920 et a contribué à la modernisation du réseau de stations de pompage de la ville des années 1960 aux années 1980, puis à nouveau immédiatement après Katrina. Aujourd’hui, l’entreprise conçoit des réducteurs en engrenages originaux et personnalisés pour les nouvelles installations de pompes et remet à neuf les réducteurs en engrenages existants afin de répondre aux critères de conception en constante évolution de l’U.S. Army Corp of Engineers.

« Nous disposons de tous nos dessins originaux et de toutes nos données techniques d’il y a 100 ans, explique Gayle Quinlan, directrice des ventes d’équipements originaux pour le marché de la gestion de l’eau. Nous sommes le seul fournisseur de réducteurs en engrenages capable de récupérer ce type d’informations et de les utiliser pour concevoir une mise à niveau basée sur les dernières exigences en matière de moteurs et de pompes. »

Mme Quinlan cite les exemples suivants parmi les contributions les plus importantes de Philadelphia Gear à l’atténuation des inondations de la Nouvelle-Orléans :

N° 1 : Réducteurs à engrenages sur mesure pour le projet de pompage vers le fleuve (Pump to the River) de Harahan. Avant l’achèvement de ce projet en 2017, les eaux pluviales des quartiers adjacents au fleuve devaient parcourir onze kilomètres avant d’être pompées dans le lac Pontchartrain. L’U.S. Army Corp of Engineers a mis en service un système plus efficace, le premier du genre, pour pomper l’eau directement par-dessus une digue et dans le fleuve. Le système peut traiter jusqu’à 23 cm de pluie en 24 heures.

Philadelphia Gear a conçu sur mesure trois réducteurs à engrenages à angle droit à double réduction avec des systèmes redondants de lubrification, de surveillance et d’instrumentation qui protègent le système en cas de défaillance de l’équipement, et a fourni une assistance technique pendant une période de démarrage prolongée.

N° 2 : Des réducteurs en engrenages haute performance ont fonctionné tout en étant immergés après le passage de l’ouragan Katrina. Les pompes équipées par Philadelphia Gear de la Station 19, construite 16 ans plus tôt, ont duré le plus longtemps après la tempête. « Nos installations ont fonctionné entièrement immergées pendant trois semaines pour aider à évacuer l’eau de la ville, se souvient Mme Quinlan. Elles ont été soumises à de fortes pressions, étant situées à un des points d’écoulement naturel les plus bas, et elles ont quand même fonctionné sans problème. »

Philadelphia Gear a participé aux travaux de siphonnage et d’inspection des équipements, puis les a remis à neuf. Ces équipements sont toujours en service aujourd’hui et ont résisté à l’ouragan Ida en 2021.

N° 3 : Mise à niveau des systèmes pour soutenir les grands projets de remotorisation. La station de pompage d’Elmwood, une des plus anciennes et des plus grandes de La Nouvelle-Orléans, a été modernisée en 2019. Philadelphia Gear a mis à niveau l’ensemble des engrenages, des roulements et des systèmes de lubrification afin de répondre aux nouvelles exigences en matière de vitesse et de rapport des moteurs sur les huit pompes.

Les ingénieurs de la société continuent d’aider l’U.S. Army Corp of Engineers à renforcer les stations de pompage contre les dommages causés par les tempêtes catastrophiques. « Nous apportons des améliorations au fur et à mesure de leurs mises à niveau, explique Mme Quinlan. S’ils allongent les canalisations de refoulement, il faut une plus grande capacité de pompage, ce qui implique des moteurs plus puissants et des engrenages différents. Nous pouvons généralement apporter des améliorations dans le cadre de la structure de conception existante. »

Les avantages

N° 1 : Fiabilité. Mme Quinlan, qui prévoit de prendre sa retraite l’année prochaine, a récemment inspecté les réducteurs en engrenages d’origine installés dans une station de pompage construite avant sa naissance. Les équipements fonctionnaient encore correctement mais devaient être remotorisés. Les réducteurs en engrenages pour la gestion de l’eau sont couramment conçus pour un fonctionnement sans défaillance pendant 70 ans.

N° 2 : Efficacité. Lors d’un ouragan, chaque seconde compte. Les pompes doivent évacuer l’eau rapidement pour éviter les inondations et maintenir l’accès aux routes pour les premiers secours. « Nous pouvons orienter la puissance dans n’importe quelle direction avec des engrenages à angle droit, horizontaux et verticaux pour une conception et un fonctionnement plus efficaces, explique Mme Quinlan. Nous ne sommes pas limités par les vitesses, la puissance ou la direction. C’est unique à notre société.

N° 3 : Économies. Des réducteurs en engrenages efficaces et fiables réduisent les coûts de maintenance et aident à prévenir les dommages coûteux causés par les inondations. Les équipements Philadelphia Gear conservant leur intégrité même après des décennies de fonctionnement, leur réparation et leur mise à niveau constituent une alternative économique à l’achat de nouveaux équipements.

Les résultats

Philadelphia Gear continue de travailler avec l’U.S. Army Corp of Engineers sur la modernisation des stations de pompage. Avec un réseau de stations de pompage aussi vaste et à forte intensité de capital, la remotorisation nécessite du temps, des ressources et un financement important.

Dans certains cas où d’autres fournisseurs de réducteurs en engrenages ont géré des projets de remotorisation, l’U.S. Army Corp of Engineers a finalement demandé à Philadelphia Gear de remplacer à nouveau l’équipement.

« Nous avons un cas où nous remplaçons un équipement qui n’est en place que depuis trois ans, indique Mme Quinlan. Ils nous ont appelé parce qu’ils savent que nous avons le savoir-faire et les capacités pour rectifier la situation. Et avec l’ajout de nos compétences en électricité, nous avons élargi le périmètre de ce que nous pouvons accomplir pour l’Army Corps et notre base installée de municipalités. »

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Découvrez l’expertise de Philadelphia Gear en matière de gestion de l’eau ici.

Gayle Quinlan explique comment les réducteurs en engrenages Philadelphia Gear de Timken contribuent à la préservation d’un des plus grands écosystèmes de milieux humides du monde : les Everglades de Floride.

Published: 2022/03/17