Gestione delle acque piovane: New Orleans, Louisiana

Il progetto:

Aggiornamenti della stazione di pompaggio dell’U.S. Army Corp of Engineers
New Orleans, Louisiana

New Orleans è circondata dal lago Pontchartrain a nord, dal Golfo del Messico a sud e dal fiume Mississippi che attraversa la città. Senza stazioni di pompaggio, l’area potrebbe allagarsi con soli due centimetri di pioggia.

Dall’uragano Katrina del 2005, sono stati investiti miliardi in stazioni di pompaggio nuove e ristrutturate per prevenire un’altra catastrofica inondazione. Philadelphia Gear by Timken applica 130 anni di esperienza nel settore della trasmissione di potenza per personalizzare le soluzioni per oltre 200 stazioni di pompaggio e proteggere gli 1,3 milioni di residenti della regione.

Le difficoltà

I sistemi Philadelphia Gear trasmettono potenza tra un’unità motrice, come un motore elettrico, a gas o diesel, e una pompa. Lo spostamento dell’acqua piovana richiede una grande potenza in ingresso ad alte velocità e successivamente una riduzione della potenza e velocità inferiori in modo che l’acqua possa essere aspirata in sicurezza nella posizione corretta.

Le grandi stazioni di pompaggio di New Orleans sono configurate in modo diverso in base alla topografia, ai requisiti di pompaggio e alla tecnologia disponibile al momento dell’installazione originale. Sebbene ciò richieda progetti personalizzati per ogni sistema di trasmissione a ingranaggi, le sfide comuni sono:

1: Elevate pressioni di esercizio. In molti casi, la bassa altitudine di New Orleans implica che le stazioni devono pompare acqua per sfidare la gravità, spostando l’acqua orizzontalmente o verticalmente, verso l’alto. Ciò aumenta la coppia, le vibrazioni e l’usura.

2: Requisiti estremi del ciclo di vita e del fattore di servizio. Le pompe non funzionano continuamente: operano in modo intermittente solo durante forti piogge e tempeste che creano condizioni di inondazione. Tuttavia, gli operatori devono proteggere le popolazioni delle città e contare su buoni rendimenti sugli investimenti. Pertanto, le trasmissioni a ingranaggi devono essere sovradimensionate per funzionare potenzialmente per 50-70 anni.

3: Corrosione e guasto prematuro se le trasmissioni a ingranaggi vengono immerse. I danni da corrosione possono verificarsi entro 24 ore dall’asciugatura di una trasmissione a ingranaggi dopo essere stata immersa in acque alluvionali.

Le soluzioni:

Philadelphia Gear ha allestito per la prima volta le stazioni di pompaggio di New Orleans negli anni ‘20 e ha contribuito a modernizzare la rete delle stazioni di pompaggio della città dagli anni ‘60 agli anni ‘80, e di nuovo subito dopo Katrina. Oggi, l’azienda progetta trasmissioni a ingranaggi originali e personalizzate per le nuove installazioni di pompe e riattiva quelle esistenti per soddisfare i criteri di progettazione in continua evoluzione dell’U.S. Army Corp of Engineers.

“Disponiamo di tutti i disegni e dati tecnici originali di 100 anni fa”, afferma Gayle Quinlan, direttore delle vendite di apparecchiature originali per il mercato di gestione delle acque. “Siamo l’unico fornitore di trasmissioni a ingranaggi in grado di recuperare questo tipo di informazioni e utilizzarle per progettare un aggiornamento basato sui più recenti requisiti di motori e pompe”.

Quinlan annovera i seguenti esempi tra i contributi più significativi di Philadelphia Gear per la mitigazione delle inondazioni di New Orleans:

1: Riduttori a ingranaggi personalizzati per il progetto Harahan Pump to the River. Prima che questo progetto fosse completato nel 2017, l’acqua piovana nei quartieri adiacenti al fiume doveva percorrere sette miglia prima di essere pompata nel lago Pontchartrain. L’U.S. Army Corp of Engineers ha commissionato un sistema più efficiente e unico nel suo genere per pompare l’acqua direttamente su un argine e nel fiume. Il sistema gestisce fino a nove pollici di pioggia in un periodo di 24 ore.

Philadelphia Gear ha progettato tre riduttori a ingranaggi doppi ad angolo retto con lubrificazione ridondante, sistemi di monitoraggio e strumentazione per proteggere il sistema in caso di guasto dell’apparecchiatura e ha fornito supporto tecnico durante un periodo di avviamento prolungato.

2: Le trasmissioni a ingranaggi ad alte prestazioni hanno funzionato in immersione a seguito dell’uragano Katrina. Le pompe di Philadelphia Gear alla stazione 19, costruite 16 anni prima, furono le ultime in funzione dopo la tempesta. “Hanno operato con le unità completamente immerse per tre settimane per svuotare la città”, ricorda Quinlan. “Sono state sottoposte a grandi pressioni essendo situate in uno dei punti di drenaggio naturale più bassi pur continuando a funzionare senza problemi”.

Philadelphia Gear ha contribuito ad aspirare e ispezionare le unità e in seguito le ha riportate in condizioni pari al nuovo. Queste unità sono ancora in servizio oggi e hanno resistito all’uragano Ida nel 2021.

3: Aggiornamenti del sistema per supportare grandi progetti di ripotenziamento. La stazione di pompaggio di Elmwood, una delle più antiche e grandi di New Orleans, è stata modernizzata nel 2019. Philadelphia Gear ha aggiornato tutti gli ingranaggi, i cuscinetti e i sistemi di lubrificazione per soddisfare i nuovi requisiti di velocità e rapporto del motore su tutte e otto le pompe.

Gli ingegneri dell’azienda continuano ad aiutare la U.S. Army Corp of Engineers a rafforzare le stazioni di pompaggio contro i danni catastrofici delle tempeste. “Effettuiamo aggiornamenti a seguito dei loro adeguamenti”, afferma Quinlan. “Se allungano le tubazioni di scarico è necessaria una maggiore capacità di pompaggio, ossia motori più potenti e ingranaggi diversi. Di solito possiamo effettuare aggiornamenti all’interno della struttura esistente”.

I benefici

1: Affidabilità. Quinlan, che prevede di andare in pensione l’anno prossimo, ha recentemente ispezionato le trasmissioni a ingranaggi originali installate in una stazione di pompaggio costruita prima della sua nascita. Le unità funzionavano ancora correttamente, ma era previsto un ripotenziamento. Le trasmissioni a ingranaggi per la gestione delle acque sono regolarmente progettate per funzionare senza guasti fino a 70 anni.

2: Efficienza. Durante un uragano, ogni secondo conta. Le pompe devono spostare rapidamente l’acqua per prevenire allagamenti e garantire l’accesso stradale dei primi soccorritori. “Possiamo dirigere la potenza in qualsiasi direzione con ingranaggi ad angolo retto, orizzontali e verticali per un design e un funzionamento più efficienti”, afferma Quinlan. “Non abbiamo limiti di velocità, potenze o direzioni. È un’esclusiva della nostra azienda”.

3: Convenienza. Le trasmissioni a ingranaggi efficienti e affidabili riducono i costi di manutenzione e aiutano a prevenire costosi danni da inondazione. Poiché le unità Philadelphia Gear conservano la loro integrità anche dopo decenni di funzionamento, la riparazione e l’aggiornamento sono un’alternativa economica all’acquisto di nuove unità.

I risultati

Philadelphia Gear continua a collaborare con l’U.S. Army Corp of Engineers sugli aggiornamenti delle stazioni di pompaggio. Con una rete di stazioni di pompaggio così vasta e ad alta intensità di capitali, i ripotenziamenti richiedono tempo, risorse e finanziamenti significativi.

In alcuni casi in cui altri fornitori di trasmissioni a ingranaggi hanno gestito progetti di ripotenziamento, l’U.S. Army Corp of Engineers ha infine chiesto a Philadelphia Gear di sostituire nuovamente l’attrezzatura.

“In un caso stiamo sostituendo apparecchiature che sono state utilizzate solamente per tre anni”, afferma Quinlan. “Ci hanno chiamato perché sanno che abbiamo l’esperienza e le capacità necessarie per rimediare. E con le nostre competenze elettriche, abbiamo ampliato la portata di ciò che possiamo fare per l’Army Corps e la nostra base cittadina”.

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Gayle Quinlan spiega in che modo le unità Philadelphia Gear di Timken favoriscano la conservazione di uno degli ecosistemi di zone umide più grandi del mondo: le Everglades in Florida.