Case Study
Gestão de águas pluviais: Nova Orleans, Luisiana
O projeto:
Atualizações de estações de bombeamento do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA
Nova Orleans, Luisiana
Nova Orleans é contornada pelo Lago Pontchartrain ao norte, o Golfo do México ao sul e o rio Mississippi que atravessa a cidade. Sem estações de bombeamento, a área poderia inundar com apenas alguns milímetros de chuva.
Desde o furacão Katrina em 2005, bilhões foram investidos em estações de bombeamento novas e reformadas para evitar outra inundação catastrófica. A Philadelphia Gear da Timken usa 130 anos de experiência em transmissão de potência para personalizar soluções em mais 200 estações de bombeamento para proteger 1,3 milhão de habitantes da região.
Os desafios
Os sistemas da Philadelphia Gear transmitem potência entre uma unidade de acionamento — como um motor elétrico, a gasolina ou a diesel — e uma bomba. Mover águas pluviais requer um grande fornecimento de potência em altas velocidades, seguido de uma redução de potência e velocidades mais baixas para que a água possa ser direcionada com segurança para onde precisa ir.
Cada uma das enormes estações de bombeamento de Nova Orleans é configurada de forma diferente com base na topografia, nos requisitos de bombeamento e na tecnologia disponível no momento da instalação original. Embora isso exija projetos personalizados para cada sistema de caixa de transmissão, existem alguns desafios em comum:
Nº 1: Altas pressões de operação. Em muitos casos, a baixa elevação de Nova Orleans exige que as estações bombeiem água para desafiar a gravidade, movendo a água horizontalmente ou verticalmente para cima. Isso aumenta o torque, a vibração e o desgaste.
Nº 2: Requisitos extremos de ciclo de vida e fator de serviço. As bombas não funcionam continuamente, mas operam de forma intermitente apenas durante chuvas fortes e tempestades que criam condições de inundação. No entanto, os operadores devem manter as populações das cidades em segurança e esperam obter bons retornos de investimento. Portanto, as caixas de transmissão devem ter um projeto robusto para funcionar por talvez 50 a 70 anos.
Nº 3: Corrosão e falha prematura se as caixas de transmissão forem submersas. Danos por corrosão podem ocorrer 24 horas depois que uma caixa de transmissão seca após ter sido submersa em águas de enchente.
As soluções:
A Philadelphia Gear equipou as estações de bombeamento de Nova Orleans pela primeira vez na década de 1920 e ajudou a modernizar a rede de estações de bombeamento da cidade dos anos 1960 até 1980, e novamente imediatamente após o Katrina. Hoje, a empresa projeta caixas de transmissão originais e personalizadas para novas instalações de bombeamento e reforma as caixas de transmissão existentes para atender aos critérios de projeto cada vez mais rigorosos do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA.
“Temos todos os nossos desenhos originais e dados técnicos de 100 anos atrás”, diz Gayle Quinlan, diretora de vendas de equipamentos originais para o mercado de gestão de água. “Somos o único fornecedor de caixa de transmissão que pode recuperar esse tipo de informação e usá-la para projetar uma atualização com base nos requisitos mais recentes de motor e bomba.”
Quinlan enumera os seguintes exemplos entre as contribuições mais significativas da Philadelphia Gear para a redução das enchentes de Nova Orleans:
Nº 1: Redutores de engrenagem personalizados para o projeto “Pump to the River” em Harahan. Antes que esse projeto fosse concluído em 2017, as águas pluviais em bairros próximos ao rio tinham que viajar mais de 11 quilômetros antes de serem bombeadas para o Lago Pontchartrain. O Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA encomendou um sistema inédito e mais eficiente para bombear a água diretamente para o rio por meio de uma barragem. O sistema suporta até 228 milímetros de chuva em um período de 24 horas.
A Philadelphia Gear projetou três redutores de engrenagem personalizados em ângulo reto e de dupla redução com sistemas de lubrificação, monitoramento e instrumentação reforçados para proteger o sistema em caso de falha do equipamento, além de ter fornecido suporte técnico durante o longo período de ativação.
Nº 2: Caixas de transmissão com alto desempenho funcionando submersas após o furacão Katrina. As bombas com tecnologia da Philadelphia Gear na Estação 19, construídas 16 anos antes, foram as últimas em operação após a tempestade. “Elas funcionaram com nossas unidades completamente submersas durante três semanas para ajudar a drenar a cidade”, lembra Quinlan. “As bombas foram submetidas a altas pressões por estarem em um dos pontos de drenagem natural mais baixos, mas mesmo assim não tiveram problemas.”
A Philadelphia Gear ajudou a drenar e inspecionar as unidades, e depois as reformou para deixá-las quase como novas. Essas unidades ainda estão operando hoje e resistiram ao furacão Ida em 2021.
Nº 3: Atualizações do sistema para grandes projetos de reforma. A Elmwood Pump Station, uma das maiores e mais antigas de Nova Orleans, foi modernizada em 2019. A Philadelphia Gear atualizou todas as engrenagens, rolamentos e sistemas de lubrificação para atender aos novos requisitos de velocidade e proporção do motor em todas as oito bombas.
Os engenheiros da empresa continuam a ajudar o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA a fortificar estações de bombeamento contra danos catastróficos causados por tempestades. “Por causa dessas atualizações, fazemos outras modernizações”, diz Quinlan. “Se eles aumentam a tubulação de descarga, é necessário ter uma capacidade maior de bombeamento, o que significa motores mais potentes e engrenagens diferentes. Normalmente, podemos fazer atualizações sem alterar o projeto existente.”
Os benefícios
Nº 1: Confiabilidade. Quinlan, que planeja se aposentar no ano que vem, recentemente inspecionou as caixas de transmissão originais instaladas em uma estação de bombeamento construída antes de ela nascer. As unidades ainda funcionavam corretamente, mas a reforma delas estava marcada. As caixas de transmissão para gestão de água são projetadas rotineiramente para funcionar sem falhas por até 70 anos.
Nº 2: Eficiência. Durante um furacão, cada segundo é importante. As bombas devem mover a água rapidamente para evitar inundações e manter o acesso rodoviário para os socorristas. “Com engrenagens horizontais e verticais em ângulo reto, podemos direcionar a potência para qualquer direção a fim de aumentar a eficiência do projeto e do funcionamento”, afirma Quinlan. “Velocidade, potência ou direção não representam obstáculos para nós, e essa vantagem é exclusiva da nossa empresa.”
Nº 3: Economia. Caixas de transmissão eficientes e confiáveis reduzem os custos de manutenção e ajudam a evitar danos dispendiosos por inundações. Como as unidades da Philadelphia Gear mantêm a integridade mesmo após décadas de operação, repará-las e atualizá-las é mais econômico do que comprar novas unidades.
Os resultados
A Philadelphia Gear continua trabalhando com o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA em atualizações de estações de bombeamento. Com uma rede de estações de bombeamento tão vasta e cara, as reformas precisam de tempo, recursos e alto financiamento.
Em alguns casos em que outros fornecedores de caixas de transmissão assumiram os projetos de reforma, o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA pediu que a Philadelphia Gear substituísse o equipamento novamente.
“Em um dos casos, estamos substituindo equipamentos que estão em uso há apenas três anos”, conta Quinlan. “Eles nos chamaram porque sabem que temos o histórico e os recursos para trabalhar corretamente. E com a adição de nossas habilidades de eletricidade, ampliamos a abrangência do nosso trabalho para o Corpo do Exército e nossa base municipal.”
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Saiba mais sobre a especialidade da Philadelphia Gear em gestão de água aqui.
Gayle Quinlan explica como as caixas de transmissão Philadelphia Gear da Timken ajudam preservar um dos maiores ecossistemas de pântanos do mundo: os Everglades da Flórida.
Published: 2022/03/17