Las bombas Sewatec de KSB contribuyen a la limpieza del lago Ontario

A mediados del siglo XX, décadas de sedimentos tóxicos, escorrentía de aguas pluviales, pérdida de hábitat, deterioro de la calidad del agua y otros factores habían causado graves daños al ecosistema del puerto de Hamilton.

En 1987, la Comisión Conjunta Internacional (IJC), la organización que supervisa el Acuerdo de Calidad del Agua de los Grandes Lagos entre Canadá y Estados Unidos, identificó el puerto de Hamilton de 500 kilómetros cuadrados como una de las 43 áreas de preocupación (AOC). Estar en una lista de lugares donde la degradación ambiental afectó seriamente el uso y la salud ambiental de los Grandes Lagos fue un llamado de atención para la ciudad. En los últimos años se han implementado importantes programas de ingeniería ambiental, el mayor de los cuales es el programa multifase Clean Harbor.

Proyecto de tratamiento de aguas residuales

En 2008, la Ciudad completó el Informe de Estudio Ambiental del Área de Servicio de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) de Woodward Avenue para determinar un plan de mejoras a la planta. Esta inversión recomendada para administrar los flujos de clima húmedo, proporcionar capacidad de tratamiento y cumplir con los objetivos de tratamiento definidos por el Plan de Acción de Remediación del Puerto de Hamilton, el Ministerio de Medio Ambiente, Conservación y Parques y la Ley Federal de Protección Ambiental.

Ubicada cerca de la esquina sureste del puerto, es la planta de tratamiento de aguas residuales más grande de la cuenca hidrográfica del puerto de Hamilton y una de las más grandes de Ontario. El puerto también contiene uno de los sitios de sedimentos tóxicos más grandes del lado canadiense de los Grandes Lagos. Debido a que la planta es la mayor fuente de agua que fluye hacia el puerto de Hamilton, la calidad de ese efluente tiene un impacto directo y poderoso en la calidad del agua y la salud ambiental del puerto. El proyecto de actualización de Woodward es un proceso de varias fases y varios años que incluye varios subproyectos, cada uno de los cuales tiene sus propias especificaciones y cronogramas.

Con un costo de $ 340 millones, las actualizaciones incluyen elevar el proceso de tratamiento final de la planta del nivel secundario al terciario (tercer) nivel. Esto aumenta el procesamiento de las aguas residuales tratadas de la planta y permitirá que la planta alcance los estrictos límites de descarga descritos por el Plan de Acción de Remediación del Puerto de Hamilton para fósforo, amoníaco y sólidos en suspensión. Un subproyecto importante es la construcción de una nueva estación de bombeo de aguas residuales sin tratar y control del sistema de recolección para respaldar las iniciativas de control de inundaciones y clima húmedo. Contar con una estación de bombeo eficaz capaz de manejar los caudales actuales y proyectados es fundamental para el funcionamiento del tratamiento de aguas residuales y la prevención de desbordes en el puerto. La construcción de la actualización comenzó en mayo de 2017 y se prevé que se complete en julio de 2021.

Estación de bombeo Woodward Avenue

Ahora que se acerca a los 60 años de edad, la planta de tratamiento de aguas residuales existente tiene una capacidad promedio nominal de 409 millones de litros por día (MLD) y una capacidad nominal máxima de 614MLD. Si se excede, el exceso de agua, que es una mezcla de residuos industriales y domésticos y escorrentía de la tierra, se vierte en el puerto. Para cumplir con los requisitos de procesamiento proyectados a largo plazo, la planta tendrá una capacidad máxima de recepción de 1,700 MLD. Para cumplir con este requisito, se tuvo que hacer un esfuerzo considerable para diseñar una estación de bombeo altamente eficiente que contenga bombas con un historial probado en el manejo de grandes volúmenes de aguas residuales sin tratar. Después de considerar debidamente las diversas opciones de bombas disponibles, Maple Reinders, contratistas de la estación de bombeo, junto con la ciudad de Hamilton, seleccionaron a KSB Pumps Inc., Canadá, como su proveedor de bombas sobre la base de la tecnología de KSB y el conocimiento del diseño de estaciones de bombeo.

El diseño de la casa de bombas existente en Woodward Avenue es bastante inusual porque es una construcción circular. Claramente, esto ha demostrado tener sus ventajas y beneficios, ya que la nueva casa de bombas ahora en construcción también es circular, y contiene un pozo húmedo dividido circular ubicado dentro de un pozo seco circular donde 12 KSB Sewatec K700-950 G1 VGW bomba vertical de manejo de sólidos de pozo seco los conjuntos están instalados. La casa de bombas tiene una elevación total de 81 m sobre el nivel del mar y, a casi 30 m, el pozo húmedo subterráneo es mucho más profundo que su predecesor. Este pozo húmedo más grande y más profundo evita la inundación del sistema y proporciona un mayor almacenamiento del sistema.

Hay varios beneficios del pozo húmedo dentro de la configuración del pozo seco. En primer lugar, las bombas de pozo seco, a diferencia de las bombas de pozo húmedo, permiten un fácil acceso a todas las piezas de la bomba para el mantenimiento y reparación in situ. Cuando es necesario retirar los componentes del pozo seco, se pueden subir fácilmente a la superficie. El diseño de pozo húmedo dividido, con seis bombas asignadas a cada lado, permite sacar un lado de la corriente para limpiarlo sin que haya ningún impacto adverso en la eficiencia de la casa de bombas.

El desafío

Dado que la casa de bombas tenía un diseño poco convencional, KSB tuvo que abordar una serie de desafíos de diseño impuestos a la configuración de los soportes de la bomba. Formular un diseño para las bombas alrededor del exterior del pozo húmedo fue el primer problema con el que lidiar. La respuesta fueron diferentes ángulos de presión de instalación para la pieza de conexión / tubería de entrada. Esto, a su vez, significó idear montajes peculiares a la configuración. Para esto, KSB proporcionó una carcasa de voluta hecha a medida para cada bomba con un pie de brida de montaje integrado, que permite que las bombas se anclen directamente a los bloques de cimentación moldeados en el lugar, un concepto exclusivo de KSB.

Para manejar el flujo óptimo de aguas residuales a través de la planta, se necesitarían 10 bombas para disponibilidad a tiempo completo y otras dos para demandas de reserva. Además, en conjunto, las bombas tenían que ser capaces de manejar hasta 23.600 l / sy un tamaño de contenido de sólidos potencial de 190 mm. El tercer problema importante a abordar fue la variación de los flujos. En momentos en que el nivel de efluente es bajo, se debe evitar la cavitación y cuando surgen condiciones de tormenta se deben acomodar caudales altos. Al instalar cuatro variadores de frecuencia (VFD), todas las bombas responden automáticamente al flujo entrante. Finalmente, las bombas tenían que ofrecer altos niveles de eficiencia.

La capacidad de manejar sólidos grandes y controlar la velocidad del flujo le da a la planta de tratamiento la oportunidad de drenar los interceptores para limpiarlos mediante la manipulación y el control del interceptor. En la planta existente no es posible bajar el nivel en el pozo húmedo para controlar la velocidad en los interceptores. Por lo tanto, cuando ocurren tormentas, el flujo de entrada adicional y el aumento de la velocidad hacen que los interceptores pierdan la capacidad de contener el sedimento acumulado y este pasa directamente a las obras de cabecera creando una condición de sobrecarga. Con el nuevo diseño de la casa de bombas, será posible drenar los interceptores según sea necesario y eliminar la carga de arena adicional a la planta.

Las bombas KSB

Todas las bombas Sewatec montadas verticalmente se suministran con un eje de transmisión de fibra de carbono de 15 m de largo, un motor de 700 CV, un sello mecánico dividido, un codo de succión de radio largo de 1050 x 750 mm y un sistema de monitoreo de vibraciones. Los codos de succión reductores de acabado liso contienen un puerto de limpieza de 200 mm. Los motores están a un nivel elevado en el pozo seco, por lo que no pueden verse afectados por la posibilidad de inundación del pozo húmedo. Si bien la bomba está diseñada para funcionar en un ambiente seco, hay una línea de descarga de agua limpia externa para el sello mecánico. La provisión de tecnología de sellado redundante agrega una capa adicional de protección que evita que las aguas residuales salgan de la bomba. Con una variedad de opciones de impulsor y métodos de montaje, el Sewatec proporciona la respuesta perfecta para el transporte de aguas residuales sin tratar, así como de medios más espesos como biosólidos / lodos.

“Este contrato requería una combinación de alta eficiencia de bombeo, buen rendimiento de NPSH y la capacidad de tratar con materiales sólidos en las aguas residuales no filtradas y la escorrentía de tormentas”, comenta Marcus Henderson, Gerente Regional de Ventas de KSB Pumps Canada. Cada una de las bombas contiene un impulsor de diseño K de flujo radial de múltiples paletas sin obstrucciones de 898 mm que proporciona un paso libre de 190 mm y tiene la capacidad de bombear 1968L / sa 21m.w.c. TDH. El límite superior del rango de funcionamiento normal es 26,25 m.w.c. TDH y el extremo inferior es 16m.w.c. TDH.

“Las bombas Sewatec de KSB son una excelente opción para este trabajo, con un excelente historial de brindar un servicio confiable en plantas de tratamiento de aguas residuales en todo el mundo”, dice Marcus Henderson. “Esta bomba instalada en seco está equipada con accionamientos de frecuencia variable, motores IE4 y el sistema hidráulico optimizado produce una alta eficiencia, lo que ayuda a reducir el consumo de energía y minimizar los costos operativos. El informe requería una eficiencia hidráulica del 86%, con KSB garantizando el 86,97% en la condición de servicio de diseño, pero cuando se sometieron a las condiciones de prueba de testigos en la fábrica de KSB en Halle, Alemania, las bombas entregaron un 89,1%, un 2,1% más de eficiencia que nosotros. garantizado ".

Para los sellos mecánicos, KSB trabajó con el proveedor de sellos local en una configuración especial para acomodar la instalación y el eje de la bomba. Se seleccionaron sellos mecánicos divididos y se colocaron sobre la carcasa del cojinete, lo que permitió acceder a ellos y reemplazarlos in situ. El diseño del pozo seco ofrece la ventaja de permitir un fácil acceso tanto a los sellos como a los cojinetes para el mantenimiento.

Para la primavera de 2020, se había completado la construcción de los pozos secos y húmedos, incluidos los bloques de cimentación moldeados en el lugar para las bombas, y se estaban realizando los trabajos en las áreas de servicio a nivel del suelo y sobre el nivel del suelo. La primera de las bombas se colocó con grúa en su posición y se ancló a los soportes y se espera que la instalación completa de las bombas, los accionamientos y los ejes se realice a principios de 2021.