Diseño de mejores estaciones de bombeo para aguas pluviales

A medida que aumentan los eventos climáticos severos, las ciudades necesitan infraestructura que pueda manejar las aguas pluviales más allá de los niveles normales. Las estaciones de bombeo desempeñan un papel vital en la defensa de las comunidades contra las aguas pluviales, y el diseño adecuado de la estación de bombeo es fundamental. Farzad Ferdos, un especialista en dinámica de fluidos computacional (CFD) de Xylem, explica cómo Xylem ayuda a diseñar estaciones de bombeo que pueden procesar grandes volúmenes de agua de manera más rápida y eficiente, al menor costo operativo.

¿Qué incluye el diseño de una estación de bombeo?

“El diseño de una estación de bombeo tiene diferentes componentes. Incluye un diseño hidráulico, que se centra en las condiciones de flujo en el sumidero y en la entrada de la bomba. Luego está el diseño de monitoreo y controles, incluyendo controles de bombas y partes eléctricas, el diseño práctico, incluyendo accesorios y válvulas, y finalmente el diseño civil. Un objetivo principal del diseño de la estación desde nuestro lado es asegurarnos de que las condiciones de flujo sean aceptables para las bombas de Xylem”.

¿Cuáles son algunos de los retos a los que se enfrentan los clientes con las estaciones de bombeo?

“La mayoría de las veces, cuando un cliente dice que una bomba que tiene no está funcionando, el verdadero problema es el diseño de la estación de bombeo y no la bomba en sí. En estos casos, las condiciones de flujo en el sumidero y la forma en que se posicionan y operan las bombas hacen que éstas no funcionen correctamente.
Lo que necesitamos para un funcionamiento exitoso, además de una buena bomba, es un buen diseño de la estación y un sistema de control adecuado. Sin ninguno de estos componentes funcionando correctamente entre sí, es muy probable que haya problemas. Estos pueden incluir obstrucción de las bombas, exceso de pre-giro, distribución desigual de la velocidad en la entrada de la bomba, vórtices o flotación persistente de desechos y acumulación de sedimentos. Finalmente, esto puede resultar en un fallo del sistema.

Sin embargo, cuando estos elementos funcionan bien juntos, se puede lograr un bombeo eficiente con los menores costos de operación posibles y mayores ciclos de vida del producto”. 

¿Están generalmente bien integrados el diseño de la estación de bombeo y la tecnología de bombeo?

“No necesariamente. Por lo general, damos consejos sobre la tecnología de bombeo desde el principio. Nuestros clientes confían en nosotros para que les demos la bomba correcta de acuerdo con las condiciones operativas preestablecidas, como el flujo, la presión, el tipo de medio, etc. Desafortunadamente, para el diseño de la estación, no siempre hacen lo mismo.

Como el diseño de la estación forma parte de la obra civil, y suele ser realizado por consultores. Algunos consultores tienen experiencia en el diseño de estaciones y pueden proporcionar una solución específica para cada proyecto, pero algunos utilizan un modelo estándar, que no necesariamente se adapta a las necesidades de la operación. En estos casos, lo más probable es que tengan problemas”.

¿Cómo ayuda Xylem a resolver estos problemas?

“Al diseñar estaciones de bombeo, realizamos un análisis hidráulico exhaustivo para asegurar un rendimiento adecuado en todas las condiciones de funcionamiento. Una forma de resolver esto a los clientes es proporcionar nuestros diseños estándar de estaciones prediseñadas, que ya han sido probados. Otra forma es a través del software de dinámica de fluidos computacional (CFD) que puede ejecutar simulaciones de flujos para cualquier configuración específica.

Utilizamos esta metodología para ejecutar diferentes escenarios para un diseño específico. Podemos utilizar CFD para crear un diseño de estación de bombeo completamente nuevo para un cliente o para verificar el diseño de una estación que nos proporcionen. Esta metodología es cada vez más relevante y aceptada como un procedimiento de diseño de estaciones”.

¿Por qué es tan importante la dinámica de fluidos computacional en aplicaciones de aguas pluviales?

“Las estaciones de aguas pluviales suelen ser grandes proyectos y tienen que ser personalizados. Representan una gran inversión para nuestros clientes y, como mínimo, esperan que podamos garantizar el rendimiento de nuestras bombas. Para aplicaciones de aguas pluviales, podemos usar CFD para asegurar que las condiciones hidráulicas estén en su lugar para que las bombas funcionen como se requiere.

Hasta ahora, la única herramienta formalmente reconocida para la verificación del diseño de las estaciones ha sido la modelización a escala en laboratorio. Sin embargo, las CFD son cada vez más reconocidas, y los líderes de las ciudades solicitan cada vez más estudios de CFD para asegurar la operación óptima de sus estaciones de bombeo, tanto en condiciones de alto como de bajo flujo. La digitalización está afectando a toda la industria y el diseño de la estación definitivamente también es parte de esta transformación”.

¿Cómo se benefician los clientes del trabajo de diseño de las estaciones de bombeo de Xylem?

“Hay varios beneficios, y yo los clasificaría en términos de beneficios de inversión, beneficios de operación y mantenimiento, y reducción de servicios de emergencia o no planificados.

Nuestros diseños de estaciones de bombeo a menudo reducen las dimensiones de la estación, lo que reduce la inversión requerida. Para la operación y el mantenimiento, proporcionamos las condiciones hidráulicas óptimas para las bombas, lo que permite mejorar el funcionamiento y reducir la sedimentación. Nuestros diseños de bombas y estaciones de bombeo también reducen las obstrucciones y el riesgo de fallas en las estaciones de bombeo”.

Conozca más sobre el diseño de las estaciones de bombeo en el manual de aguas pluviales de Xylem

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