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Diseño de bombas sumergibles para aguas pluviales difíciles

  • Diseño bombas sumergibles aguas pluviales difíciles
  • La gestión de las inundaciones en la Ciudad de México requiere soluciones de bombeo fiables dado el gran volumen de aguas pluviales cargadas de todo tipo de materiales y sólidos.
  • María Elena Rodríguez Hernández, Indar Submersible Motors & Pumps (España), explica cómo el diseño de la bomba sumergible tipo H reduce el riesgo de daños en la estación de bombeo de aguas pluviales Vicente Guerrero durante las inundaciones.

Sobre la Entidad

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Indar, grupo Ingeteam, es un socio líder en conversión de energía para sus sectores cliente: generación de energía, propulsión eléctrica de buques, accionamientos industriales y bombeos de agua sumergibles.

La Ciudad de México, situada en el Valle de México, es especialmente vulnerable a las inundaciones. Sin ninguna salida natural para las aguas pluviales que fluyen desde las laderas de las montañas circundantes, la capital de México se enfrenta a difíciles retos técnicos y sociales para llevar a cabo una estrategia eficaz de gestión de las inundaciones. La gestión preventiva del riesgo de inundación requiere soluciones de bombeo fiables y seguras.

Gran parte de la ciudad se asienta sobre lo que fue el lago de Texcoco.  El lago se drenó a partir del siglo XVII. El drenaje de la ciudad se diseñó mediante el uso de canales y túneles. Aunque no queda nada del agua del lago, la ciudad descansa sobre la arcilla muy saturada del lecho del lago. La base blanda se está hundiendo debido a la sobreexplotación de las aguas subterráneas, lo que ha provocado un importante hundimiento.

En consecuencia, la ciudad se ha hundido hasta nueve metros en algunas zonas desde principios del siglo XX. Este hundimiento está causando problemas con la gestión de las aguas residuales, lo que provoca problemas de inundación, especialmente durante la temporada de lluvias, que puede durar de mayo a octubre. La zona recibe unos 820 milímetros de precipitaciones anuales durante este periodo, con poca o ninguna precipitación el resto del año.

Las tormentas tropicales desencadenan lluvias intensas que fluyen por las vías fluviales y los desagües de la ciudad, que a menudo están obstruidos con residuos sólidos e impiden que el agua fluya libremente hacia los desagües y las estaciones de bombeo.

En las últimas décadas, la ciudad ha crecido rápidamente y las zonas que rodean los cauces suelen estar densamente pobladas con viviendas informales que invaden el agua, obstruyendo el flujo e impidiendo su mantenimiento y desarenado. Muchas de las estaciones de bombeo existentes son viejas y carecen de capacidad suficiente incluso para condiciones de lluvia normales.

El Sistema de Aguas de la Ciudad de México (SAC- MEX) desarrolló un plan de gestión de inundaciones que incluye nuevas estaciones de bombeo de aguas pluviales y la modernización de las instalaciones existentes. SACMEX presta servicios públicos de suministro de agua potable, drenaje, alcantarillado, tratamiento de aguas residuales y reutilización.

En 2017, el gobierno de la ciudad mexicana invirtió 29 millones de dólares en el proyecto Vicente Guerrero -un colector, una laguna y una planta de bombeo- para evitar inundaciones en Iztapalapa, la mayor de las 16 alcaldías con una población de 1,83 millones de habitantes (2019). Más del 90 por ciento de su territorio está urbanizado. La delegación pasó de ser una zona rural con algunas granjas y canales ya en la década de 1970, a una zona con las únicas zonas verdes en parques y con casi todos sus habitantes empleados en el comercio, los servicios y la industria. Este es el resultado de una gran afluencia de personas al municipio a partir de los años 70 y que aún continúa. La zona presenta un alto nivel de marginación socioeconómica, con un número importante de personas que carecen de acceso suficiente al agua potable.

La nueva planta de bombeo, que extrae el agua de los colectores y la envía a la laguna, supone una lección de ingeniería desde su diseño hasta su construcción, debido a la instalación de soluciones de bombeo fiables que mantienen la planta en funcionamiento durante los eventos de lluvia de alta intensidad.

Uno de los principales retos del bombeo de aguas pluviales es la gestión de los sólidos en suspensión y otros materiales arrastrados durante los episodios de lluvia. La escorrentía se produce cuando la lluvia cae sobre carreteras, caminos, aparcamientos, tejados y otras superficies pavimentadas, que impiden la infiltración y la escorrentía fluye sobre la superficie del suelo. Además, recoge y transporta muchos contaminantes y sólidos diferentes en las superficies pavimentadas, como sedimentos o basura.

Las estaciones de bombeo utilizan filtros y rejillas para evitar que los sólidos entren en el sumidero de entrada; sin embargo, la escorrentía de las aguas pluviales puede llevar diferentes sólidos a la bomba y causar daños en el equipo de bombeo.

Solución con bombas tipo H

La Planta de Bombeo Vicente Guerrero fue diseñada para evitar este tipo de daños utilizando seis bombas sumergibles de flujo axial Indar que bombean un caudal total de 6.000 litros por segundo. La solución sumergible permitió a SACMEX reducir el tamaño de la estación, eliminar cualquier preocupación por daños en los motores en caso de inundación y reducir el nivel de ruido, lo cual es muy importante dado que la estación de bombeo se encuentra en una zona densamente poblada.

La prevención de inundaciones depende del diseño óptimo de la estación de bombeo, pero también de las características del equipo de bombeo. Las bombas de flujo axial se instalan tradicionalmente dentro de botes con cables en medio de la corriente que fluye, lo que hace que los cables sean el punto más crítico de la aplicación de bombeo. Como norma típica, el equipo se diseña con elementos de protección de los cables. Aunque en teoría, estos dispositivos deberían ser suficientes dado este refuerzo añadido para proteger los cables, la realidad y la experiencia nos han enseñado que los sólidos en transferencia con el fluido, con su impacto, rompen la protección dañando los cables. La bomba tipo H está diseñada con una cubierta para evitar estos daños.

Los grupos motobomba se instalan suspendidos de la tubería de descarga. El conjunto electrobomba de las bombas sumergibles de la serie H/HE está formado por una bomba centrífuga axial de una etapa y un motor eléctrico ISM MF que comparten un mismo eje. Los motores eléctricos INDAR ISM MF son sumergibles, asíncronos, trifásicos y con rotor de jaula de ardilla.

Las bombas de flujo axial, de una sola etapa y de una sola entrada tienen impulsores multicanal abiertos, que permiten que los sólidos libres de gran tamaño pasen por la bomba sin atascarse. Estas unidades de alta resistencia están especialmente diseñadas para el bombeo de aguas residuales urbanas e industriales y de agua bruta.

Los grupos de electrobombas para instalación con carcasa tipo H están equipados con una carcasa de refrigeración, que permite la circulación del agua bombeada en su interior. Los cables, una vez fuera de la unidad, están protegidos, impidiendo que éstos entren en contacto con el agua bombeada, eliminando cualquier riesgo de que se dañen al bombear fluidos con sólidos, como piedras, madera y otros residuos arrastrados por la escorrentía.

Seguir funcionando

El éxito de la implementación y gestión del programa de aguas pluviales exige confiar en sistemas de bombeo duraderos que sigan funcionando sin problemas durante una inundación. El cambio de diseño de la instalación del tipo tradicional HE al tipo Indar H, que protege los cables del contacto con el flujo bombeado, en la configuración de la bomba sumergible de flujo axial proporciona una solución fiable que hace de la Estación de Bombeo Vicente Guerrero siendo así, una de las estaciones de bombeo más fiables de la Ciudad de México.

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