Aufrufe
vor 4 Jahren

10/11 | 2013

  • Text
  • Oktober
  • Umweltmagazin
  • Unternehmen
  • Wasser
  • Deutschland
  • Inder
  • Richtlinie
  • Pumpen
  • Technik
  • Einsatz

SPECIAL

SPECIAL Wasserkreisläufe In der Pumpstation „La Caldera“ arbeiten 24 große Abwasserpumpen. Bild: Conagua Mexico Tauchmotorpumpen schützenMexiko-City Zwei große, mit Tauchmotorpumpen ausgestattete Pumpstationen schützen Hunderttausende Einwohner imTal von Mexiko-Stadt vor Überschwemmungsschäden. Das technische Design dieser erforderte umfangreiche Vorarbeiten. Jens Mielke Die Bevölkerung von Mexiko-Stadt steigt ständig und die Urbanisierung der Region schreitet rasant voran. In der Folge wächst auch der Bedarf an Trinkwasser konstant. Immer mehr Brunnen fördern Grundwasser, was in der mexikanischen Hauptstadt zu einem stetigen Absinken des Untergrundes führt. Die teilweise unkontrollierte Verstädterung entwaldet die umliegende Berglandschaft. Dies und die zunehmende Oberflächenversiegelung ist der Grund dafür, dass Regenwasser schlechter versickern kann. Gleichzeitig fallen durch die steigende Einwohnerzahl immer größere Abwassermengenan, die transportiert und behandelt werden müssen. La Caldera mit 24 großen Abwasserpumpen Im Februar 2010 brach nach einem durch heftige Regenfälle verursachten Erdrutscheine Abwassersammelleitung im Stadtteil Chalco. Große Flächen wurden überflutet. Durch diesen Vorfall alarmiert, trieb die nationale Wasserbehörde Conagua viele Projekte voran, um die Entwässerungsinfrastruktur im Tal von Mexiko auszubauen. Noch im selben Jahr begannen die Planung und der Bau der Pumpstation „La Caldera“. Nach einer sehr kurzen Bauzeit weihte der damalige mexikanische Präsident Felipe Calderón die Großanlage bereits im März 2011 ein. Möglich wurde die schnelle Realisierung unter anderem dadurch,dass derdeutsche Pumpenhersteller KSB das technische Rückgrat des neuen Entwässerungssystems sehr schnellliefern konnte:24große Abwasserpumpen. Sie heben das durch den ebenfalls neu gebauten Tunnel „Río de la Compañia” ankommende Mischabwasser 30Meter in die Höhe und fördern es in einen offenen Kanal, in dem es zu einemnahegelegenenSee abfließt. „La Caldera“ besteht aus einer Rechenanlage sowie zwei Pumpensümpfen, indenen sich jezwölf Tauchmotorpumpen befinden. Sie sindinder Lage, die maximal anfallenden 40000 Liter inder Sekunde zu fördern. Jeder der beiden kreisförmigen Pumpensümpfe hat einen Durchmesser von 20 msowie eine Tiefevon 35 m. Nachfolgeprojekt Caracol Analog zu dieser Bauweise plante Conagua eine weitere Pumpstation, die Mitte dieses Jahres in Betrieb ging. Sie 14 UmweltMagazin Oktober -November 2013

Pumpen der Baureihe Amarex KRT K700–900 in der Pumpstation „La Caldera“. Im Pumpensumpf von „La Caldera“ wird der Trockenwetter- vom Regenwetterzufluss getrennt. trägt den Namen „Caracol“. Ihre Aufgabe ist es, mit 20Tauchmotorpumpen im Westen des Tales von Mexiko-Stadt für eine sichere Entwässerung zu sorgen. Das Wasser wird durch einen der größten Entwässerungstunnel der Welt herbeigeleitet: 62 km lang, mit bis zu sieben Meter Durchmesser verläuft er teilweise 200 munter der Erdoberfläche. Pro Sekunde liefert er 40 000 Liter Mischabwasser, das in derPumpstation Caracol auf eine Höhe von 45 mangehoben werden muss. Mit ihren1150Kilowatt Antriebsleistung und 14 Tonnen Gewicht gehören die Aggregate zu den größten je am KSB-Standort in Halle produzierten Tauchmotorpumpen. Einbautiefen von 55 munter der Erdoberfläche machten es notwendig, neue Lösungenzuentwickeln, um die Pumpen problemlos in ihre Montageposition abzulassen und sie vondortimServicefallwiederanheben zu können. Neben der Lieferung der Pumpen erhielt der deutsche Hersteller auch den Auftrag, diePumpensümpfemit denerforderlichen Einlaufbauwerken zuplanen. Dabei galt es zu beachten, dass in jedem Sumpf Trockenwetter- und Regenwetterpumpen getrennt werden. Grund: Nicht alle Pumpen und damit nicht dergesamte Pumpensumpfsollen mit dem konstant anfallendenFeststoffgehalt des Trockenwetterzuflusses belastetwerden. So sorgen in „LaCaldera“ acht Einheiten dafür, dass der Trockenwetterzufluss von maximal 8000 Liter in der Sekunde gefördert wird. Die 16 größeren Aggregate arbeiten nur, wenn während der Regenzeit größere Wassermengen zu heben sind. Bei „Caracol“ sorgen jezwei Aggregate pro Pumpensumpf für den Trockenwetterabfluss vonbis zu 8m³/s. Per Computer lassen sich die Strömungsbedingungen vorab simulieren. Bilder (3): KSB AG Computersimulation der Strömungsbedingungen Die KSB-Spezialisten erstellten zunächst ein virtuelles Modell, um die späterinder Realität auftretendenStrömungsbedingungen vorab simulieren zu können und potenzielle Probleme frühzeitig zu identifizieren. DieCFD-Simulation (Computation Fluid Dynamics) ist ein etabliertes Verfahren, mit dem man zum Beispiel das Auftreten von Unterwasserwirbeln erkennen kann. Da das Abwasser teilweise mit einem hohen Feststoffgehalt beladen ist, sollte dieSimulation auchKlarheit über die Fließgeschwindigkeiten amSumpfboden geben. AnStellen, an denen im fertigen Bauwerk die Fließgeschwindigkeit zu langsam ist, lagern sich die Feststoffe ab und das Einlaufbauwerkwürde nicht richtig gespült. Dies galt es zu vermeiden. Nach diversen Anpassungen kristallisierte sich folgendes Gestaltungskonzept für beide Pumpstationen heraus: Das Medium tritt über ein Rohr in eine Vorkammer ein. Aus dieser fließt es in eine zylinderförmige „Toskammer“. Eine kegelförmige Öffnung lenkt die Strömung in Richtung Kammerboden um, wo sich eine Staupunktströmung ausbildet. Der auf den Boden gerichtete Strahl verteilt sichinradialerRichtung auf die einzelnen Pumpen. Es bildet sich eine bodennahe Schicht, in derdas Medium eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erreicht. So werden Ablagerungen zuverlässig vermieden. Die enthaltenen Feststoffe gelangen direkt zu den Pumpen und können vondiesen kontinuierlich weggeführt werden. Die Aggregate transportieren alle während der Trockenwetterperiode anfallenden Feststoffe direkt ab. Sobleibt der Regenwetterbereich von Ablagerungen aus dem Abwasserbetrieb verschont. Zusätzliches Modell aus Acrylglas Um beim Bau der Pumpstation eine möglichst große Sicherheit zuhaben, bauten die Experten bei KSB zusätzlich nochein verkleinertes Modell aus Acrylglas. In dieses flossen alle Erkenntnisse ein, die man aus demimComputer entwickelten Konzept bei vielen Simulationsläufen gewonnen hatte. Imphysischen Modell konnten alle in der geplanten Pumpstation auftretenden Strömungen nachgebildet und mögliche Problemzustände identifiziert werden. Dank dieser intensiven Vorarbeit arbeitet „La Caldera“ seit der Inbetriebnahmen vor zweieinhalb Jahren bis heute störungsfrei. Jens Mielke, KSB Aktiengesellschaft, Frankenthal, jens.mielke@ksb.com UmweltMagazin Oktober -November 2013 15

Ausgabenübersicht