Soluciones avanzadas de protección contra sobrepresión para el Proyecto de Restauración Ecológica de Tres Lagos, China
Abastecimiento de agua
2025
China
Protegiendo los lagos de agua dulce de Yunnan
Ubicada en el corazón de la provincia de Yunnan, en el suroeste de China, la ciudad de Yuxi es un centro industrial y ecológico rodeado por tres lagos de agua dulce fundamentales: Fuxian, Xingyun y Qilu. En los últimos años, estos lagos han sufrido una disminución en sus niveles de agua y un aumento de la contaminación, lo que pone en riesgo tanto al medio ambiente como a las comunidades que dependen de ellos. Para abordar esta situación, se estableció el Proyecto de Abastecimiento de Agua a Granel del Área Este de Yuxi, también conocido como el “Proyecto de los Tres Lagos”, con una inversión total de 1.890 millones de yuanes (aprox. US$263 millones). El objetivo del proyecto fue suministrar agua limpia de manantial desde Dalongtan Spring para mejorar ecológicamente el agua de los lagos y garantizar el abastecimiento de agua para las zonas rurales, así como para las necesidades de riego y el desarrollo industrial de más de 1,5 millones de habitantes en cinco distritos administrativos. De este modo, el proyecto promueve la sostenibilidad ambiental y contribuye a la preservación de los ecosistemas naturales de la región.
Gestión de riesgos de elevación extrema y sobrepresión
El proyecto requería elevar agua a lo largo de un desnivel de 941 metros desde el manantial Dalongtan hasta el depósito en la cima de la colina. Para lograrlo, se diseñó y construyó una serie de tres estaciones de bombeo. Cada estación de bombeo está compuesta por seis bombas de alta capacidad en paralelo (cuatro de ellas en funcionamiento simultáneamente), que transportan el agua a través de una tubería metálica de 1,200 mm de diámetro a lo largo de una distancia total de más de 6.5 kilómetros.
La tabla contiene la información técnica principal sobre el sistema:
| Parámetro del sistema | 1ra Estación de Bombas | 2da Estación de Bombas | 3ra Estación de Bombas |
| Número de bombas | 6 (4 activas + 2 en espera) | ||
| Caudal de una sola bomba (m3/h) | 2250 | ||
| Caudal total (m3/h) | 9000 | ||
| Altura de bombeo (m) | 237 | 356 | 356 |
| Diámetro de la tubería principal (mm) | 1200 | ||
| Longitud de la tubería principal (m) | 1415 | 2663 | 1957 |
Un sistema de este tipo, aunque potente, es altamente vulnerable a transitorios hidráulicos, especialmente durante fallas de energía o paradas de emergencia de las bombas, cuando el fluido en movimiento se ve obligado a detenerse o cambiar de dirección repentinamente. Estos eventos pueden provocar peligrosos picos de presión, con riesgo de daños a las bombas, tuberías, válvulas y otros componentes del sistema, así como riesgo de roturas, inundaciones y pérdida de vidas humanas. Por lo tanto, deben implementarse soluciones de protección contra sobrepresiones tras realizar un análisis integral de transitorios.
Análisis y simulación de sobrepresión
Se realizó un análisis detallado de sobrepresión por parte de los expertos de BERMAD. Utilizando el software KY Pipe, la simulación modeló el peor escenario posible, incluyendo la parada no controlada de las bombas. El análisis de sobrepresión mostró:
- Resultados sin protección: se producen tanto sobrepresiones negativas como positivas en las tres estaciones de bombeo y a lo largo de cada tubería de descarga en un escenario en el que todas las bombas se detienen por un corte de energía.
- Resultados con solución de protección contra sobrepresión: al implementar las soluciones de protección contra sobrepresión de BERMAD, el fenómeno de sobrepresión se mitiga, por lo que el perfil de presión presenta un escenario transitorio controlado y una operación segura en todas las estaciones de bombeo y a lo largo de cada tubería de descarga.
El gráfico ilustra el comportamiento de la presión (carga en metros vs. tiempo en segundos) en una de las 3 estaciones de bombeo durante una falla de energía:
- La línea roja muestra el comportamiento de la presión durante la falla de energía sin que se haya implementado ninguna solución de protección contra sobrepresión. Se observa claramente una sobrepresión significativa.
- La línea verde muestra el comportamiento de la presión durante la falla de energía con la solución de protección contra sobrepresión de BERMAD implementada.
El análisis confirmó que la solución seleccionada de válvulas anticipadoras de sobrepresión y ventosas combinadas mitiga eficazmente los fenómenos y riesgos de sobrepresión, garantizando la fiabilidad a largo plazo y la resiliencia del sistema.
Válvulas anticipadoras de sobrepresión e integración de ventosas combinadas
La solución de protección contra golpes de ariete incluye válvulas anticipadoras de onda y ventosas combinadas con función de protección contra sobrepresión.
1. Válvulas anticipadoras de onda
Cada estación de bombeo fue equipada con tres válvulas anticipadoras de onda, operadas hidráulicamente y accionadas por pistón, instaladas fuera de línea para alta presión (PN40). Estas válvulas, que detectan la presión de la línea principal, se abren en respuesta a la caída de presión asociada con la parada abrupta de la bomba. Las válvulas pre-abiertas disipan la onda de alta presión de retorno, eliminando el golpe de ariete.
– Estación de bombeo #1: 3 unidades de WW-12”-835-M
– Estación de bombeo #2: 3 unidades de WW-16”-835-M
– Estación de bombeo #3: 3 unidades de WW-16″-835-M
2. Ventosas combinadas
Ubicadas estratégicamente a lo largo de la tubería y dentro de las estaciones de bombeo, estas ventosas liberan el aire atrapado durante el arranque y admiten aire durante las paradas, evitando condiciones de vacío y la separación de la columna de agua. Utilizando el software BERMAD Air y el software de análisis de golpes de ariete, los expertos de BERMAD determinaron la ubicación y el tamaño de las ventosas necesarias en la estación de bombeo y a lo largo de la línea principal. Las ventosas son una parte crucial de la solución completa de protección contra golpes de ariete, ya que permiten una entrada de aire suficiente en la tubería principal, previniendo condiciones de vacío y el colapso de la tubería, mitigando la sobrepresión negativa durante la parada de las bombas, así como amortiguando la sobrepresión positiva al permitir la liberación controlada de aire cuando la onda regresa hacia las estaciones de bombeo. Las ventosas se instalan en cada una de las estaciones de bombeo, en los puntos altos y en puntos críticos a lo largo de la línea principal, según el análisis de golpes de ariete y el software BERMAD Air.
Según el análisis, BERMAD recomendó instalar ventosas combinadas de la siguiente manera: en cada estación de bombeo, modelo WW-C70-AC (4”) en cada línea de descarga de bomba y en cada línea principal ascendente, modelo WW-C70-SP (6″). El cliente aceptó la mayoría de las recomendaciones de ventosas de BERMAD.
POR QUÉ BERMAD
El proyecto de restauración ecológica de los 3 lagos es un ejemplo perfecto de cómo las soluciones hidráulicas avanzadas, inteligentes y eficientes de BERMAD buscan proteger la infraestructura crítica de los sistemas de agua, incluso en topografías desafiantes. Al garantizar la estabilidad y confiabilidad del sistema, el proyecto no solo asegura el suministro de agua, sino que también contribuye a la restauración ecológica y la sostenibilidad de los emblemáticos lagos de Yunnan. Este estudio de caso sirve como una valiosa referencia para sistemas similares de abastecimiento de agua a gran escala en todo el mundo, donde la elevación, la distancia y otros factores ambientales locales generan la necesidad de soluciones eficientes, sostenibles y robustas, como las que BERMAD diseñó e implementó en este destacado proyecto.
