Um dos projetos mais espetaculares relacionados ao restabelecimento ecológico de um sistema fluvial completamente destruído foi concluído em 2021. O contorno do rio Emscher foi transformado pela Cooperativa Emscher que passou de canal aberto de efluentes para um curso d’água vivo. Alguns falam em “milagre celeste”, embora milagre tenha algo divino e inexplicável sobre ele. Não existe qualquer força supernatural responsável pelo projeto ímpar do Emscher, e sim capacidade terrena de engenharia e determinação fixa de mais uma vez reconciliar pessoas e natureza.

São infinitos os superlativos que podem ser usados para descrever a recuperação do Emscher:
80 km de reforma desde a fonte até o estuário, 30 anos de prazo, 100 anos de duração mínima para uso, 73 km de novas construções sob o canal de efluentes Emscher, até 40 m de profundidade, efluentes de 2,2 milhões de pessoas, quatro plantas principais de tratamento, três estações principais de bombeamento, investimento de cerca de cinco bilhões – é um dos maiores projetos de infraestrutura da Europa. Nunca houve projeto comparável nesta escala mundialmente para o restabelecimento ecológico de um sistema fluvial inteiro, que foi anteriormente considerado biologicamente morto. Somente alguns residentes podiam imaginar, no começo dos anos 1990, que algo assim seria possível.

Tecnologia verde para um milagre celeste

Os visionários da Cooperativa Emscher sabiam que deviam algo a seu rio, às pessoas e à natureza e prometeram: “Vocês terão seu rio de volta!” Isto foi no começo da geração do projeto, que foi concluído após 30 anos, e é agora ‘modelo a seguir’ para o mundo. Outros projetos podem ser mais prestigiados e podem ter chamado mais atenção da mídia, mas este envolve algo mais. É questão de provar que capacidades interdisciplinares de engenharia podem recuperar o que acreditava-se ser um habitat perdido. Internacionalmente conhecida como “engenharia verde”, a palavra-chave significa inovações sustentáveis que servem para proteger o meio ambiente e a natureza como base onde as pessoas vivem. O que é também tão particularmente impressionante é que as companhias da Alemanha foram capazes de estabelecer um marco aqui. Um chamado do futuro do qual o bem-estar de milhões de pessoas depende e um projeto exemplar que seria impossível sem as impressionantes bombas e acoplamentos protetores.

Situação problema Emscher

O que é exatamente a Cooperativa Emscher e como a poluição catastrófica do rio aconteceu? Por volta de 1850, antes da industrialização, o Emscher corria ao longo do centro da área de Ruhr por 109 km, de Holzwickede, perto de Dortmund, até Dinslaken, sua confluência com o Reno. A área foi escassamente populada e dominada por prados, açudes e agricultura. Quando a mineração de carvão começou, a indústria cresceu rapidamente e muitas pessoas se mudaram para a região de Ruhr. O terreno foi baixando continuamente devido à mineração e, como resultado disso, águas residuais da indústria e de residências não podiam ser transportadas subterraneamente. Eram coletadas em vãos os quais, quando acontecia um volume alto de águas, resultavam em grandes enchentes nas casas. Foi por isso que a Cooperativa Emscher foi fundada em 1899. Como primeira cooperativa de gestão de água de direito público de cidades, negócios e operações de mineração, ela eliminou a emergência da drenagem usando o Emscher como canal aberto de efluentes. Para isto, o Emscher foi aprofundado de Dortmund até Reno, cercado por diques, endireitado e encurtado para 80 km. Diversas plantas de tratamento de efluentes foram criadas em paralelo, cujo fornecimento de efluente ocorria através do sistema de canal aberto.

Lançamento em 1992

Com a gradual suspenção da mineração de carvão na região, a subsidência reduziu grandemente e a região de Ruhr se transformou de região altamente poluída para área urbana viva e com vegetação revigorada. Tal transformação é igualmente refletida na atual função da Cooperativa Emscher. A meta agora é restaurar o estado natural do sistema Emscher com gestão sustentável da água na maior extensão possível. Isto começou em 1992.

Canal de efluentes subaquático Emscher

Para livrar o Emscher de seu esgoto, foi estabelecida uma gigante “aorta” subterrânea, o canal de efluentes Emscher (“Abwasserkanal Emscher” – AKE). Ele percorre 51 km de Dortmund até Dinslaken, com profundidade de até 41 m, passa sob estradas, rodovias, sob o Canal
Reno-Herne, suas eclusas, linhas de trem e áreas industriais. O canal precisa de um declive de 1,5 m por quilômetro e começa em Dortmund no primeiro eixo com profundidade de 8 m. O diâmetro da tubulação do AKE se expande sucessivamente de 1,6 a 2,8 m rio abaixo. Ela consiste em tubos de concreto reforçados os quais foram pressionados e colocados através de máquinas de compressão de tubos. Em sua principal parte, de Bottrop a Oberhausen, o assentamento foi feito com elementos de concreto encaixados um no outro, os chamados anéis de tubulação, que foram avançados com as mais recentes máquinas de construção de túneis. Se o declive continuasse por 1,5 m por quilômetro, o canal teria chegado em Dinslaken, com profundidade de 80 m, provocando consideráveis problemas e despesas de construção. Consequentemente, três principais estações de bombeamento foram instaladas em Gelsenkirchen, Bottrop e Oberhausen, onde o esgoto aumenta e é fornecido para as plantas de tratamento de efluentes. Como resultado, o principal canal mantém seu declive, enquanto se mantém profundo o suficiente para permitir que os cerca de 400 km de sistema de canais de abastecimento laterais fluam livremente.

Elemento central – Estação de bombeamento Oberhausen

As bombas estão nas salas da estação de bombeamento subterrâneas e possuem capacidade máxima de bombeamento de até 16.500 l/segundo. Na maior estação de bombeamento de efluentes em Oberhausen, dez bombas podem pressionar o efluente a até 2.060 l/segundo sobre 40 m para cima. A estação de bombeamento Oberhausen é a última das três estações de bombeamento antes do canal de efluentes Emscher, o qual, depois de mais 3,2 km de canal superior, flui para a planta de tratamento de efluentes no estuário Emscher (“Klärwerk Emscher-Mündung” – KLEM). O Emscher flui para o Reno por cerca de 7 km a oeste de KLEM. No momento de sua construção, foi o “local de construção mais profundo da região de Ruhr”. Com uma profundidade de 44 m e 50 m de diâmetro, é a maior das estações de bombeamento e funciona como elemento central da “aorta de esgoto” AKE. Se alguém quiser continuar esta metáfora, as bombas possuem válvulas cardíacas que garantem a preservação da vida – os chamados acoplamentos de segurança. Eles não separam qualquer corrente, e sim os acionamentos mecânicos caso ocorra sobrecarga repentina. Esta função de proteção é indispensável se as turbinas e os eixos acionadores tiverem que permanecer intactos a longo prazo. Quando se trata de tais volumes de águas residuais, grandes corpos externos, tais como pedaços de madeira, podem eventualmente entrar no fluxo. Se tais corpos chegarem nos rotores das bombas, isto provocará uma força tremenda e devem ser separados em milissegundos para evitar perda total. Mesmo itens supostamente inóculos, como papel higiênico, lenços umedecidos ou outros artigos de higiene, podem resultar no que os especialistas em efluentes chamam de temida “formação de tranças”, que igualmente podem invalidar as bombas.

Mecânica em vez de eletrônica

Christopher Monka é gerente sênior de contas da R+W Antriebselemente GmbH de Wörth am Main. Os acoplamentos de segurança R+W são sinônimo de qualidade no setor. Cada acoplamento é individualmente adaptado à respectiva situação acionadora e pode ser finamente ajustado conforme necessário. Christopher é o encarregado do projeto de acoplamentos na estação de bombeamento Oberhausen, canal de efluentes Emscher, e enfatiza a necessidade de proteção mecânica contra sobrecarga. “As bombas podem ficar sujeitas a cargas somente até um determinado torque. Se houver bloqueio repentino, o acoplamento protege a bomba, o motor e toda a taxa de entrada e saída contra uma sobrecarga de torque. Isto ocorre mecanicamente através de molas de disco que exercem uma força axial sobre as esferas. As esferas são colocadas no lado da saída em um correspondente rolamento de ajuste. Assim que a força tangencial que age contra a esfera torna-se grande e as molas de risco não podem mais segurá-la na arruela, ela escorrega para o segmento de segurança. O acoplamento separa a conexão e o fluxo de força é dissociado. Isto ocorre em uma faixa de tempo de 10 a 15 milissegundos. Monitoramento puramente eletrônico da corrente do motor, com paralização automática caso ocorra uma sobrecarga em uma emergência, é impróprio devido à inércia da massa e enorme energia cinética, porque ele não consegue essa separação instantânea das forças motoras. Ele demora cerca de 40 a 60 milissegundos somente para detectar a sobrecarga. Somente então ocorre a paralização do motor, porém, sem separação das forças do trem de acionamento. Além disso, corrente elétrica e programação precisa são necessárias para o controlador, que por sua vez detém riscos, que, no entanto, afetam os acoplamentos mecânicos de segurança R+W.”

Vantagem – Ajuste

De acordo com Christopher Monka, o preciso ajuste dos acoplamentos R+W promove vantagens claras. “Para conseguir imediata separação, outros fabricantes de acoplamentos usam pinos de cisalhamento que se autodestroem diante da ocorrência de determinada força. Por outro lado, o princípio de captura de esfera pré-carregada por mola preferido da R+W tem a vantagem de que a liberação do torque do acoplamento é definida de forma muito precisa e o estabelecimento da conexão pode ocorrer imediatamente após o acionamento sem peças sobressalentes. Os acoplamentos de segurança usados para a estação de bombeamento Oberhausen possuem projeto de desbloqueio, ou seja, eles se reajustam em questão de minutos. Tudo o que você precisa para isto é de um martelo de borracha. Graças a seu projeto especial, os acoplamentos são virtualmente livres de manutenção e podem, entretanto, ser livremente ajustados. Particularmente diante da partida inicial, pode ser necessária a configuração ideal de acordo com as condições práticas. No entanto, esta sensibilidade e flexibilidade iniciais trazem benefícios ao operador a longo prazo. Isso ocorre porque se você simplesmente escolher uma configuração muito alta no início, isso afetará a vida útil da bomba, do motor e do trem de acionamento. Se ocorrerem paradas mais tarde, as consequências serão mais graves do que apenas reajustar ou ajustar um acoplamento”.

Componentes seguros

A alta segurança e o robusto princípio mecânico fazem os acoplamentos de segurança R+W parte ideal do projeto do canal de efluentes Emscher. A noção de readaptação rápida e fácil foi tão importante para os planejadores da estação de bombeamento quanto o fato de não precisarem manter peças sobressalentes. Afinal, o canal de efluentes Emscher detém um horizonte operacional de 100anos.

Um modelo, várias aplicações

Um total de 10 acoplamentos de segurança R+W da série industrial STR/25 são usados na estação de bombeamento Oberhausen. O diâmetro do eixo é de 145 mm e a saída tem conexão com um eixo cardã de quase 5 m de comprimento, que segue verticalmente em sua própria caixa. Dois dos acoplamentos possuem torque de desengate de 11.700 Nm e podem ser ajustados para 9.000 até 18.000 Nm. Os outros oito acoplamentos possuem um torque de desengate de 16.000 NM e ajuste de 15.000 a 25.000 Nm. Todos os dez acoplamentos têm exatamente o mesmo desenho além de uma faixa de ajuste definida pelo número de módulos de desengate. O projeto da STR/25 compreende uma considerável largura de banda de torque de 9.000 a 25.000 NM. Embora as dimensões do canal de efluentes Emscher sejam consideráveis, os acoplamentos, cada um pesando cerca de 80 kg, não são o limite máximo do que se pode conseguir da R+W. O maior acoplamento de segurança já construído pesava mais de 20 toneladas e tinha um torque de desengate de 20 milhões Nm – usado em um teste para turbinas eólicas offshore.

Enorme experiência

De acordo com Christopher Monka, o que conta para a R+W é a supervisão individual do projeto. “Primeiro, estabelecemos os parâmetros básicos, tais como situação de instalação, torque, velocidade, área de aplicação e, claro, requisitos geométricos, como diâmetro da extremidade do eixo, acionamento, tipo de suporte do flange e condições da lateral de saída. Idealmente, consultamos antes do planejamento, porque as diversas opções diferentes que temos como fabricante de acoplamentos com nossas matrizes e plantas de produção na Alemanha, são muito úteis para planejadores e designers de maquinários e equipamentos. Temos representação em cerca de 100 países internacionalmente e somos um fabricante de acoplamentos de segurança cuja precisão de projeto e produção é certificada e monitorada pela TÜV. Nosso portfólio inclui todos os tipos de acoplamento. Ele varia de acoplamentos muito pequenos até muito grandes, que são em parte aplicados sob as mais difíceis condições externas, como temperaturas extremas, poeira, vapor e gás. Os mais de 30 anos de experiência na construção de acoplamentos nos ajudam no caso de termos que atender solicitações de requisitos especiais e ficaremos gratos em ajudá-lo(a) e aconselhá-lo(a)”.

Planejamento de sucesso

Na parte elevada do Emscher, que já foi ecologicamente recuperada, tipos exigentes de peixes, como peixe-escorpião, já recolonizaram a área, para surpresa de todos. Eles são um demonstrativo da boa qualidade da água. Assim como martim-pescador, donzelinhas e trutas. A variedade de espécies triplicou desde o começo dos anos 1990. As antigas plantas de tratamento de efluentes foram convertidas em oásis pacíficos e agora existe uma ciclovia ao longo do pitoresco rio. Pessoas, animais e plantas estão recuperando o habitat destruído graças a uma façanha ímpar de engenharia. O projeto geracional é uma fonte de esperança e simultaneamente um impulso para compromissos ambientais adicionais nos quais a R+W participa com satisfação, conhecimento e tecnologia.

Dê uma olhada nos acoplamentos de segurança usados na estação de bombeamento.

Assista ao vídeo da impressionante estação de bombeamento em Oberhausen.

FONTE: R+W Antriebselemente GmbH, Sina Odenwald Artigos Técnicos