Hydraulisch ontwerp van cruciaal belang in beginstadium

Ing. Marjolein de Wit-Blok

Guus van Beveren is bij Royal Haskoning in Rotterdam betrokken bij het ontwerpen,

renoveren en onderhouden van afvalwatertransportsystemen en gemalen. Op basis

van jaren praktijkervaring ontwikkelde hij een systematische aanpak waarbij het

hydraulisch ontwerp in het beginstadium van cruciaal belang is.

Guus van Beveren heeft 20 jaar ervaring in de waterbranche en is sinds drie jaar werkzaam als satelliet manager Afvalwater & Peilbeheer bij Royal Haskoning in Rotterdam. Het uitvoeren van haalbaarheidsstudies en hydrau-lische studies én het adviseren van gemeenten en waterschappen behoort tot zijn dagelijkse werk-zaamheden.

HydRauliscH OntweRp is cRuciaal

Belangrijk bij het ontwerpen van een gemaal of bij de renovatie van één of meer gemalen, is het beschouwen van het totale hy-draulische ontwerp. Een gemaal staat immers niet op zichzelf, maar is onderdeel van een groter geheel. Het in kaart brengen van dit totaalbeeld, inclusief alle de-

bieten, in- en uitgaande leidingen, snelheden, hoogteverschillen, af-standen en de gegevens met be-trekking tot het maximale debiet bij een bepaald peil, is een eerste vereiste voor een optimaal eindre-sultaat.“Je ziet in de praktijk dat ont-werpen vaak gericht zijn op een deel van het systeem, en dat een totaaloverzicht dan ontbreekt. Nóg vaker zie je dat het hydrau-lisch ontwerp door bijvoorbeeld door renovaties en onderhoud in het verleden niet (meer) helemaal meer compleet is. Dit kan leiden tot verkeerde beslissingen met als gevolg inefficiënt onderhoud, een onnodige hoog energieverbruik en ‘onverklaarbare’ storingen.”

aanpak ROyal HaskOninG

Guus van Beveren begint bij aan-vragen daarom altijd met het vaststellen van de randvoor-waarden en uit-gangspunten die hij opneemt in een overall re-kenschema (fi-guur 1). Dit sche- ma wordt uit-voerig met de klant doorge-sproken omdat op basis hiervan consensus moet worden bereikt ten aanzien van

de uiteindelijke uitgangspunten en oplossingen. Klanten moeten hier zeer bewust mee omgaan aan-gezien fouten in deze gegevens invloed kunnen hebben op de uit-eindelijke keuze van de opbouw en gekozen componenten van het gemaal.Na het maken van het totaalover-zicht volgt een overall peilmaten-schema (figuur 2) waar de relatie tot de verschillende hoogtes wordt gelegd evenals de samenhang tussen de verschillende gemalen. In feite is dit het ‘zijaanzicht’ van het rekenschema dat een boven-aanzicht betreft. Guus van Beveren: “Deze twee overzichten vormen de basis voor nieuwbouw, renovatie of onderhoudswerkzaamheden van gemalen. Onze visie hierbij is dat het voor de klant helder en een-duidig moet zijn wat er op papier staat zodat hij op basis daarvan de juiste beslissingen kan nemen. De ervaring leert bovendien dat het totaalbeeld nuttig is voor alle gemeentes en waterschappen die hierin zijn opgenomen. Wanneer immers iedereen van dezelfde – juiste – beginsituatie uitgaat, is de kans geminimaliseerd dat ac-tiviteiten van de één onverwacht een negatieve invloed hebben op andere betrokken gemalen.”

keuze pOmpen

Wanneer alle peilen, debieten en drukken in het transportsysteem in beeld zijn, liggen de werkpunten van het gemaal vast (figuren 3 en

ONDERzOEK & ONtWIKKElING

26 POMPNL oktober 2010

Figuur 1: In het overall rekenschema worden alle uitgangspunten en randvoorwaarden

vastgelegd. De basis voor consensus met de klant

ONDERzOEK & ONtWIKKElING

4) en kunnen de juiste pompen worden geselecteerd. Afhankelijk van de situatie worden één of twee pompen ingezet waarmee het ge-wenste werkgebied is in te vullen. Guus van Beveren: “Het feit dat het hier om een werkgebied gaat, is voor pompleveranciers een belang-rijk gegeven. Pompenproducenten zijn namelijk veel meer gewend om met werkpunten te rekenen in plaats van met werkgebieden. De pompsystemen die in gemalen nodig zijn, moeten daarom robuust zijn uitgevoerd.“Voor het bepalen van de juiste pompen maakt Royal Haskoning ook veelvuldig gebruik van simu-latieprogramma’s. Hiermee is tot in detail vast te stellen welke ont-werpparameters moeten worden bijgesteld om uiteindelijk gebruik te kunnen maken van de maxi-

maal mogelijke capaciteit van het systeem. Bovendien zijn deze programma’s geschikt voor het vaststellen van de effecten van be-paalde maatregelen en wijzigingen in het ontwerp.

OndeRHOud met mOnitORinG

tot slot zijn op basis van de gra-fieken uit de figuren 3 en 4 – en met behulp van automatiserings-technieken – ook belangrijke con-troles uit te voeren naar het func-tioneren van de gemalen. Wanneer bijvoorbeeld het debiet wordt ge-meten (x-as) en dit is gerelateerd aan het toerental (dit is bekend), dan moet daar een specifieke druk uitkomen (y-as). Wanneer deze druk niet klopt, dan is er bijvoor-beeld ergens een verstopping of slijtage aan de waaier. Guus van Beveren: “Voor dit stukje automa-

tisering kunnen we in de toekomst gebruikmaken van het programma i-Watt. Dit programma wordt mo-menteel door Royal Haskoning ontwikkeld en zorgt ervoor dat alle meetgegevens centraal binnen-komen in een computer. Hiermee kan op eenvoudige wijze worden vastgesteld of het transportsy-steem en de gemalen voldoen aan het hydraulische ontwerp, waar zich mogelijke problemen voordoen en wat de achterliggende reden is. ‘De watersector’ is op dit moment misschien nog niet helemaal zo ver, maar ik merk absoluut posi-tieve ontwikkelingen ten aanzien van de houding van deze branche wanneer het gaat om deze mo-derne ontwikkelingen. Onderhoud op basis van monitoring is wat mij betreft dan ook dé toekomst.”

POMPNL oktober 2010 27

Figuren 3 en 4: Alle benodigde werkpunten liggen vast op basis waarvan de juiste pompen zijn te kiezen (Bron: Royal

Haskoning)

Figuur 2: Het overall peilmatenschema is het zijaanzicht van het rekenschema en legt de relatie tussen de verschillende hoogtes. Tevens toont hij de samenhang tussen de

verschillende gemalen. (Bron: Royal Haskoning)