arrow_backEmergency WASH

A.1 مضخة (دافع) ضغاط هيدروليكي

تعمل مضخات الضغاط الهيدروليكي أو مضخات الدفع على تحويل الفرق في الارتفاع بين مأخذ ماسورة التغذية (على سبيل المثال من نهر قريب أو تدفق من بركة تخزين مرتفعة) والمضخة نفسها إلى طاقة حركية تنقل الماء عبر ماسورة التوصيل. حيث تتطلب مضخات الدفع القليل من مدخلات الطاقة أو لا تتطلب أي إدخال للطاقة بخلاف مصدر المياه المتدفقة ويمكنها توفير مياه مضغوطة بشكل يعتمد عليه من هذا المصدر الحالي (بما في ذلك مياه الينابيع). وتعد هذه التقنية قابلة للتطبيق بشكل أساسي خلال مرحلتي الاستقرار والتعافي في حالة الطوارئ.جزء من آلة أو هيكل يدخل من خلاله سائل أو غاز.فتحة يدخل السائل من خلالها إلى حاوية (مثل مأخذ النهر) أو آلة (مثل مأخذ المضخة، وهي نفسها مدخل المضخة).شكل من أشكال الطاقة التي يكتسبها جسم ما بسبب حركته.تخزين المياه السطحية في منخفض طبيعي تم تعزيزه للاحتفاظ بالمياه بواسطة منشأة من صنع الإنسان على جانب واحد أو أكثر.المياه التي تبقى على سطح الأرض في مسطحات مائية كبيرة (مثل المجاري المائية والبحيرات والأراضي الرطبة) والتي لم ترتشح في الأرض.

تستخدم مضخة الضغاط الهيدروليكي سلسلة من الصمامات أحادية الاتجاه وجيب من الهواء المضغوط لتسخير الطاقة (أو الدفع) من تيار متدفق أو نهر أو بركة تخزين تقع على ارتفاع أعلى من المضخة نفسها. تضغط المياه المتدفقة على الجيب الهواء، والذي بدوره يجبر كمية صغيرة من المياه على المرور عبر تصريف المضخة بضغط أعلى. تنتج معظم الطاقة من  سرعة تدفق ال مأخذ الذي يتم نقله إلى جيب الهواء المضغوط، مع ضخ جزء صغير فقط من تدفق ال مأخذ إلى الأمام، ما يؤدي إلى حدوث دفعه بضغط أعلى.

حجم المياه التي تمر في نقطة معينة خلال فترة زمنية معينة. وهو مصطلح شامل يعني التدفق الخارج للمياه ويصف مجموعة متنوعة من التدفقات، على سبيل المثال، من المواسير أو مجاري المياه. فتحة يدخل السائل من خلالها إلى حاوية (مثل مأخذ النهر) أو آلة (مثل مأخذ المضخة، وهي نفسها مدخل المضخة).تخزين المياه السطحية في منخفض طبيعي تم تعزيزه للاحتفاظ بالمياه بواسطة منشأة من صنع الإنسان على جانب واحد أو أكثر.المياه التي تبقى على سطح الأرض في مسطحات مائية كبيرة (مثل المجاري المائية والبحيرات والأراضي الرطبة) والتي لم ترتشح في الأرض.السرعة أو المسافة التي يقطعها شيء ما بمرور الوقت.

اعتبارات التصميم

لا تحتاج مضخة الضغاط الهيدروليكي إلى كهرباء أو وقود للتشغيل، وبدلًا من ذلك تعتمد على التدفق الطبيعي وفرق الارتفاع. فيمكن ضخ المياه من 20 إلى 40 مرة أعلى من فرق الارتفاع المتاح لتشغيل المضخة، ما يعني أن اختلاف الارتفاع بمقدار 1 متر في ماسورة التغذية يمكن أن يضخ الماء أكثر من 30 مترًا في ماسورة التوصيل. ومع ذلك، يمكن توصيل أقل من 10% من حجم المياه المتدفقة عبر ماسورة التغذية إلى ال مخرج، حيث يتم أخذ الطاقة اللازمة لرفع المياه إليه بما في ذلك الفاقد من الماء المت سرّب من المضخة عبر الصمام الرئيسي. الحد الأدنى لمعدل تدفق المياه المطلوب هو 7-10 لترات في الدقيقة للمضخات الصغيرة، والحد الأدنى لتدنّي العمل هو متر واحد.

جزء من آلة أو هيكل يخرج من خلاله سائل أو غاز.ارتشاح بطيء للسائل (مثل تسرّب المياه من ينبوع متفرّق).

المواد والمستلزمات

يعتمد توافر مضخات الضغاط الهيدروليكي الجاهزة على المنطقة (تتوفر مضخات أخف وزنًا في آسيا وبعمر تشغيلي معقول). في حين أن التصميم بسيط بما يكفي للسماح بالتجميع محلي الصنع باستخدام الصمامات والمواسير والتجهيزات المصنوعة من البلاستيك الحراري المتوفرة محليًا، إلّا أن الإصدارات محلية الصنع تميل إلى كونها غير موثوقة. يمكن تصنيع مضخات الضغاط من البولي إيثيلين عالي الكثافة أو غيره من مكونات البلاستيك الحراري وتجهيزات السلع الأساسية (يجب تجنب بولي كلوريد الفينيل والمواد القابلة للكسر الأخرى).

القابلية للتطبيق

مضخة الضغاط الهيدروليكي مناسبة أكثر للمناطق الجبلية أو كثيرة التلال حيث توجد مصادر المياه أقل من نقطة الاستخدام. بشكل عام، يمكن استخدام الجداول أو الأنهار أو الينابيع كمصدر لتشغيل هذه المضخات، ولكن هناك حاجة إلى تدفق/ قدرة كافية لتشغيلها، حيث يعمل جزء كبير من المياه كمصدر للطاقة يخرج بعد ذلك أسفل المضخة ويعود لمصدر المياه. والمضخات التجارية موثوقة ولكنها متوفرة بأحجام قادرة على إنتاج المياه بمعدلات تدفق منخفضة وحسب. فلا توجد منتجات تجارية متاحة على نطاق واسع أي على نطاق حي سكني أو أكبر. قد يكون أفضل تطبيق لمضخات الضغاط الهيدروليكي هو الاحتياجات الزراعية أو الثروة الحيوانية القريبة من النهر. ويكمن العيب الرئيسي في التسريب وانخفاض كفاءة هذه المضخات، إلى جانب تدفقها المنخفض نسبيًا. قد توفر المضخة بديلًا بسيطًا لضخ المياه للأغراض الزراعية من مجرى أو نهر قريب بدون متطلبات طاقة إضافية.

التشغيل والصيانة

ستعمل مضخة الضغاط الهيدروليكي لمدة 24 ساعة على مدار الأسبوع لسنوات عديدة دون الحاجة إلى طاقة خارجية. ويلزم إجراء صيانة دورية للصمام الرئيسي وصمام الفحص لضمان طول العمر، ويجب كذلك فحص الهواء الموجود في وعاء الهواء وإعادة تعبئته بانتظام. فيما عدا ذلك، يكون الحد الأدنى من الصيانة مطلوبًا. على الرغم من أنها لا تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي، إلّا أنها تحتاج إلى استمرارية تدفق المياه من المصدر. يُوصى بفحص أداء المضخة مرة واحدة في الشهر. قد تتطلب مرشحات ال مدخل الموجودة في ماسورة التغذية عمليات فحص وتنظيف يومية أو أسبوعية، اعتمادًا على جودة المياه المتاحة.

جزء من آلة أو هيكل يدخل من خلاله سائل أو غاز.

الصحة والسلامة

هناك عدد قليل نسبيًا من المخاطر المرتبطة بمضخات الضغاط الهيدروليكي. إذ يجب تجنب البولي فينيل كلوريد والمواد القابلة للكسر الأخرى عند استخدامها مع سوائل قابلة للضغط. وتُعد التأثيرات البيئية ضئيلة، وذلك لأن النظام يعمل على الطاقة المتجددة. عندما تستخدم مضخة الضغاط الهيدروليكي ال مياه السطحية (على سبيل المثال من نهر)، يجب الاهتمام بمعالجة المياه بشكل صحيح.

المياه التي تبقى على سطح الأرض في مسطحات مائية كبيرة (مثل المجاري المائية والبحيرات والأراضي الرطبة) والتي لم ترتشح في الأرض.

التكاليف

مضخات الضغاط الهيدروليكي محلية الصنع رخيصة نسبيًا ويمكن مقارنتها بالأنابيب المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) المتوفرة والتجهيزات اللازمة لتثبيتها. وعلى الرغم من أن المضخات التجارية، خاصة مع المكونات المعدنية ستكون أكثر قوة وتوفر دورة حياة أطول من الخيارات المصنعة محليًا إلّا أنها أكثر تكلفة. فالتكاليف الفعلية تختلف بسبب عوامل مثل الحجم والجغرافيا. ويتراوح السعر الإرشادي في حدود 150 إلى 400 دولار أمريكي. 

الاعتبارات الاجتماعية والبيئية

هناك حاجة إلى بعض القدرات الفنية لتصنيع واستكشاف أخطاء مضخة الضغاط الهيدروليكي. نظرًا لأن الإغلاق الدوري للصمام الرئيسي ينتج عنه صوت نقر، فقد يتم سماع مضخات الضغاط الهيدروليكي على مسافة معينة. لذلك يوصى بأن توضع بعيدًا عن المنازل والمباني العامة مثل المدارس والمراكز الصحية. تعمل مضخة الضغاط الهيدروليكي بتقنية ضخ المياه بالطاقة المتجددة، والتي تسخر الطاقة الموجودة داخل المياه المتدفقة لضخ جزء منها إلى ارتفاع أعلى. ولا حاجة إلى طاقة أخرى طالما كان هناك تدفق مستمر لها، ما يجعلها تطبيق ضخ صديقًا للبيئة.

معايير القرار الرئيسية

مستوى التطبيق/المقياس

أُسرَة + +
حيّ +

مستوى الإدارة

أُسرَة + +
مشترك +

تعقيد

قليل

High

Medium

مرحلة الطوارئ

الاستجابة الحادة +
الاستقرار + +
استعادة + +

مضخة الدفع، ضخ ونقل المياه، استخدام الطاقة الناتجة عن المياه

قوة ضعف

  • تقنية بسيطة
  • تم التصنيع باستخدام مواد متوفرة بسهولة من السوق المحلي
  • لا تتطلب أي مدخلات طاقةجزء من آلة أو هيكل يدخل من خلاله سائل أو غاز.
  • تنتج معدلات تدفق منخفضة
  • لا تتوفر في كثير من الأحيان بسهولة بأحجام تجارية

المراجع المختارة

Fraenkel, P. L. (1986): Water Lifting Devices. FAO Irrigation and Drainage Paper 43 FAO, Rome, Italy

Allspeeds Ltd (): Blake Hydram. Water Powered Pumps. Hydram Information Booklet Allspeeds Ltd, Accrington. UK

Jeffery, T., Thomas, T.H., Smith, A.V., Glover, P.B., Fountain, P.D. (1992): Hydraulic Ram Pumps. A Guide to Ram Pumps Water Supply Systems Practical Action Publishing, UK

Hofkes, E.H., Visscher, J.T. (1986): Renewable Energy Sources for Rural Water Supply ICRC, The Hague. The Netherlands

Clemson University (): Home Made Hydraulic Ram Pumps Clemson University, USA

Watt, S. B. (1975): A Manual on the Hydraulic Ram for Pumping Water Practical Action Publishing, UK

arrow_upward