Una bomba de pistón de pozo profundo es una bomba de desplazamiento positivo que desplaza una cantidad fija de agua por ciclo. El agua se eleva desde profundidades de hasta 90 metros con ayuda de palancas o engranajes adicionales. La bomba pocas veces es adecuada en la fase más crítica de una emergencia; más bien es mejor para el suministro de agua a largo plazo en áreas rurales con poca densidad poblacional.

La mayoría de las bombas de pistón para pozos profundos son bombas manuales de palanca, aunque también existen diseños con volante de inercia. Estas bombas funcionan mediante una acción alterna a través de una conexión desde la palanca o el engranaje mediante las varillas de la bomba hasta un pistón en un cilindro ubicado bajo el agua. Aquí, la presencia de válvulas antirretorno garantizan que el agua se eleve en los tubos de impulsión.

Consideraciones de diseño

Cuando se bombea a más de 15 metros de profundidad, el peso de las varillas de la bomba y de la columna de agua es demasiado para elevarlas directamente, por lo que se necesita una forma adicional de ventaja mecánica para facilitar la elevación de la columna de agua. Esta es la principal característica de las bombas manuales de pozo profundo. Para profundidades de hasta 45 metros se suelen incluir palancas mecánicas en el diseño (por ejemplo, las bombas India Mark o el diseño Afridev), mientras que para profundidades de hasta 90 metros se utilizan mecanismos de engranajes (por ejemplo, la bomba Duba Tropic) o sistemas de palancas con contrapeso de alta resistencia (por ejemplo, India Mark Deepwell), ambos junto con cilindros diseñados para presiones más altas. Las bombas de pistón para pozos profundos pueden usarse en aguas subterráneas menos profundas, pero algunos diseños se basan en el peso de las varillas de la bomba para la carrera descendente (por ejemplo, las bombas India Mark), por lo que podrían no funcionar muy bien. Los caudales suelen variar entre 600 y 900 l/h a 40 metros de profundidad para las bombas de palanca convencionales dependiendo del diseño, que se reduce un poco para profundidades de hasta 95 metros. Estas bombas funcionan mediante un pistón alternativo ubicado dentro de un cilindro. Los cilindros pueden ser más grandes que el tubo de impulsión (por lo que para desmontar un pistón o una válvula de pie es necesario desmontar toda la tubería de impulsión, por ejemplo con la India Mark 2) o pueden tener un diseño con la parte superior abierta (en el cual es posible desmontar el pistón o la válvula manteniendo la tubería de impulsión en su sitio, por ejemplo con la India Mark 3, la Afridev o la Blue Pump). En este último caso, la tubería de impulsión debe tener un diámetro suficientemente grande para que pasen el pistón y la válvula de pie, lo que puede aumentar el peso de la tubería. Esto se ha resuelto mediante tuberías de plástico para la tubería de impulsión (por ejemplo, la bomba India Mark 3 o la Afridev) y duplicando el revestimiento para que actúe como tubería de impulsión (por ejemplo, la Blue Pump para una nueva perforación).

Materiales

Los materiales necesarios son el cabezal de la bomba, la palanca o el mecanismo de engranaje, la tubería de impulsión (puede ser de plástico), las varillas de bombeo (a veces de acero inoxidable) conectadas a un pistón con válvula antirretorno dentro de un cilindro con válvula de pie. Este tipo de bomba suele fabricarse en unos pocos centros de producción de solo algunos países y exportarse, aunque ha habido algunos intentos de producción local.

Aplicabilidad

Aunque las bombas de pistón para pozos profundos dan servicio a un mayor número de usuarios que otras bombas manuales, siguen siendo más adecuadas para suministrar agua potable a comunidades rurales con menos usuarios por bomba que para emergencias o entornos urbanos con poblaciones densas donde la extracción manual de agua de una única fuente compartida podría no satisfacer la demanda de volumen (ver S.8 ). También es fundamental, siempre que sea posible, introducir modelos de bombas que ya estén en uso y para las que exista un mercado de piezas de repuesto.

Operación y mantenimiento

La O&M puede ser exigente en el caso de las bombas de pistón de pozos profundos, ya que están diseñadas para mayores profundidades, lo que requiere que la construcción de la bomba sea más robusta que agregue más peso, lo que a su vez requiere el uso de equipos de elevación pesados. Una mayor profundidad también significa que hay que retirar más equipo durante el mantenimiento, lo que requiere más tiempo y habilidad. Las piezas móviles, como palancas o engranajes, también requieren un mantenimiento y un reemplazo más frecuentes. En determinados entornos en los que las bombas se utilizan mucho, se puede esperar que se produzcan averías cada tres o cuatro meses (por ejemplo, en el caso de las bombas India Mark y Duba) o incluso mensualmente (por ejemplo, en el caso de la Afridev). Algunas bombas, sin embargo, pretenden prolongar la funcionalidad entre averías (de 12 a 36 meses en el caso de Blue Pump). Dado que cada tipo de bomba necesitará mantenimiento en algún momento, ciertos aspectos de una bomba pueden facilitarlo. Puede ser de utilidad un diseño que requiera menos herramientas para los procedimientos de mantenimiento (por ejemplo, en el caso de la Afridev), y si no hay que sacar la tubería de impulsión para llegar al pistón, la válvula de pie o el cilindro, el proceso es más fácil (por ejemplo, en el caso de las bombas Afridev, India Mark 3 y Blue).

Se puede utilizar plástico o metal para la tubería de impulsión, mientras que el metal se utiliza para las varillas de bombeo, los pistones y los conjuntos de cilindros. Si se utilizan componentes de metal en combinación con aguas subterráneas cuyo pH sea igual o inferior a 6,5, es probable que se produzca corrosión. Esto implica una sustitución más frecuente de las piezas afectadas, especialmente las varillas y tuberías de bombeo, aunque es posible reducir el daño utilizando acero inoxidable para las varillas o el cilindro de bombeo (por ejemplo, Blue Pump) y tuberías ascendentes de plástico siempre que sea posible (por ejemplo, Afridev, Blue Pump, India Mark 3), aunque esto también puede aumentar el costo. La frecuencia de O&M también depende de la calidad de las piezas de reemplazo locales, que puede ser mala incluso si el diseño de la bomba está estandarizado. A esto se añade la realidad de que a las bombas no se les da el mantenimiento que deberían recibir, generalmente por diversas razones ajenas al diseño técnico de la bomba (véase S.8 ). Un enfoque para abordar esto y que se ha intentado con la Blue Pump es el empleo profesional de mecánicos de reparación locales que realicen las reparaciones en lugar de las comunidades.

Salud y seguridad

Un problema de salud puede ser el sobreesfuerzo, incluso si las bombas tienen una ventaja mecánica. La calidad química del agua puede convertirse en un problema con algunas bombas metálicas. Cuando el agua subterránea tiene un pH de 6,5 o menos, la solubilidad del hierro de las tuberías es cada vez más probable y puede causar un riesgo indirecto para la salud, y el plomo de ciertas soldaduras y accesorios puede filtrarse, independientemente del pH (véase A.2 ).

Costos

Los costos de capital de la bomba de pistón para pozos profundos pueden variar significativamente. Para profundidades de 50 metros, los costos oscilan entre menos de USD 1.000 y hasta USD 5.000. Los costos de reparación y mantenimiento suelen oscilar entre USD 60 y USD 150 al año por punto de agua, una cifra superior a la de las bombas de pozos menos profundos.
Los costos por bomba pueden ser mucho más elevados (de USD 300 a USD 600) cuando el mantenimiento se realiza de forma centralizada y las bombas están alejadas.

Consideraciones medioambientales y sociales

Por lo general, estos tipos de bombas tienen buena aceptación y satisfacen las necesidades de los usuarios. Como la mayoría de estas bombas funcionan de forma manual, representan una opción ecológica para extraer agua con un riesgo limitado de sobreexplotación de la fuente de agua utilizada para el bombeo.