Une pompe à membrane est une pompe à déplacement positif qui déplace une quantité fixe d'eau par cycle. Les pompes à membrane utilisent une membrane flexible pour forcer le fluide à travers la pompe et sont principalement adaptées à la phase de relèvement.

Les Pompes à membrane sont disponibles sous des formes mécaniques/électriques, pneumatiques et hydrauliques. Les Pompes à membrane commerciales sont disponibles dans une large gamme de tailles, de capacités et de matériaux. La variété des matériaux, les différents types d'actionneurs et les géométries des Pompes à membrane permettent aux Pompes à membrane, en général, de pomper une large gamme de liquides en dehors de l'eau potable, y compris des boues de différentes viscosités, degrés de corrosivité, teneur en solides et autres caractéristiques. Les pompes à membrane sont également disponibles dans des configurations conçues spécifiquement pour le captage de fluides souterrains en puits profonds.

Considérations sur la conception

Les pompes à membrane fonctionnent à travers l'expansion et la contraction d'une membrane utilisée pour déplacer un liquide, par exemple, pour acheminer de l'eau à la surface. Ces pompes sont une option robuste pour les fluides épais ou visqueux, mais ne sont souvent pas réalisables si des débits élevés sont requis. La compatibilité du matériau avec le liquide pompé doit être soigneusement étudiée. Les fabricants proposent généralement plusieurs options pour le corps de la pompe et le matériau de la membrane afin de s'adapter à la plupart des types de liquides pompés et ils doivent être étroitement consultés pour la compatibilité.

Toutes les pompes à déplacement positif sont capables de générer des pressions importantes du côté refoulement, il faut donc veiller à ce que ces pompes ne fonctionnent pas contre des vannes fermées ou des blocages sans une méthode de protection des vannes et raccords en aval ; sinon, la pression continuera à s'accumuler dans le système jusqu'à ce que le moteur soit en surcharge ou que le tuyau en aval le plus faible tombe en panne. Les Pompes à membrane peuvent également être actionnées manuellement, entraînées par un moteur, ou bien être à commande pneumatique ou hydraulique. La pompe Vergnet Hydro est un exemple de pompe à diaphragme pour puits profond actionnée au pied avec une pédale, et elle a une levée maximale recommandée de 60 mètres. Le mouvement du piston est transmis hydrauliquement via un tuyau flexible à un diaphragme en caoutchouc situé dans l'élément de pompage, et l'expansion et la contraction du diaphragme sont utilisées pour acheminer l'eau à la surface. La hauteur d'aspiration est limitée par la pression atmosphérique, la conception de la pompe et le matériau et la disposition des tuyaux d'aspiration. La pompe individuelle sélectionnée doit être évaluée par rapport aux exigences de hauteur d'aspiration.

Matériaux

Les Pompes à membrane sont disponibles dans une large gamme de matériaux métalliques et non métalliques. Le fabricant ou un spécialiste doit être consulté pour déterminer la compatibilité du matériau avec le fluide pompé et l'environnement. Les options d'alimentation des Pompes à membrane comprennent les moteurs électriques, l'air comprimé ou le fluide hydraulique.

Applicabilité

Les Pompes à membrane ne sont pas appropriées pour le pompage à grande échelle d'eau à usage communautaire. Elles sont plutôt plus utiles pour les petits débits contrôlés, pour le dosage de produits chimiques et de liquides corrosifs (par exemple, le chlore) ou pour le pompage d'eau contenant des particules solides (par exemple, pour le pompage d'eau contenant un pourcentage élevé de matières en suspension, comme lors de l'assèchement, ou pour la recirculation du lisier lors du processus de forage). Comme il existe des options qui ne dépendent pas de l'alimentation électrique, l'assèchement avec les pompes à membrane peut être réalisé avec de l'air comprimé si disponible.

Fonctionnement et entretien

Le principe de fonctionnement des pompes à membrane est simple et les pompes sont faciles à entretenir. Les pompes à membrane ont généralement moins de pièces que les autres pompes avec des éléments rotatifs et des roulements. Les Pompes à membrane à moteur auront des pièces d'usure mécaniques, mais les Pompes à membrane à commande pneumatique ou hydraulique n'ont pas de pièces d'usure en dehors de la membrane flexible qui est déplacée à travers une différence de pression entre le fluide pompé et le fluide d'actionnement. De nombreuses pompes à membrane sont conçues avec des vannes d'entrée et de sortie faisant partie intégrante de la pompe. Le fabricant doit être consulté pour déterminer la durée de vie prévue de la membrane et des pièces d'usure en fonction des conditions de service, du cycle de service et des fluides pompés.

Santé et sécurité

Les meilleures pratiques de sécurité doivent toujours être suivies autour de l'équipement mécanique. L'air comprimé et la puissance hydraulique peuvent réduire les risques électriques, mais peuvent toujours être dangereux ou mortels s'ils ne sont pas manipulés correctement. Lors du pompage de produits chimiques, un équipement de protection individuelle approprié doit être porté et les recommandations du fabricant doivent être suivies. Si des pompes entraînées par moteur sont utilisées, les risques potentiels pour la santé liés aux émissions du moteur doivent être évalués.

Coûts

Le coût des petites pompes à membrane dépend du matériau choisi. Pour les petits débits (< 5 L/sec), les prix se situent généralement entre plusieurs centaines et plusieurs milliers de dollars US. Les options standard en thermoplastique et en aluminium sont généralement moins chères, tandis que les composants thermoplastiques spécialisés ou les composants en alliage d'acier inoxydable sont généralement les plus chers. Les pompes en thermoplastique ou en aluminium peuvent être relativement abordables et résistantes par rapport aux autres options de pompage commerciales. Les options d'alimentation de la pompe doivent être prises en compte dans le coût. L'air comprimé fourni par un compresseur à gaz offre une flexibilité pour le pompage sans alimentation électrique, mais peut augmenter les coûts de fonctionnement par rapport aux options à moteur électrique.

Considérations sociales et environnementales

Les utilisateurs finaux d'un système d'approvisionnement en eau n'interagissent généralement pas avec ces pompes. La complexité du fonctionnement et de l'entretien du système doit être prise en compte, mais un personnel formé et compétent est toujours requis. Pour les Pompes à membrane simples et plus petites, comme la pompe manuelle Vergnet, une formation et des opérations de fonctionnement et d'entretien minimales seront nécessaires. Pour les pompes à moteur, les principales considérations environnementales concernent l'utilisation de consommables (lubrification, huile, produits chimiques) et de sources d'énergie. Un plan de confinement et d'élimination appropriés des consommables doit être mis en place. Pour les petits systèmes de pompage, l'énergie solaire ou les systèmes d'alimentation hybrides avec panneaux solaires sont réalisables et ont souvent un impact environnemental plus faible et une courte période de retour sur investissement.