Une pompe à piston pour puits profond est une pompe à déplacement positif qui déplace une quantité fixe d'eau par cycle. L'eau est soulevée à des profondeurs allant jusqu'à 90 mètres à l'aide de leviers ou d'engrenages supplémentaires. La pompe est rarement adaptée dans la phase aiguë d'une urgence et est plutôt meilleure pour l'approvisionnement en eau à long terme dans les zones rurales à faible densité de population.

La plupart des pompes à piston pour puits profonds sont des pompes à levier à commande manuelle, bien que des conceptions à volant d'inertie existent également. Ces pompes fonctionnent à l'aide d'un mouvement alternatif grâce à une connexion du levier ou de l'engrenage via des tiges de pompe, à un piston dans un cylindre situé sous l'eau. Ici, la présence de clapets anti-retour assure l'évacuation de l'eau dans la conduite montante.

Considérations sur la conception

Lors du pompage à plus de 15 mètres de profondeur, le poids des tiges de pompe et de la colonne d'eau devient trop important pour être soulevé directement, une forme supplémentaire d'avantage mécanique est donc nécessaire pour faciliter le levage de la colonne d'eau. C'est la principale caractéristique des pompes manuelles pour puits profonds. Pour des profondeurs allant jusqu'à 45 mètres, des leviers mécaniques sont généralement inclus dans la conception (par exemple, les pompes India Mark ou la conception Afridev), tandis que pour des profondeurs allant jusqu'à 90 mètres, des mécanismes d'engrenage (par exemple, une pompe Duba Tropic) ou un contrepoids robuste des systèmes à levier (par exemple, India Mark Deepwell) sont utilisés, tous deux en conjonction avec des vérins conçus pour des pressions plus élevées. Les Pompes à piston pour puits profonds peuvent être utilisées pour les eaux souterraines moins profondes, mais certaines conceptions reposent sur le poids des tiges de pompe pour la course descendante (par exemple, les pompes India Mark) et peuvent donc ne pas fonctionner aussi bien. Les débits ont tendance à varier entre 600 et 900 L/heure à 40 mètres de profondeur pour les pompes à levier conventionnelles, selon la conception, ce qui est quelque peu réduit pour des profondeurs allant jusqu'à 95 mètres. Ces pompes fonctionnent à l'aide d'un piston alternatif dans un cylindre. Les cylindres peuvent être plus gros que la conduite montante (le retrait d'un piston ou d'un clapet de pied nécessite donc de retirer tout le tuyau principal ascendant, par exemple, avec l'India Mark 2), ou peuvent avoir une conception à toit ouvert (où le retrait du piston/soupape est possible tout en gardant la conduite montante en place, par exemple, avec l'India Mark 3, Afridev ou Blue Pump). Dans ce dernier cas, la conduite montante doit avoir un diamètre suffisamment important pour le passage du piston et du clapet de pied, ce qui peut augmenter le poids du tuyau. Cela a été résolu en utilisant un tuyau en plastique pour la conduite montante (par exemple, la pompe India Mark 3 ou Afridev) et en doublant le tubage pour qu'il serve de conduite montante (par exemple, Blue Pump pour un nouveau forage).

Matériaux

Les matériaux nécessaires comprennent la tête de pompe, le levier ou le mécanisme d'engrenage, la colonne montante (peut être en plastique), les tiges de pompage (parfois en acier inoxydable) reliées à un piston avec un clapet anti-retour dans un cylindre avec clapet de pied. Ce type de pompe a tendance à être produit sur quelques sites de production dans quelques pays et exporté, bien qu'il y ait eu quelques tentatives de production locale.

Applicabilité

Même si les Pompes à piston pour puits profonds desservent un plus grand nombre d'utilisateurs que les autres pompes manuelles, elles sont toujours plus adaptées pour fournir de l'eau potable aux communautés rurales avec moins d'utilisateurs par pompe plutôt que pour les situations d'urgence et/ou les milieux urbains avec des populations denses où l'extraction manuelle de l'eau à partir d'une seule source partagée peut ne pas répondre à la demande de volume (voir S.8 ). Il est également indispensable, dans la mesure du possible, d'introduire des modèles de pompes déjà utilisés et pour lesquels un marché de pièces détachées existe.

Fonctionnement et entretien

Le fonctionnement et l'entretien peuvent être exigeants pour les pompes à piston pour puits profonds car elles sont conçues pour de plus grandes profondeurs, nécessitant une construction de pompe plus robuste qui ajoute plus de poids, ce qui nécessite à son tour l'utilisation d'équipements de levage pour charges lourdes. Une plus grande profondeur signifie également que plus d'équipement doit être extrait pendant l’entretien, ce qui nécessite plus de temps et de compétences. Les pièces mobiles, telles que les leviers ou les engrenages, nécessitent également un entretien et un remplacement plus réguliers. Dans certains contextes où les pompes sont fortement sollicitées, des pannes peuvent être attendues tous les trois à quatre mois (par exemple, pour les pompes India Mark et Duba), voire mensuellement (par exemple, pour Afridev). Certaines pompes, cependant, visent à prolonger la fonctionnalité entre les pannes (12 à 36 mois pour la Blue Pump).

Étant donné que l'entretien sera nécessaire à un moment donné pour chaque type de pompe, certains aspects d'une pompe peuvent faciliter cet entretien. Une conception qui nécessite moins d'outils pour les procédures d’entretien peut aider (par exemple, Afridev), et si la conduite montante n'a pas besoin d'être retirée pour atteindre le piston, le clapet de pied ou le cylindre, le processus est plus facile (par exemple, Afridev, India Mark 3 et Blue Pump). Le plastique ou le métal peuvent être utilisés pour la conduite montante, tandis que le métal est utilisé pour les tiges de pompage, les pistons et les ensembles de cylindres. Lorsque des composants métalliques sont utilisés avec des eaux souterraines dont le pH est de 6,5 ou moins, la corrosion est probable. Cela signifie un remplacement plus fréquent des pièces affectées, en particulier des tiges et des tuyaux de pompe, bien que les dommages puissent être atténués en utilisant de l'acier inoxydable pour les tiges ou le cylindre de pompage (par exemple, Blue Pump) et des tuyaux ascendants en plastique lorsque cela est possible (par exemple, Afridev, Blue Pump, Inde Mark 3), bien que cela puisse également augmenter le coût. La fréquence des opérations de fonctionnement et d'entretien dépend également de la qualité des pièces de rechange locales, qui peuvent être médiocres même lorsqu'une conception de pompe a été standardisée. A cela s'ajoute le fait que les pompes ne sont pas entretenues comme elles devraient l'être, généralement pour diverses raisons distinctes de la conception technique de la pompe (voir S.8 ). Une approche pour résoudre ce problème, qui a été essayée pour Blue Pumps, a été d'employer des mécaniciens de réparation régionaux professionnels pour effectuer les réparations plutôt que les communautés.

Santé et sécurité

Un problème de santé peut être le surmenage, même lorsque les pompes ont un avantage mécanique. La qualité chimique de l'eau peut devenir un problème avec certaines pompes métalliques. Lorsque les eaux souterraines ont un pH de 6,5 ou moins, la solubilité du fer des tuyaux est de plus en plus probable et peut entraîner un risque indirect pour la santé, et le plomb peut s'échapper de certaines soudures et raccords, quel que soit le pH (voir A.2 ).

Coûts

Les coûts d'investissement de la Pompe à piston pour puits profonds peuvent varier considérablement. Pour des profondeurs de 50 mètres, les coûts varient de moins de 1 000 USD à 5 000 USD. Les coûts de réparation et d'entretien courants se situent généralement entre 60 et 150 USD par an et par point d'eau, ce qui est plus élevé que pour les pompes de puits moins profonds. Les coûts par pompe peuvent être beaucoup plus élevés (300 à 600 USD) lorsque la maintenance est effectuée de manière centralisée et que les pompes sont distantes.

Considérations sociales et environnementales

Généralement, ces types de pompes sont bien acceptés et répondent aux besoins des utilisateurs. Comme la plupart de ces pompes sont actionnées manuellement, elles représentent une option d'extraction d'eau respectueuse de l'environnement avec un risque limité de surexploitation de la source d'eau utilisée pour le pompage.