Bomba manual

La succión y la altura de elevación son consideraciones importantes al bombear fluidos. La succión es la distancia vertical entre el fluido a bombear y el centro de la bomba , mientras que la altura de elevación es la distancia vertical entre la bomba y el punto de descarga. ^{[ 5 ]} La profundidad desde la que una bomba manual puede succionar está limitada por la presión atmosférica a menos de siete metros. ^{[ 6 ]} La altura a la que una bomba manual puede elevar está determinada por la capacidad de la bomba y del operador para levantar el peso en la tubería de descarga. Por lo tanto, la misma bomba y el mismo operador podrán lograr una mayor altura de elevación con una tubería de menor diámetro que con una de mayor diámetro.

Además de su uso para extraer agua de acuíferos poco profundos para el suministro de agua, a finales del siglo XIX se desarrolló otra versión de la bomba de succión manual, con baja elevación y alto caudal, para su uso como bomba de sentina en barcos (para embarcaciones costeras más pequeñas) y como bomba para contratistas de obras. Se la conocía como bomba de diluvio. ^{[ 7 ]} Un fabricante que ilustró este producto desde finales de la década de 1880 hasta principios del siglo XX fue Goulds Manufacturing Co. ^{[ 8 ]}

Cuando sea necesario elevar el agua a una altura superior a aquella a la que una bomba de succión o elevación puede operar eficazmente (aproximadamente siete metros), o aumentar la presión para que salga con fuerza por una boquilla, como en una manguera contra incendios, se puede utilizar una bomba de presión. Al igual que una bomba de succión , en su versión manual requiere que un operario accione una manivela. La diferencia radica en que, una vez que el agua es aspirada a través de la válvula inferior (como resultado de elevar el pistón conectado a la manivela), su salida se produce a través de una tubería o boquilla en el lateral del cilindro principal. El agua, una vez que ha sido aspirada por encima de la válvula inferior y queda atrapada allí, es expulsada por la salida cuando el pistón o émbolo se empuja hacia abajo en la siguiente carrera. ^{[ 9 ]}

Un sifón, en su forma más simple, es un tubo doblado con un extremo colocado en el agua que se va a mover y el otro extremo en el recipiente que la recibe. El recipiente receptor debe estar a un nivel más bajo que el recipiente de suministro. ^{[ 10 ]} El agua siempre tenderá a encontrar su nivel más bajo. Utilizando este principio, se emplean bombas de bulbo muy simples, con válvulas de aleta en cada extremo, para vaciar bidones de combustible o agua en tanques. Una vez que el líquido llena lo suficiente el tubo, el fluido fluirá sin esfuerzo adicional desde el recipiente superior al inferior. Muchas bombas manuales permiten el paso del fluido a través de ellas en la dirección del flujo, y las bombas de diafragma son particularmente buenas para esto. De esta manera, cuando los niveles son correctos, se pueden vaciar grandes volúmenes de líquido, como en piscinas, con muy poco esfuerzo y sin un consumo de energía costoso.

Una bomba de cadena está hecha de una cadena sin fin que lleva una serie de discos que descienden al agua y luego ascienden dentro de un tubo, transportando una gran cantidad de agua. Son una tecnología de bombeo manual antigua y sencilla ^{[ 11 ].} En el siglo XVIII se usaban como bombas de sentina en los barcos. ^{[ 12 ].} Una bomba de cadena es un tipo de bomba de agua que usa una cadena para mover agua de un lugar a otro. Funciona según el principio de un bucle continuo de cadena que se mueve a través de una serie de piñones, con cubos acoplados que elevan el agua cuando la cadena pasa por el piñón superior y la descargan cuando la cadena llega al inferior. ^{[ 13 ].}

Las bombas manuales de acción directa cuentan con una varilla de bombeo que el usuario mueve hacia arriba y hacia abajo, descargando el agua. Son fáciles de instalar y mantener, pero su capacidad para elevar físicamente una columna de agua está limitada a 15 m. Ejemplos de bombas de acción directa son la bomba Canzee ^{[ 14 ]} y la bomba EMAS ^{[ 15 ] .}

Las bombas manuales para pozos profundos se utilizan para elevaciones de más de 15 m. El peso de la columna de agua es demasiado grande para levantarla directamente, por lo que se utiliza algún sistema de ventaja mecánica, como una palanca o un volante. Las bombas de gran elevación deben ser más fuertes y robustas para soportar las tensiones adicionales. La instalación, el mantenimiento y la reparación de las bombas manuales para pozos profundos son más complicados que los de otras bombas manuales. Teóricamente, una bomba manual para pozos profundos no tiene límite de profundidad para la extracción de agua. En la práctica, la profundidad está limitada por la fuerza física que una persona puede ejercer para levantar la columna de agua, que ronda los 30 m.

Las bombas de diafragma tienen la ventaja de bombear con relativa facilidad debido a la ausencia de varillas de tracción y son resistentes a la corrosión. Su desventaja radica en que requieren una longitud específica de tubería y diafragmas de goma de alta calidad, que son costosos y relativamente ineficientes debido al esfuerzo adicional necesario para deformarlos. Los diafragmas de goma eventualmente presentan fugas y deben reemplazarse. Dado que esto suele ser complicado y costoso, las bombas de diafragma que operan en zonas rurales pobres a menudo se abandonan una vez que el diafragma se desgasta.

Las bombas de cavidad progresiva constan de un rotor de hélice simple insertado en un estator de doble hélice. Al girar el rotor, los huecos del estator se desplazan hacia arriba a lo largo del eje de rotación. Estas bombas pueden tener mecanismos de engranajes complejos y su mantenimiento y reparación resultan difíciles para los técnicos locales. Una bomba de cuerda y arandela es un tipo de bomba manual de cavidad progresiva.

El rango de elevación de los diferentes tipos de bombas manuales se muestra a continuación: ^{[ 16 ] [ 17 ]}

VLOM, que significa Operación y Mantenimiento a Nivel de Aldea , es un término utilizado por primera vez durante el Proyecto de Bombas Manuales para el Abastecimiento de Agua Rural del PNUD y el Banco Mundial. Este proyecto se desarrolló entre 1981 y 1991 y estudió la disponibilidad y el mantenimiento de los sistemas de bombas manuales. Se analizaron 40 tipos de bombas manuales en laboratorios y el rendimiento de 2700 bombas manuales en campo. El estudio determinó que la estructura de mantenimiento centralizada era la causa de muchos problemas en los programas de bombas manuales y que el mantenimiento a nivel de aldea es el más adecuado. ^{[ 1 ]}

El concepto VLOM se aplicó inicialmente al hardware, con los siguientes objetivos: la posibilidad de mantenimiento por parte de trabajadores de la aldea, la fabricación de repuestos en el país para asegurar su disponibilidad, la durabilidad en el campo y la rentabilidad. Con el tiempo, se hizo mayor hincapié en la gestión del mantenimiento. Así, la "M" pasó a representar "gestión del mantenimiento". Por lo tanto, una mayor libertad de elección de la comunidad respecto al servicio, quién lo prestará y la responsabilidad financiera de la comunidad hacia los responsables del mantenimiento de la bomba han cobrado mayor importancia dentro del concepto VLOM. ^{[ 1 ]}

El Centro Suizo de Recursos y Consultoría para el Desarrollo, Skat, continúa trabajando en el diseño y la estructura de apoyo para el desarrollo de bombas manuales como sede de la Secretaría de la Red Rural de Abastecimiento de Agua (RWSN).

Un ejemplo de un proyecto financiado por el Banco que destaca muchos problemas de las bombas manuales es el Proyecto de Abastecimiento Rural de Malí de 1992. El proyecto llevó a aproximadamente 230 aldeas rurales propensas a períodos de sequía y a 228.000 personas al acceso a agua potable. ^{[ 19 ]} El proyecto es notable por su intento de transferir la responsabilidad del mantenimiento de las bombas a las propias aldeas. La complejidad de las bombas es un problema fundamental para todos los programas de este tipo, así como la calidad de las bombas dadas las altas demandas de una aldea. ^{[ 19 ]} Un estudio de 1994, también financiado por el Banco, sobre la durabilidad de las bombas manuales en África mostró que solo entre el 41 y el 51 por ciento de las bombas manuales seguían funcionando. ^{[ 19 ]} El Proyecto de Abastecimiento Rural de Malí afectó positivamente la longevidad de las bombas manuales al hacer lo siguiente: establecer depósitos locales de repuestos, capacitar a personas para el mantenimiento de las bombas, programar inspecciones por parte de funcionarios del proyecto, formar comités locales y reclutar voluntarios.

Se ha prestado mucha atención a los beneficios del uso de bombas manuales en países en desarrollo , en contraposición a los métodos más tradicionales. En comunidades que dependen del agua subterránea, a través de un pozo o perforación, el uso del sistema de cubo y cuerda presenta problemas higiénicos. Este sistema no es compatible con el uso de una losa de cobertura, que puede prevenir la contaminación del agua subterránea. Además, las manos sin lavar pueden contaminar el cubo y la cuerda. Las bombas manuales evitan estos problemas y, por lo tanto, son preferibles. ^{[ 1 ]} Sin embargo, los aldeanos no dejaron de usar los medios tradicionales para obtener agua durante este proyecto. Esto fue especialmente cierto cuando la lluvia les proporcionó fuentes de agua poco profundas. Estos pozos poco profundos solían ser más fáciles de acceder que los pozos con bombas manuales. Ante la opción de usar agua cercana a la superficie o desplazarse hasta las bombas manuales, muchos aldeanos optaron por la primera. ^{[ 19 ]}

Además, la contaminación animal y la mezcla de aguas subterráneas y superficiales fueron factores que contribuyeron a un saneamiento deficiente. ^{[ 19 ]} Otro problema que enfrentó el proyecto fue que las bombas solo podían proporcionar un máximo de 20 litros de agua por persona al día, lo que requería una distribución poco realista de la extracción de agua. ^{[ 19 ]} Además, muchos depósitos retiraron su apoyo una vez que se agotó el inventario donado, los contratos otorgados a los consultores finalmente se cerraron y el mantenimiento no se mantuvo a un alto nivel. ^{[ 19 ]} Un estudio de junio de 2008, realizado por el Banco Mundial , Revisión de la eficacia de los esquemas de suministro de agua rural en la India, mostró que aproximadamente el 45 por ciento de los proyectos de agua potable en zonas rurales se centraban en el mantenimiento correctivo en lugar del mantenimiento programado. Además, se informó que alrededor del 20% se encontraba en "negligencia grave o moderada en el mantenimiento". ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Que un proyecto para usar bombas manuales en un país en desarrollo sea una alternativa asequible depende, sin duda, de quién o qué organización lo financie. Sin embargo, el ejemplo de un proyecto de ayuda a Etiopía de 1992 ilustra el costo que supondría para los habitantes locales que se beneficiarían del proyecto. ^{[ 22 ]} Este ejemplo se refiere a comunidades rurales aisladas del sur rural.

Se importaron 165 bombas manuales Afridevs de la India. Cada una costó aproximadamente 700 dólares estadounidenses, incluyendo despacho de aduana, transporte e instalación. Estas bombas abastecen a unos 55 hogares cada una. En ese momento, el Banco Mundial estableció que el ingreso per cápita promedio en Etiopía era de 120 dólares. Una bomba manual, producida inicialmente por investigadores de la Universidad de Waterloo y luego perfeccionada en la Universidad de Malaya , se diseñó teniendo en cuenta el acceso local a las piezas. Se pueden usar materiales fácilmente disponibles, como una cuerda cubierta de grasa de pollo o un cinturón de cuero, para garantizar el mantenimiento. GOAZ Development vende estas bombas entre 160 y 300 dólares. Por lo tanto, el 11% del ingreso anual de una persona se destinaría al acceso a agua potable. Esto es más del doble del 5% que el Banco Mundial indicó como el monto máximo que debería pagar una familia. ^{[ 22 ]}