Introduzione: La Pompa Manuale per Acqua
Le pompe manuali sono un tipo di pompa volumetrica positiva azionata manualmente. Sono comuni in molte aree rurali prive di connessioni idriche. Le pompe manuali sono progettate in modo semplice e robusto, richiedono poca manutenzione e sono facili da usare, il che ne ha favorito la diffusione globale.
Pompa Manuale
Storia della Pompa Manuale
L'invenzione della pompa a pistone manuale risale all'Europa del 1400. Nei secoli successivi, la maggior parte dei villaggi, città e metropoli ottenne accesso a una fornitura d'acqua affidabile tramite una pompa manuale o un tradizionale pozzo d'acqua. Le pompe manuali venivano solitamente installate su pozzi d'acqua esistenti, migliorando l'infrastruttura esistente piuttosto che crearne una nuova.
Diagramma della Pompa a Pistone Medievale
Poiché le pompe manuali erano spesso installate vicino al centro di una comunità per facilitare l'accesso ai residenti, venivano spesso chiamate ‘pompe parrocchiali’; questo perché le chiese e le parrocchie erano il punto di incontro locale nella maggior parte delle comunità, quindi aveva senso installare pompe d'acqua nelle vicinanze. Un altro nome ampiamente usato per questo tipo di pompa da pozzo è ‘pompa a brocca’.
Pompa Manuale / Pompa Parrocchiale / Pompa a Brocca
Contaminazione dell'acqua da una pompa manuale (o qualsiasi fonte d'acqua da pozzo) è possibile perché l'acqua viene prelevata dal suolo. Il colera è uno di quei batteri che può diffondersi attraverso il consumo di acqua contaminata. John Snow dimostrò la diffusione del colera attraverso l'acqua dopo un'epidemia nel 1854 a Broad Street, Londra. Sospettando che l'acqua contaminata fosse la fonte dell'epidemia, rimosse la maniglia dalla pompa d'acqua locale e il numero di casi di colera diminuì poco dopo. Grazie alla sua corretta supposizione e al metodo con cui ci arrivò, John Snow è oggi considerato il fondatore dell'Epidemiologia (lo studio di come batteri e virus si verificano e si diffondono).
John Snow – il fondatore dell'Epidemiologia
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Componenti della Pompa Manuale
Una pompa manuale è composta da relativamente pochi componenti, che di solito includono quelli elencati di seguito, ma il numero e il tipo di componenti dipendono dal design individuale della pompa.
Ingresso di Aspirazione – un lungo tubo cavo che collega il cilindro della pompa alla fonte d'acqua.
Cilindro – un cilindro cavo che racchiude il pistone, la valvola di fondo e la valvola del pistone.
Scarico – un tubo cavo che consente all'acqua di fluire dal cilindro al punto di consumo.
Pistone – un assemblaggio che consente l'installazione di una valvola di non ritorno e di una gabbia di ritenzione.
Asta del Pistone – una barra di metallo solido che collega il pistone alla maniglia/leva.
Maniglia/Leva – utilizzata per dare all'operatore un vantaggio meccanico; a volte chiamata ‘asta di forza’.
Valvola di Fondo – una valvola di non ritorno situata alla base del cilindro.
Componenti della Pompa Manuale
Teoria del Funzionamento della Pompa Manuale
Lo scopo di una pompa manuale da pozzo è sollevare un fluido da un livello inferiore a un livello superiore, in modo sicuro ed efficiente. Il vantaggio meccanico ottenuto utilizzando la maniglia/leva della pompa manuale dipende dalla forza dell'utente e dalla lunghezza della maniglia; questo può essere spiegato osservando il calcolo del momento di una forza:
Momento = Forza x Distanza
M = F.d
Dove:
Momento = effetto rotante di una forza attorno a un punto di rotazione.
Forza = forza applicata dall'operatore.
Distanza = distanza dal punto di rotazione.
Meccanica della Pompa Manuale
Aumentare la lunghezza della maniglia aumenta la distanza dal punto di rotazione e quindi il momento risultante. Aumentare la forza applicata aumenta anche il momento. Si noti che è possibile aumentare il momento applicato aumentando la distanza dalla quale la forza viene applicata rispetto al punto di rotazione; questo può essere visto nei seguenti due esempi:
Esempio 1 – più forza applicata più vicino al punto di rotazione.
Forza (F) = 10
Distanza (D) = 5
Momento (M) = Forza.Distanza
Momento (M) = 10 x 5 = 50
Esempio 2 – meno forza applicata più lontano dal punto di rotazione.
Forza (F) = 5
Distanza (D) = 10
Momento (M) = Forza.Distanza
Momento (M) = 5 x 10 = 50
Si noti che il momento risultante della forza è uguale per entrambi gli esempi. Si può vedere che una maniglia più lunga offrirebbe un maggiore vantaggio meccanico se la forza viene mantenuta costante (non viene cambiata). In termini pratici, ciò significa che una maniglia più lunga consentirà a persone più deboli di azionare la pompa perché è richiesta meno forza (forza) per ottenere un dato momento di forza.
Nota – gli esempi non usano unità, sebbene la forza sia solitamente espressa in newton (N), distanza in metri (m), e momento in newton metri (Nm). Le unità utilizzate dipendono dall'uso di unità standard (unità SI) o unità imperiali (libbre, pollici ecc.).
Spiegazione Semplice: Funzionamento delle Pompe Manuali
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Le pompe volumetriche positive devono essere adescate prima che il fluido di processo possa essere pompato. Il termine ‘adescamento’ si riferisce alla rimozione dell'aria dal sistema per consentire il flusso del fluido di processo. Quando si parla di una pompa manuale da pozzo, l'aria viene rimossa dal sistema e sostituita dall'acqua.
L'acqua viene aspirata nel cilindro quando la leva della pompa viene premuta verso il basso. Premendo la leva della pompa verso il basso, il pistone si muove verso l'alto e la valvola di fondo si apre; la valvola di non ritorno del pistone è chiusa mentre il pistone si muove verso l'alto.
Una volta che il pistone ha raggiunto il suo punto più alto di transito, l'operatore tira la leva della pompa verso l'alto. Tirando la leva della pompa verso l'alto, il pistone si muove verso il basso e la valvola di fondo si chiude; la valvola di non ritorno del pistone è aperta mentre il pistone si muove verso il basso. Il risultato di questo movimento è che l'acqua dalla parte inferiore della valvola di non ritorno del pistone viene spostata verso la parte superiore della valvola di non ritorno del pistone. Quando il pistone si muove nuovamente verso l'alto, sposta anche l'acqua che ora si trova sulla sua parte superiore.
Ripetendo questo movimento di spinta e trazione sulla leva della pompa manuale, si ottiene l'aspirazione di più liquido nel cilindro e il livello dell'acqua all'interno del cilindro aumenta. Man mano che il livello dell'acqua aumenta, raggiunge l'altezza del tubo di scarico e inizia a fluire fuori dalla pompa.
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Risorse Aggiuntive
https://en.wikipedia.org/wiki/Hand_pump
https://innovationdiscoveries.space/water-hand-pump-parts-types-working-principle
https://engineeringinsider.org/water-hand-pump-parts-types-working