Fonctionnement d’une pompe à bras

Pompe à bras explication

Comment fonctionne une pompe à bras, et pourquoi est-elle limitée par cette hauteur de 10 mètres ? Tout simplement car une pompe à bras dépend totalement de la pression atmosphérique. Elle fonctionne en créant une dépression en haut de la colonne. La pression atmosphérique est alors plus forte en dehors du tuyau et pousse l’eau à monter, mais avec une limite de 10,3 mètres au niveau de la mer (au-delà, la pression atmosphérique est insuffisante car la force de pression de la colonne d’eau est supérieure). La hauteur limite atteinte est rarement de plus de 7 mètres car la dépression créée par la pompe est très faible et loin du vide parfait. En abaissant le bras de la pompe, le piston remonte et l’air sous le piston occupe un volume plus important : la pression diminue. La pression atmosphérique qui s’exerce en surface de la réserve d’eau est plus importante que la pression dans la pompe : elle force l’eau à remonter dans la colonne.

Fonctionnement d’une pompe à bras : quand on abaisse le bras

En abaissant le bras, une pression plus importante est créée au-dessus du piston : l’eau passe dans la partie supérieure et s’écoule à l’extérieur par débordement.

Fonctionnement d’une pompe à bras : quand on remonte le bras

Un système de clapet permet de forcer la circulation de l’eau dans le sens souhaité. Par exemple, si le clapet du bas n’était pas fermé quand on remonte le bras, l’eau passerait au-dessus du piston, mais redescendrait également dans la réserve d’eau. Le rendement d’une pompe à bras est relativement faible et une très petite quantité d’eau est sortie à chaque fois. Il ne faut pas que le piston dépasse la voie d’extraction de l’eau pour éviter que de l’air ne rentre dans la colonne. Ce n’est donc pas tout le volume d’eau de la pompe qui est extrait à chaque cycle, mais une petite partie de ce volume.

Comment faire si l’on veut monter de l’eau à plus de 10 mètres ?

Des immeubles de plus en plus élevés ont rapidement imposé la nécessité de monter de l’eau à des hauteurs supérieures à 10 mètres, que ce soit pour l’alimentation en eau courante, ou pour éteindre des incendies. Pour faire monter l’eau à des hauteurs plus importantes, il suffit d’appliquer une pression supérieure à celle de la pression atmosphérique. Les pompes modernes sont donc composées de deux parties : Une partie (l’aspiration) qui récupère l’eau grâce à la pression atmosphérique : la pompe doit être située à moins de 10 mètres au dessus de la surface pour que cette première étape fonctionne (les pompes sont même souvent immergées sous la surface) Une seconde partie (le refoulement), exerce une pression suffisante sur l’eau récupérée pour l’envoyer dans un second tuyau. La hauteur que pourra atteindre l’eau dépendra de la pression exercée.

Une pompe électrique permet de monter de l’eau à plus de 10 mètres

Pour que l’aspiration fonctionne il faut que la pression soit plus faible du côté de la pompe, et d’autant plus faible que la pompe est à une hauteur élevée au dessus du réservoir. Sans cette différence, la pression des deux côtés de l’aspiration serait celle de la pression atmosphérique et l’eau ne monterait pas dans le tuyau. C’est le rôle de l’amorceur : il fait le vide côté pompe et permet à l’aspiration de démarrer. Des systèmes encore plus simples existent : Il suffit de remplir d’eau le tuyau d’aspiration : seule la pression de l’eau sera alors à prendre en compte Ou bien immerger la pompe, et placer le bout du tuyau d’aspiration au dessus de la pompe : le poids de la colonne d’eau devient un atout avec cette solution car l’eau remplit le tuyau par gravité
Auteur : JD Touly Extrait de son livre "L'Univers dans quelques gouttes d'eau."