De waterram is een pomp die waterkracht gebruikt om te kunnen pompen. Een ram kan bijvoorbeeld in een rivier met een klein waterverval gebruikt worden om water naar grotere hoogtes te pompen voor bijvoorbeeld huishoudelijk gebruik en irrigatie. Het principe is dat stromend water in een buis plotseling tot stilstand wordt gebracht door een klep te sluiten. De kinetische energie van het water wordt gebruikt om een beetje water tot een veel grotere hoogte op te pompen, tot wel dertig keer hoger.

In de figuren rechts wordt het principe in detail uitgelegd. De ingang van de waterram is links. Deze ingang is verbonden aan een buis van zo’n 10 meter lang, waarin van een hoger gelegen punt water stroomt, bijvoorbeeld van een hoger punt van een beek. Dit kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd door een kleine dam in een rivier aan te leggen, of een aftakkingskanaaltje te graven langs de oever.

Werking

Als de klep aan rechterkant zich opent, begint het water uit de buis het huis van de waterram in te stromen, en stroomt door de klep rechts weer naar buiten. De snelheid van het water in de buis neemt snel toe, todat het water zo snel stroomt dat de klep rechts wordt opgetilt zich sluit. Hierdoor sluit het stromende water zijn eigen uitgang af.

Het water wat in de buis nog in beweging was, veroorzaakt nu een hoge druk in de waterram. Deze overdruk is vergelijk met de situatie wanneer je thuis de kraan snel dichtdraait. Ook dan is ‘opeens’ de uitgang dicht, maar het water komt nog aangestroomd. Je hoort een luide “toink” in de waterleiding. Dit heet wel de “waterhamer”, en hieraan dankt de waterram zijn naam. In de waterram wordt deze waterhamer nuttig gebruikt: met de overdruk wordt de terugslagklep boven geopend.

De terugslagklep leidt naar een luchtkamer, met daaraan verbonden de opvoerbuis, die het water naar boven transporteert. Een beetje water stroomt de luchtkamer en de opvoerbuis in. De functie van de luchtkamer is om de waterstroom gelijkmatiger te maken. Tijdens de korte tijd dat de terugslagklep is geopend en water de luchtkamer binnenstroomt, wordt de lucht samengedrukt. Als de terugslagklep zich weer sluit, perst de samengedrukte lucht het water omhoog door de opvoerbuis.

Als het water in de opvoerbuis bijna tot stilstand komt, verdwijnt de overdruk en sluit de terugslagklep zich. Dit hele proces duur maar een fractie van een seconde. In de laatste fase van het proces zijn zowel de terugslagklep als de uitlaatklep gesloten. Het water, dat nog steeds een beetje in beweging is, heeft nu geen enkele uitweg meer, en ‘stuitert’ als het ware terug. Daardoor ontstaat korte tijd een onderdruk in het pomphuis, waardoor de uitlaatklep zich weer opent. Daarna herhaalt het hele proces zich weer. Dit gebeurt zo’n 1 à 2 keer per seconde.

Een belangrijk voordeel van een waterram is dat hij uit zichzelf volledig automatisch werkt, zolang er maar water wordt toegevoerd. In de praktijk zijn er veel toepassingen bekend, waarin rammen jarenlang zonder storingen non-stop hebben gewerkt. Moderne typen waterram, zoals die gemaakt door AIDFI in de Filippijnen (door de Nederlandse ingenieur Auke Idzenga) zijn zo gemaakt dat het onderhoud gemakkelijk en goedkoop is. Zo wordt voor het enige bewegende onderdeel, in de uitlaatklep, een deurscharnier gebruikt.