Hidram, Pompa Air tanpa Listrik dan BBM

Oleh: Pratomo, SP *)

Baru-baru ini ada iklan bantuan instalasi air bersih dan pompa air di Nusa Tenggara Timur dari program Corporate Social Responsibility (CSR) sebuah produsen air mineral ternama. Tampak seseorang memukul pemberat klep untuk menghidupkan pompa air. Itulah pompa hidram sebuah teknologi pompa air tanpa listrik dan BBM. Dengan semakin mahalnya bahan bakar, energi dan isu lingkungan membuat pompa Hidram semakin relevan.

---------------------

Sesuai hukum gravitasi, air selalu mengalir dari tempat tinggi menuju yang lebih tempat rendah. Sepertinya mustahil kalau harus menaikkan air dari sumber atau alirannya menuju tem­pat yang lebih tinggi, tanpa bantuan energi listrik atau bahan bakar minyak (BBM).

Tetapi apabila suatu ketika Anda ber­kun­jung ke perkebunan teh di Pur­wa­karta-Jawa Barat atau perkebunan jambu air di Singorojo, Kendal-Jawa Tengah, Anda akan melihat bagaimana air dialirkan dari sungai yang berada di hilir, naik mendaki perbu­kitan dengan selisih keting­gian hingga puluhan meter, yang berjarak ratusan meter, antara rumah pompa dengan tandon air di puncak bukit. Semua itu digerakkan oleh sebuah pompa, hebatnya lagi pompa itu tidak digerakkan oleh motor listrik atau motor bakar dengan BBM.

Pompa tersebut dinamakan pompa Hidram, berasal dari kata Hydraulic Ram Pump, bisa diartikan pompa air dengan tenaga hantaman air. Di Indonesia pompa ini sebenarnya sudah ada sejak jaman pen­ja­jahan Belanda, namun kurangnya pera­wat­an dan edukasi membuat pompa ini tidak lestari. Ditambah jaman dulu sumber air masih sangat banyak, sungai masih lan­car mengalir dengan debit besar, tanahnya masih subur dengan humus, hutan masih lebat belum gundul, tanahnya belum erosi hingga mendangkalkan sungai. Tetapi keadaan sekarang adalah kebalikan semua itu, membuat pompa Hidram tampil lagi sebagai solusi.

Dari berbagai sumber, pompa Hidram ada yang menyatakan berasal dari Peran­cis, digunakan untuk menaikkan air ke atas kastil-kastil. Ada juga sumber mengatakan berasal dari Tiongkok untuk mengairi tanah pertanian di bukit-bukit. Prinsip kerja Hidram adalah pemanfaatan gravitasi dimana akan menciptakan energi dari hantaman air yang menabrak faksi air lainnya untuk mendorong ke tempat yang lebih tinggi. Untuk mendapatkan energi potensial dari hantaman air diperlukan syarat utama yaitu harus ada terjunan air yang dialirkan melalui pipa dengan beda tinggi -elevasi- dengan pompa Hidram minimal 1 meter.

Syarat utama kedua adalah sumber air harus kontunyu dengan  debit minimal 7 liter per menit (Widarto, 2000). Besarnya debit pemompaan dapat dihitung dengan rumus Q2 = Q1 x H1 : H2 x j. Dimana Q2 adalah debit air yang dipompakan (liter/menit), Q1 adalah debit air yang masuk pompa (liter/menit), H1 adalah tinggi terjunan dalam meter, H2 adalah tinggi pemompaan dalam meter dan j adalah efisiensi pompa yaitu 0,5 -0,75. Dalam prakteknya diperoleh perbandingan tinggi terjunan dan tinggi pengangkatan air sebesar 1:6, akan menghasilkan debit pemompaan sebesar 1/3 dari debit air yang masuk ke pompa, sedang 2/3 debit air akan keluar melalui klep pembuangan setelah memberikan tenaga hantaman.

Mekanisme Hidram

Prinsip kerja dari pompa Hidram dapat dilihat dari gambar irisan pompa dapat dilihat bahwa bagian kunci dari Hidram adalah dua buah klep, yaitu: klep pem­buangan dan klep penghisap. Air masuk dari terjunan melalui pipa A, klep pem­buangan terbuka sedangkan klep peng­hisap tertutup. Air yang masuk memenuhi rumah pompa mendorong ke atas klep pembuangan hingga menutup. Dengan tertutupnya klep pembuangan meng­akibatkan seluruh dorongan air menekan dan membuka klep penghisap dan air masuk memenuhi ruang dalam tabung kom­presi di atas klep penghisap. Pada volume tertentu pengisian air dalam tabung kompresi optimal, massa air dan udara dalam tabung kompresi akan mene­kan klep penghisap untuk menutup kem­bali, pada saat yang bersamaan sebagian air keluar melalui pipa B. Dengan tertutup­nya kedua klep, maka aliran air dalam rumah pompa berbalik berlawanan dengan aliran air ma­suk, diikuti dengan turunnya klep pembu­angan karena arah tekanan air tidak lagi ke klep pembuangan tetapi berbalik ke arah pipa input A. Nah, disinilah hantaman -ram- palu air (water hammer) itu terjadi, dimana air dengan tenaga gravitasi dari terjunan menghantam arus balik tadi, 2/3 debit keluar lubang pembuangan, semen­tara yang 1/3 debit mendorong klep penghisap masuk ke dalam tabung pompa sekaligus men­dorong air yang ada dalam tabung pompa untuk keluar melaui pipa output B. Begi­tulah energi hantaman yang ber­ulang-ulang mengalirkan air ke tempat yang lebih tinggi.



Tertutup dan terbukanya kedua klep secara bergantian menimbulkan bunyi "dek-dok", suara "dek" adalah tertu­tupnya klep penghisap yang membentur rumah klep, sementara suara "dok" adalah tertutupnya klep pembuangan yang juga membentur rumah klep. Hingga masya­rakat sekitar sering menyebut Hidram dengan sebutan pompa "dek-dok" atau pompa "jedhok-jedhok".

Selain dua syarat utama tadi, pem­buatan pompa Hidram perlu memper­hatikan perbandingan tinggi terjunan dan tinggi pemompaan air yaitu 1:5. Tiap beda tinggi terjunan 1 meter akan mampu memompa air setinggi 5 meter dari rumah pompa ke tempat tandon air. Jadi bukan hal yang mustahil ketika beda tinggi terjun­an air 12 meter di perkebunan teh mampu memompa air hingga ketinggian lebih dari 50 meter dengan jarak lebih dari 500 meter.

Hal kedua yang perlu diperhatikan adalah penyesuaian diameter pompa dengan debit air. Untuk mengoptimalkan tekanan semakin besar debit air, diameter pompa semakin besar pula. Berikut ini tabel diameter pompa dan debit air :



Beberapa permasahan yang mungkin timbul dalam pengoperasian pompa hidram antara lain:

1.      Klep pembuangan tidak dapat naik atau menutup, disebabkan beban klep terlalu berat atau debit air yang masuk pompa kurang. Dapat diatasi dengan mengurangi beban atau memperdek as klep pembuangan.

2.      Klep pembuangan tidak mau turun atau membuka, karena beban klep terlalu ringan, jadi bisa diatasi dengan menambah beban klep atau mem­perpanjang as klep pembuangan.

3.      Tinggi pemompaan di bawah rasio rumus, yaitu setiap terjunan 1 meter dapat menaikkan setinggi 5 meter. Penyebab pertama adalah terjadinya kebocoran atau tidak rapatnya klep. Penyebab kedua rasio diameter pipa input dibanding pipa output lebih besar dari 1 berbanding 0,5. Dapat diatasi dengan memeriksa dan mem­perbaiki klep atau mengurangi diameter pipa output. Penyebab ketiga adalah terlalu banyaknya hambatan pada pipa output menuju baktandon, berupa banyaknya belokan pipa. Agar hal tersebut tidak terjadi, pada saat instalasi pipa sedapat mungkin dikurangi lekukan atau belokan pipa menuju tandon.

Kunci keawetan dan operasional pompa hidram adalah perawatan rutin, mengingat sumber air yang dipergunakan mengalir pada saluran umum yaitu: sungai, saluran irigasi atau mata air. Selain harus menjaga air yang mengalir terbebas kototan/sampah dengan cara membuat saringan, dipakainya sumber air umum tersebut membuat debit air berubah-ubah, fluk­tuatif, yang bisa menyebabkan klep pembuangan berhenti bekerja -membuka-metutup. Cara membuat klep pembuangan bekerja lagi adalah dengan cara pemukul as klep dengan balok kayu seperti dalam iklan CSR bantuan air bersih produsen air mineral ternama tadi.

Manfaat Hidram

Manfaat Hidram yang paling signifikan adalah efisiensi biaya untuk membeli energi seperti listrik atau BBM. Dengan berfungsinya Hidram maka lahan-la­han yang dulunya tidak terjangkau irigasi dapat dipergunakan untuk budidaya tanaman. Da­pat pula dipergunakan sebagai penyuplai air kebutuhan industri dan rumah tangga termasuk air minum dengan menggunakan filtrasi. Usaha perikanan dan peternakan juga akan sangat terbantu dengan adanya aliran air. Dengan sedikit memodifikasi, aliran air dalam pompa hidram juga dapat berfungsi menggerakkan turbin generator.



Dalam tataran yang lebih makro, dengan semakin banyak pompa hidram dioperasikan, dapat mengurangi resiko banjir. Kemudian dengan semakin mera­tanya penggunaan air, maka tanaman keras di perbukitan akan lebih mudah tumbuh, ini berarti konservasi lahan dan air tanah juga semakin terjaga, ditambah dengan manfaat berkurangnya tanah longsor dan erosi di perbukitan yang semakin rimbun tanaman keras.

Analisa biaya pembuatan pompa Hidram 1,5 inch menghabiskan biaya Rp 1,5 juta, sedang untuk pompa 4 inch memerlukan biaya Rp 3,5 juta. Apabila kita mempunyai bakat teknik dapat merakit pompa hidram sendiri, namun apabila tidak bengkel lokalpun tidak akan kesulitan meralisasikan pompa Hidram. Bahan klep yang dipergunakan tidak perlu klep bikinan pabrik tapi dengan sedikit kete­litian kita dapat mempergunakan karet ban dalam untuk klep, baik klep pembuangan atau klep penghisap. Spesifikasi material, pola lengkap dan cara pembuatan pompa Hidram bisa didapatkan di Fakultas Teknik Universitas Sultan Agung Semarang, Lembaga Pengabdian Masyarakat Universitas Gajah Mada (LPM-UGM) dan Per­kebunan Cengkeh Zanzibar Semarang.

Akhir kata, pengembangan ide-ide dan teknologi tepat guna menjadi sangat berarti di tengah krisis energi yang menghadang masa depan dunia. Peng­gunaan energi yang tidak bisa diper­baharui sedapat menjadi pilihan terakhir dalam memenuhi kebutuhan dalam akti­vitas-aktivitas kehidupan kita. (*)

• Penulis adalah mahasiswa Program Magister Teknologi Pangan Unika Sugijapranata dan bekerja sebagai Sekretaris Eksekutif, Yayasan Obor Tani.

DAFTAR PUSTAKA

Widarto, L. & FX. Sudarto C. Ph. (2000). Teknologi Tepat Guna: Membuat Pompa Hidram. Kanisius. Yogyakarta.

Leonardo, El.. (2002). Design and Construction of a Hydraulic Ram Pump.Universitas of Nigeria. Nigeria.

Crowley, C.A. (August 1937). "Hydraulic rams furnish water supply to country homes". Popular Mechanics: 306-311.

Crowley, C.A. (September 1937). "Hydraulic rams furnish water supply to country homes". Popular Mechanics: 437-477.

Toothe v. Bryce, 25 Atlantic Reporter , pp. 182-190 .

Iversen, H.W. (June 1975). "An analysis of the hydraulic ram". Journal of Fluids Engineering: 191-196.

Hydraulic Ram: Fixing & Working. Spons' Workshop Receipts. vol II. London: Spon. 1921. pp. 457-465