ANALISA PENENTUAN KETINGGIAN KELUARAN AIR PADA POMPA HYDRAM Istianto Budhi Raharja ABSTRAK
Pompa hydram adalah pompa yang bekerja berdasarkan atas tekanan kerja katup yang ditekan oleh aliran air dari ketinggian tertentu sampai nilai pengeluaran air (output) yang melebihi dari permukaan awal. Pompa hydram merupakan pompa yang tidak mempergunakan tenaga listrik atau tenaga BBM, sehingga penggunaan dari pompa hydram dapat bekerja selama 24 jam tanpa memerlukan energy listrik. Pompa hydram sangat cocok dipergunakan untuk daerah yang mempunyai topografi yang sangat signifikan dan daerah yang jauh dari sumber air. Kata kunci : Pompa hidram, kapasitas aliran.
pembiayaan yang tidak sedikit. Serta kita ketahui
PENDAHULUAN
bahwa energy listrik di daerah yang berbukit tidak Pada daerah-daerah yang mempunyai topografi
diperlukan
Maka dengan ini dipergunakanlah pompa
sumber air yang dipergunakan untuk masyarakat,
hydram sebagai salah satu dari pompa/pemindah
hewan ternak, maupun tumbuhan. Masyarakat
cairan yang tidak memerlukan energy listrik dan
yang bertempat tinggal yang berada di atas bukit,
dapat bekerja selama mungkin/tidak terbatas
sangat sulit sekali mendapatkan sumber air bersih
dengan waktu.
ataupun
yang
beraneka
penggunaannya
ragam,
selalu tersedia cukup.
bagi
hewan
dan
Pompa Hydram adalah pompa siklus yang
tumbuhan yang dipelihara dan dirawat sebagai
memanfaatkan tekanan arus air sebagai sumber
bahan pokok maupun hiasan.
tenaga. Aliran air yang dapat dipergunakan adalah
Maka diperlukan alat pengangkut zat
sumber aliran air dari sungai, dam air ataupun
cair/pompa sebagai alat pemindah cairan ke
tempat yang dapat mengumpulkan air. Sumber air
daerah
perlu
yang telah dikumpulkan dalam satu tempat/titik,
diperhatikan pula bahwa dengan letak dan kondisi
maka dialirkan dengan pipa atau saluran yang
yang ada di daerah perbukitan, tidak sedikit biaya
langsung dihubungkan ke dalam pompa hydram.
atau energy yang sangat besar untuk memperoleh
Dengan tekanan dari aliran air tesebut ke dalam
sumber air yang diperlukan.
pompa hydram, maka air akan mengalir ke luar
Kita sangat mengerti sekali bahwa di daerah yang
menuju pada ketinggian yang diinginkan. Adapun
jauh dari jangkauan energy listrik dan juga
tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
yang
lebih
tinggi.
Namun
peralatan yang menghasilkan listrik memerlukan
49
1. Ingin mengetahui kapasitas aliran yang dihasilkan oleh pompa hydram.
Pegas (untuk mengatur aliran air yang dibuang dan di teruskan ke dalam pompa
2. Perbedaan tekanan antara tekanan cairan dari
hydram)
sumber dan keluaran . 3. Kecepatan aliran yang keluar dari pompa hydram
Stop watch (alat pengukur kecepatan, sebagai mengukur laju aliran air)
Gelas
aqua
(sebagai
takaran
untuk
mengukur laju aliran air) METODOLOGI PENELITIAN
Bahan yang digunakan dalam pengujian pompa hydram adalah sebagai berikut:
Waktu dan Tempat
Waktu dan tempat untuk dilaksanakan
Cara Kerja
pengujian pompa hydram, yaitu : pada tanggal 27
Dalam melakukan pengujian pada pompa
Februari 2012 bertempat di Kampus Politeknik
hydram, kami melakukan metode kerja adalah
Citra Widya Edukasi.
sebagai berikut : 1. Sediakan alat dan bahan
Alat dan Bahan
2. Masukan selang ke sumber air
Alat yang digunakan dalam pengujian
3. Pastikan air mengalir melalui selang
pompa hydram adalah sebagai berikut :
sepanjang 7 m dari sumber air
Selang (untuk mengaliri air ke dalam
4. Sambungkan selang tersebut dengan pipa
pompa hydram)
Pipa
paralon
paralon (untuk
penyambungan
panjang
3
m
dan
pompa hidram
Meteran (alat pengukur panjang selang
5. Sambungkan dengan selang berdiameter
dan pipa)
dengan
pasangkan alat yang digunakan sebagai
pompa hydram dan sumber air)
Air kolam (sumber tekanan)
0,7 m
Isolasi (untuk menutup bagian yang bocor
6. Lakukan percobaan penelitian dengan
dari pompa hydram)
pegas ditekan dan tanpa pegas ditekan 7. Catat data-data yang diperlukan pada saat penelitian berlangsung.
Adapun gambar skema dari proses pengujian pompa hydram adalah sebagai berikut:
Pompa hydram
h Sumber air
50
terendah sampai dengan ketinggian selang
HASIL DAN PEMBAHASAN
tertinggi. Adapun tabel tersebut dapat dilihat di Pengujian Tanpa Pegas ditekan
bawah ini :
Data hasil pengujian Pompa Hidram tanpa pegas ditekan dapat peroleh ketinggian selang Persamaan yang dipergunakan untuk memperoleh
Tabel 1. Hasil Pengujian Tanpa Pegas di tekan
kecepatan aliran fluida adalah sebagai berikut : Ketinggian (h) (meter)
25 cm 50 cm 75 cm 100 cm 118 cm
Kapasitas Debit Aliran (Q) (m3/s) 0.000024 0.000022 0.000016 0.000006 0
Luas Penampang (A) (m2)
Kecepatan Aliran Fluida (V) (m/s)
3.848E-07 3.848E-07 3.848E-07 3.848E-07 3.848E-07
62.37006237 57.17255717 41.58004158 15.59251559 0
𝑉 = 𝑄/𝐴 Dengan melakukan perhitungan dari data di atas maka dapat diperlihatkan gambar grafik antara ketinggian output air dengan kecepatan aliran, seperti terlihat pada grafik 1 di bawah ini.
80 60 Series3 40
Series2
20
Series1
0 25 cm
50 cm
75 cm
100 cm
118 cm
Grafik 1. Ketinggian Output Air VS Kecepatan Aliran Pengujian Pegas di tekan Data hasil penelitian Pompa Hydram dengan
pegas
ditekan
diperoleh
dari
dengan ketinggian selang tertinggi seperti yang
hasil
ada pada tabel berikut ini :
pengujian dari ketinggian selang terendah sampai Tabel 2. Tabel 1. Hasil Pengujian Pegas di tekan Ketinggian (h) (meter) 110 cm 120 cm 130 cm 140 cm 150 cm
Kapasitas Debit Aliran (Q) (m3/s) 0.00001 0.000009 0.000007 0.000004 0.000003
Luas Penampang (A) (m2) 3.848E-07 3.848E-07 3.848E-07 3.848E-07 3.848E-07 51
Kecepatan Aliran Fluida (V) (m/s) 25.98752599 23.38877339 18.19126819 10.3950104 7.796257796
Grafik hubungan antara kapasitas debit aliran (Q), luaspenampang (A), dan kecepatan aliran fluida (v) : 30 20
Kapasitas Debit Aliran (Q)
Luas Penampang (A)
10
Kecepatan Aliran Fluida (V) 0 110 cm
120 cm
130 cm
140 cm
150 cm
Grafik 2. Ketinggian Output Air VS Kecepatan Aliran
Perhitungan Tekanan Perhitungan tekanan pada pompa hydram adalah sebagai berikut : P=ρ.g.h Tabel 3. Tekanan Tanpa Pegas di Tekan Massa jenis air (ρ) (kg/m3) 1000 1000 1000 1000 1000
ketinggian (z) (meter) 0.25 0.50 0.75 1 1.18
Gaya gravitasi (g) (m/s2) 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81
kecepatan (v) (m/s) 62.37006237 57.17255717 41.58004158 15.59251559 0
Tekanan (N/m2) 33637.53119 33491.27859 28147.52079 17606.2578 11575.8
Grafik hubungan antara kecepatan (v) dengan tekanan (P) : 40000 30000 20000
kecepatan (v)
10000
tekanan (P)
0 1
2
3
4
Grafik 3. Tekanan Air VS Kecepatan Aliran
52
5
Tabel 4. Tekanan Pegas di Tekan Massa jenis air (ρ) (kg/m3) 1000 1000 1000 1000 1000
ketinggian (z) (meter) 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Gaya gravitasi (g) (m/s2) 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81
kecepatan (v) (m/s) 25.98752599 23.38877339 18.19126819 10.3950104 7.796257796
Tekanan (N/m2) 348446.7535 285289.3603 178214.1192 66762.1206 45105.8178
Grafik hubungan antara kecepatan (v) dengan tekanan (P) : 400000 300000 kecepatan (v)
200000
tekanan(P)
100000 0 1
2
3
4
5
Grafik 3. Tekanan Air VS Kecepatan Aliran yang berbeda ketinggian. Dimana perbedaan
Pembahasan 1. Pada percobaan saat pegas tidak ditekan.
ketinggian ini diambil dari ketinggian 25 cm
Pada percobaan ini, pegas tidak ditekan
di atas permukaan tanah, dan selanjutnya
naik turun. Aliran air yang berasal dari
ditambahkan terus menerus hingga 110 cm.
sumber mengalir turun ke posisi bawah
Dari pengamatan yang kami peroleh,
mengikuti dari pipa yang dipasangkan.
terdapat perbedaan yang sangat signifikan
Diameter pipa yang dipergunakan untuk
yaitu : pada saat ketinggian cairan keluaran
mengalirkan air dari sumber mempunyai
adalah 25 cm dari permukaan tanah (h), maka
ukuran ¾ inci (1,905 cm) yang akan melalui
kecepatan yang keluar dari selang transpan
selang sepanjang 5 meter dan pipa paralon
dengan diameter 7 mm menjadi 62 m/s.
sepanjang 5 meter. Kemudian pipa dan selang
Dengan menaikkan ketinggian sejumlah 25
tersebut di sambungkan ke dalam pompa
cm dari posisi awal, maka terjadi perubahan
hydram. Keluaran dari aliran pompa hydram
kecepatan aliran (V) yang signifikan.
mempergunakan selang transparan dengan
Semakin
tinggi
ketinggian
selang
ukuran diameter 7 mm. percobaan ini di
keluaran (discharge) maka kapasitas debit
amati beberapa saaat dan diberikan perlakuan
aliran akan semakin rendah, hal ini juga akan 53
berpengaruh pada kecepatan aliran air yang
Dari beberapa perbedaan ketinggian tersebut,
mengalir akan semakin rendah dimana luas
maka diperoleh kecepatan yang paling besar
penampang selang keluaran adalah tetap.
berada pada posisi 110 cm yaitu 25.9 m/s,
Pada ketinggian 110 cm air tidak mampu lagi
namun dari kapasitas debit aliran yang keluar
keluar dari selang, hal ini disebabkan karena
yang
tekanan yang terjadi sangat kecil sehingga air
ketinggian 120 cm dari permukaan tanah,
tidak mampu keluar dan kecepatan air
yaitu sebesar 0.000009 m3/s.
paling
besar
adalah
pada
posisi
mengalir adalah nol pada ketinggian tersebut.
Semakin tinggi ketinggian selang keluaran
Posisi ini adalah sama dengan posisi aliran
(discharge) maka kapasitas debit aliran akan
pada saat masuk dari sumber.
semakin
Dari sisi keluaran (kapasitas aliran yang
berpengaruh pada kecepatan aliran yang
terjadi) semakin bertambahnya ketinggian
mengalir akan semakin rendah dimana luas
yang dibuat oleh pengamat, maka semakin
penampang selang adalah tetap.
berkurang/kecil
yang
Pada ketinggian 110 cm air jika pegas tidak
diperoleh. Ini merupakan seteraan antara
ditekan maka air tidak akan keluar (posisi
hukum kontuniutas dari aliran yang terjadi
sama dengan aliran masuk dari sumber).
akan berbanding terbalik dengan kecepatan
Yang membedakan antara pegas ditekan
aliran.
dengan pegas tidak ditekan adalah pada
Factor lain yang menyebabkan terjadinya hal
percobaan pegas ditekan air akan dapat keluar
ini salah satunya adalah adanya sambungan
sampai dengan ketingggian 150 cm bahkan
pada pipa dan kebocoran pada pipa.
lebih. Apabila tidak ditekan maka air tidak
2. Pada percobaan saat pegas ditekan.
akan mampu keluar. Air mampu keluar
kapasitas
aliran
rendah,
hal
ini
juga
akan
Pada percobaan ini, pegas diatur untuk naik
karena adanya dorongan atau tekanan yang
turun secara teratur. Dalam proses pegas
diberikan terhadap pegas sehinggga pada saat
bergerak naik turun ke atas dan ke bawah
air mengalir, kemudian air akan tertekan dan
secara teratur, maka mengakibatkan adanya
naik terus hingga air keluar dari selang.
aliran yang ke luar secara teratur pula dari system di dalam pompa hydram. Dengan PENUTUP
keluarnya aliran air dari pergerakkan pegas, maka akan membuat tekanan yang akan dihasilkan
akan
semakin
besar
Dari hasil pengamatan yang dilakukan
pula.
maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
Pengamat melakukan perbedaan ketinggian
Hasil pengujian tanpa pegas ditekan akan
dengan mengubah ketinggian dari 110 cm,
menghasilkan ketinggian yang sama dengan
120 cm, 130 cm, 140 cm, 150 cm.
sumber aliran, yaitu : 110 cm dari permukaan
54
tanah, aliran air tidak keluar lagi dari selang transparan (output).
Hasil
pengujian
pengaturan
tekanan
Pada saat pengoperasiaan dan pengujian pompa hydram dilakukan, dipastikan tidak
dengan
melakukan
adanya kebocoran antara aliran dari sumber
pegas pada pompa
masuk sampai aliran keluar dari system
hydram membuat aliran air akan keluar
pompa hydram.
(output) melebihi dari aliran masuk dari
Perlu dilakukannya penambahan ketinggian
sumber air, yaitu 150 cm dari permukaan
pada proses saat pegas ditekan sampai aliran
tanah.
air tidak keluar lagi dari selang transparan
Dari hasil pengamatan yang dilakukan,
(output).
terdapat beberapa saran yang diberikan pada percobaan pompa hydra mini, yaitu :
DAFTAR PUSTAKA
Munson, Bruce R; Donald F. Young; Theodore H. Okiishi; Erlangga, Edisi Keempat, Jilid 1, Jakarta
Munson, Bruce R; Donald F. Young; Theodore H. Okiishi; Erlangga, Edisi Keempat, Jilid 2, Jakarta
Zemansky, Sear. Fisika untuk Universitas 1, Bina Cipta, Bandung, 1982.
http://mulyantogoblog.wordpress.com/2010/07/31/finalisasi-pemasangan-pompa-hydram/
55
