PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

DEBIT HASIL POMPA HIDRAM PVC 3 INCI PADA TINGGI OUTPUT 3,8m, 4,8m DAN 5,8m DENGAN VARIASI TINGGI INPUT, BERAT BEBAN KATUP LIMBAH, DAN PANJANG LANGKAH

SKRIPSI Untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai gelar Sarjana Teknik Mesin

Diajukan oleh : Peter Pra Aditya 105214021

PRODI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015

i


THE DISCHARGE RESULT OF THE 3 INCHES PVC HYDRAULIC RAM PUMP ON THE HEAD OUTPUT OF 3,8 m, 4,8 m, 5,8 m WITH THE VARIATION OF HEAD INPUT, LENGTH OF STRIDE WASTE VALVE AND LOAD OF WASTE VALVE THESIS Presented as partial fulfillment of the requirements to obtain Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

Presented by: Peter Pra Aditya 105214021

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2015

ii


iii


iv


v


vi


INTISARI Air adalah salah satu faktor penting bagi kehidupan manusia untuk kebutuhan sehari-hari, baik di rumah, perkebunan, pertanian maupun di peternakan. pompa hidram adalah salah satu alat yang tepat untuk permasalahan ini. Pompa hidram digunakan untuk mengangkat air dari suatu tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi dengan memanfaatkan energi potensial yang dimiliki oleh sumber air yang akan dialirkan. Pompa hidram mempunyai beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan jenis pompa yang lain, yaitu tidak membutuhkan energi listrik atau bahan bakar, tidak membutuhkan pelumasan, biaya pembuatan dan pemeliharaannya relatif murah dan pembuatannnya cukup mudah. Pada penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh tinggi output terhadap debit hasil pompa hidram dengan variasi panjang langkah katup buang, beban katup buang, dan tinggi input yang berbeda. Dalam penelitian ini pompa hidram yang dipakai memiliki badan pompa berukuran 3inci berbahan PVC. Pompa hidram memiliki panjang langkah 1 cm, 1,5 cm, dan 2 cm sedangkan pemberat menggunakan beban 500 gram, 650 gram, dan 800 gram. Tinggi outputnya 3,8 meter, 4,8 meter, dan 5,8 meter. Pada penelitian ini panjang langkah katup buang, beban katup buang dan ketinggian input mempengaruhi hasil debit output pada ketinggian 3,8 meter, 4,8 meter, dan 5,8 meter. Tinggi output 3,8 meter debit hasil terbaik 15,502 liter/menit pada ketinggian input 1,5 m menggunakan variasi beban pemberat 500gram dan panjang langkah 2 cm. Dengan tinggi output 4,8 meter debit hasil terbaik 7,289 liter/menit pada ketinggian input 1,5 m menggunakan variasi beban pemberat 650gram dan panjang langkah 1,5 cm. Dengan tinggi output 5,8 meter debit hasil terbaik 6,695 liter/menit pada ketinggian input 1,5 m menggunakan variasi beban pemberat 800gram dan panjang langkah 2cm.

Kata kunci : pompa hidram, panjang langkah, katup,beban katup, tinggi input, tinggi output, debit hasil.

vii


KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas lindungan dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi dalam mencapai gelar Sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam menyusun skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada : 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. sebagai Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta 2. Bapak Ir. PK Purwadi, M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta 3. A. Prasetyadi, S.Si., M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik 4. RB. Dwiseno Wihadi, ST, M.Si. selaku Dosen Pembimbing Skripsi 5. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan, serta fasilitas yang diberikan selama masa kuliah 6. Perpetuus Eriyana Jarwadi dan Yustina Wahyuni Pancarini yang telah memberikan dukungan moril maupun materiil secara penuh hingga saat ini 7. Heribertus Budi Setyawan, Yohanes Yojana Jati, Andreas Wijanarko, dan Robert Ekananda selaku teman satu tim yang membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data

viii


8. Petra Wahyuning Ratri sebagai saudara perempuan yang telah member dukungan untuk kelancaran dalam penyusunan skripsi ini 9. Tiara Kusuma Ayu yang telah member semangat dan dukungan tanpa henti sehingga skripsi ini terselesaikan 10. Seluruh teman-teman Teknik Mesin khususnya Teknik Mesin Angkatan 2010 dan teman-teman lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, 11. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini, terima kasih. Dalam penulisan Skripsi ini masih banyak kekurangan, kekeliruan, dan kurang dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kemajuaan yang akan datang. Akhir kata semoga Skripsi ini memberi dan menambah informasi yang bermanfaat bagi kita semua.

Yogyakarta, Januari 2015

Penulis

ix


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. ii TITLE PAGE .................................................................................................... iii DAFTAR DEWAN PENGUJI ........................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .............................................................. iv LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ..... Error! Bookmark not defined.i INTISARI

....................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii DAFTAR ISI ....................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiii BAB I

PENDAHULUAN ........................................................................... 1

1.1

Latar Belakang Masalah .................................................................. 1

1.2

Rumusan Masalah ........................................................................... 2

1.3

Batasan Masalah.............................................................................. 3

1.4

Tujuan Penelitian............................................................................. 3

1.5

Manfaat Penelitian........................................................................... 3

BAB II

LANDASAN TEORI ...................................................................... 5

2.1

Tinjauan Pustaka ............................................................................ 5

2.2

Dasar Teori...................................................................................... 6

2.3

Cara Kerja dan Siklus Kerja Pompa Hidram .................................... 8

2.4

Persamaan yang digunakan ............................................................ 12

2.4.1

Debit ............................................................................................. 12

2.4.2

Tekanan hidrostatis pada fluida ..................................................... 13

2.4.3

Energi potensial ............................................................................. 14

2.4.4

Energi kinetik ................................................................................ 14

2.4.5

Hukum Bernoulli ........................................................................... 15

2.4.6

Efisiensi pompa hidram ................................................................. 15

2.4.7

Kecepatan aliran pada suatu titik.................................................... 15

x


2.4.8

Hukum Boyle ................................................................................ 16

BAB III

METODE PENELITIAN .............................................................. 17

3.1

Alat dan Bahan .............................................................................. 17

3.1.1

Alat Penelitian ............................................................................... 17

3.1.2

Panjang Langkah ........................................................................... 19

3.1.3

Berat Beban ................................................................................... 21

3.1.4

Alat Ukur Debit ............................................................................. 21

3.2

Variabel Penelitian ........................................................................ 22

3.3

Menentukan tinggi input (H) dan tinggi output (h) ......................... 23

3.4

Diagram Alir Penelitian ................................................................. 24

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 27

4.1

Hasil Penelitian ............................................................................. 27

4.2

Perhitungan ................................................................................... 31

4.3

Pembahasan................................................................................... 36

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 42

5.1

Kesimpulan ................................................................................... 42

5.2

Saran ............................................................................................. 43

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 44 LAMPIRAN

xi


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Bagian-bagian pompa hidram .......................................................... 8 Gambar 2.2. Skema pompa hidram pada kondisi 1 ............................................... 9 Gambar 2.3. Skema pompa hidram pada kondisi 2 ............................................... 9 Gambar 2.4. Skema pompa hidram pada kondisi 3 ............................................. 10 Gambar 2.5. Skema pompa hidram pada kondisi 4 ............................................. 11 Gambar 2.6. Diagram Siklus Kerja Pompa Hidram ............................................ 11 Gambar 2.7. Gambar penampang V-notch.......................................................... 13 Gambar 3.1 Instalasi Penelitian Pompa Hidram.................................................. 19 Gambar 3.2 Panjang langkah katup limbah 1 cm ................................................ 20 Gambar 3.3 Panjang langkah katup limbah 1,5 cm ............................................. 20 Gambar 3.4 Panjang langkah katup limbah 2 cm ................................................ 20 Gambar 3.5 beban katup buang .......................................................................... 21 Gambar 3.6 Gambar alat ukur debit (V-notch) ................................................... 22 Gambar 3.7 Tinggi input Hin dan tinggi output Hout ............................................ 24 Gambar 3.8 Diagram alir penelitian pompa hidram ............................................ 25 Gambar 4.1. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 3.8 m dan langkah 1cm .................................................................. 37 Gambar 4.2. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 3.8 m dan langkah 1,5 cm .............................................................. 37 Gambar 4.3. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 3.8 m dan langkah 2cm .................................................................. 37 Gambar 4.4. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 4.8 m dan langkah 1cm .................................................................. 39 Gambar 4.5. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 4.8 m dan langkah 1,5 cm .............................................................. 39 Gambar 4.6. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 4.8 m dan langkah 2 cm ................................................................ 39 Gambar 4.7. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 5.8 m dan langkah 1cm .................................................................. 41 Gambar 4.8. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 5.8 m dan langkah 1,5 cm .............................................................. 41 Gambar 4.9. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 5.8 m dan langkah 2 cm ................................................................ 41

xii


DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 3,8 meter .................................................. 27 Tabel 4.2 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 4,8 meter. ................................................. 28 Tabel 4.3 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5meter dan tinggi output 5,8 meter.............................................. 28 Tabel 4.4 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 3,8 meter. ........................................................... 28 Tabel 4.5 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 4,8 meter. ........................................................... 29 Tabel 4.6 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 5,8 meter. ........................................................... 29 Tabel 4.7 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 3,8 meter. ................................................. 30 Tabel 4.8 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 4,8 meter. ................................................. 30 Tabel 4.9 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 5,8 meter. ................................................. 31 Tabel 4.10 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 3,8 meter ............................................................ 32 Tabel 4.11 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 4,8 meter ............................................................ 33 Tabel 4.12 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 5,8 meter ............................................................ 33 Tabel 4.13 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 1, meter dan tinggi output 3,8 meter ............................................................ 33 Tabel 4.14 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 1 meter dan tinggi output 4,8 meter ............................................................ 34 Tabel 4.15 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 1 meter dan tinggi output 5,8 meter ............................................................ 34 Tabel 4.16 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 3,8 meter ............................................................ 35 Tabel 4.17 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 4,8 meter ............................................................ 35 Tabel 4.18 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 5,8 meter ............................................................ 36 xiii


BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah Air merupakan salah satu bagian yang penting dan dibutuhkan dalam

kehidupan sehari-hari. Manusia, hewan maupun tumbuhan pasti membutuhkan air guna kelangsungan hidup. Karena hal tersebut muncul permasalahan yang menyangkut air disebabkan karena kebutuhan dan kepentingan makhluk hidup terutama manusia untuk kehidupan sehari hari, tetapi jika letak tempat tinggal manusia berada di atas sumber air dapat menjadi masalah lain karena di butuhkan peralatan mekanis untuk menaikkan air dari sumber ke tempat tinggal yang berada di atas. Pada kasus seperti ini, pompa air sangatlah membantu dalam penyelesaian masalah. Pompa air mampu mengangkat air dari tempat yang rendah ke tempat yang tinggi. Namun dalam hal ini, pompa air yang digunakan adalah pompa air konvensional. Pompa air konvensional terbilang cukup mahal dan membutuhkan bahan bakar atau listrik sebagai sumber energi untuk melakukan kerja. Keberadaan sumber energi tersebut kuranglah menguntungkan masyarakat yang berekonomi menengah kebawah. Selain itu ketersediaan bahan bakar minyak lama kelamaan mengalami akan habis. Karena faktor seperti inilah pemakaian pompa air konvensional dirasa kurang tepat. Oleh karena itu, perlu digunakan pompa air yang tidak menggunakan sumber energi berupa listrik maupun bahan bakar minyak. Hydraulic Ram Pump (

1


2

pompa hidram) adalah salah satu alat yang tepat untuk permasalahan ini. Pompa hidram digunakan untuk mengangkat air dari suatu tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi dengan memanfaatkan energi potensial yang dimiliki oleh sumber air yang akan dialirkan. Selain itu, pompa hidram mempunyai beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan jenis pompa yang lain, yaitu tidak membutuhkan energi listrik atau bahan bakar, tidak membutuhkan pelumasan, biaya pembuatan dan pemeliharaannya relatif murah dan pembuatannnya cukup mudah. Namun pemakaian pompa hidram masih jarang. Masyarakat juga belum paham betul bagaimana pompa air tanpa bahan bakar tersebut bekerja sehingga masyarakat kadang merasa ragu terhadap kerja pompa air jenis ini. Penelitian yang dilakukan peneliti kali ini berbeda dengan penelitian yang sudah dilakukan. Perbedaan yang ada yaitu peneliti menggunakan katup buang berbentuk engsel. Pada penelitian yang pernah dilakukan, pompa hidram menggunakan katup buang berbentuk klep pada umumnya. Serta adanya variasi yang dilakukan pada panjang langkah katup buang dan berat beban katup buang yang akan digunakan.

1.2

Rumusan Masalah Bagaimana debit hasil sebuah pompa hidram PVC 3 inci jika dilakukannya

variasi tinggi input, tinggi output, panjang langkah katup limbah dan berat beban katup limbah ?


1.3

3

Batasan Masalah Batasan masalah yang diambil di dalam pembuatan peralatan penelitian ini

yaitu : 1.

Pompa air hidram menggunakan pipa PVC dengan diameter pipa input sebesar 3 inci.

2.

Tinggi tabung udara yang digunakan adalah 610 mm dengan diameter tabung 152.4 mm (6 inci).

3.

Luasan katup hantar yang digunakan adalah 100% dari luasan lubang input yaitu 5838,26 mm2.

4.

Head input divariasikan dari 0,5 m ,1 m ,dan 1,5 m untuk head output pompa 3,8 m, 4,8 m, dan 5,8 m.

5.

1.4

Beban katup limbah di variasikan dari 500 gr, 650 gr, dan 800gr.

Tujuan Penelitian Mengetahui debit hasil maksimum pompa hidram PVC 3 inci pada tinggi

output 3,8 m, 4,8 m, dan 5,8 m dengan variasi tingggi input, panjang langkah dan berat beban katup limbah. 1.5

Manfaat Penelitian 1.

Menambah pengetahuan tentang teknologi pompa air hidram.

2.

Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototype dan produk teknologi pompa hidram yang


dapat

diterima

masyarakat

sehingga

dapat

kesejahteraan. 3.

Meningkatkan taraf kesejahteraan masyarakat.

4

meningkatkan


BAB II LANDASAN TEORI

2.1

Tinjauan Pustaka Pompa hidram adalah alat untuk mengalirkan air dari tempat rendah ke

tempat yang lebih tinggi secara terus menerus menggunakan energi potensial dari air itu sendiri. Pompa ini tidak menggunakan energi lain seperti listrik maupun bahan bakar minyak sebagi penggerak. Jafri dan Limbong (2010) menggunakan pompa hidram dengan diameter 2 inci dan berat beban katup limbah 400 gram dan panjang langkah 0,5 cm menghasilkan efisiensi 55,30% . Sedangkan Yosef Agung Cahyanto dan Indrawan taufik pada tahun 2008 Penelitian dilakukan dengan menggunakan diameter pipa masuk 1,5 inci, diameter pipa keluar 0,5 inci dan berat katup limbah 410 gram menghasilkan effisiensi maksimal 16,302%. San dan Santoso (2002) melakukan penelitian tentang Studi Karakteristik Volume Tabung Udara dan Beban Katup Limbah Terhadap Efisiensi Pompa Hydraulic Ram. Dihasilkan faktor volume tabung udara dan beban katup limbah berpengaruh pada efisiensi pompa, begitu pula interaksi antara kedua faktor. Pengaturan optimal untuk mendapatkan efisiensi terbaik adalah saat volume tabung 1300 ml dan beban 400 gram untuk mendapatkan efisiensi 42,9209%. Sulistiawan, dkk ( 2013) melakukan penelitian Pengaruh volume tabung udara dan beban katub limbah terhadap efisiensi unjuk kerja pompa hidram dengan hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi tertinggi pompa hidram

5


6

adalah 40,36 % efisiensi D’Aubuission pada berat beban 450 gram dan volume tabung udara 8100 ml. Sedangkan efisiensi terendah pompa hidram adalah 23,00 % pada berat beban katup 1220 gram dan volume tabung udara 5300 ml. Faktor volume tabung udara dan berat beban sangat berpengaruh terhadap debit pemompaan, debit buang, dan efisiensi pompa hidram.

2.2

Dasar Teori Pompa hidram adalah alat yang berguna untuk mengalirkan air dari tempat

rendah ke tempat yang lebih tinggi secara terus menerus menggunakan energi dari air tersebut sendiri. Sehingga cocok untuk daerah yang jauh dari jangkauan listrik maupun bahan bakar minyak, tertapi harus terdapat syarat yang dapat membuat alat ini bekerja. Penggunaan pompa hidram tidak hanya untuk kebutuhan rumah tangga tetapi dapat digunakan juga untuk kegiatan peternakan , perkebunan dan perikanan. Prinsip kerja pompa hidram adalah melipat gandakan pukulan air di dalam rumah pompa sehingga terjadi proses perubahan energi kinetik menjadi dinamik sehingga akan menimbulkan palu air atau water hammer dan tekanan tinggi di dalam pompa. Water hammer adalah hentakan tekanan air dari energi kinetik yang di rubah arah atau dihentikan secara tiba-tiba. Setelah itu tekanan dinamik diteruskan ke tabung udara yang berfungsi untuk melipat gandakan tekanan air dan mendorong air ke pipa output. Energi potensial dari hantaman air didapatkan dari perbedaan ketinggian dari sumber air input dengan pompa hidram, dimana letak sumber air lebih tinggi dari


7

pompa hidram sehingga terjadi terjunan air. Selain perbedaan ketinggian air yang mengalir harus secara kontinyu atau terus menerus. Pada saat air mengalir dari bak reservoir menuju pipa input pompa hidram katup buang terbuka dan katup hantar tertutup. Air yang mengalir akan memenuhi rumah pompa sehingga katup buang yang sebelumnya terbuka akan menutup dan mengakibatkan dorongan air yang menekan katup hantar yang sebelumnya tertutup menjadi terbuka sehingga air masuk ke tabung udara.Selanjutnya air bertekanani ini akan mnekan udara yang berada di tabung udara. Air yang berada di dalam tabung udara akan menekan katup hantar yang sudah terdapat karet ban sehingga menjadi satu arah tertutup kembali. Karena kedua katup tertutup maka aliran air dalam rumah pompa berbalik melawan aliran air masuk, karena katup buang terdapat beban maka katup buang akan turun dan terbuka kembali. Pada saat inilah terjadi water hammer, dimana air dengan tenaga gravitasi dari bak reservoir menghantam arus balik tersebut, sehingga terdapat air yang mendorong katup hantar dan sebagian terbuang melalui katup buang. Air yang mendorong katup hantar akan mendorong air yang berada di dalam tabung untuk keluar melalui pipa output. Pompa hidram memiliki beberapa bagian. Bagian-bagian pompa hidram dapat dilihat pada gambar berikut.


8

7

3

4

6 5

1

2

Gambar 2.1. Bagian-bagian pompa hidram

Keterangan gambar : 1) Saluran input. 2) Badan pompa. 3) Engsel. 4) Katup buang. 5) Katup hantar. 6) Saluran output. 7) Tabung udara.

2.3

Cara Kerja dan Siklus Kerja Pompa Hidram Katup limbah terbuka dan air mulai mengalir melalui pipa input, memenuhi

badan hidram dan keluar melalui katup limbah. Karena pengaruh ketinggian bak tampungan input, air yang mengalir tersebut mengalami percepatan. Posisi katup hantar masih tertutup. Pada kondisi awal seperti ini, tidak ada tekanan dalam tabung udara dan belum ada air yang keluar melalui lubang output.


9

Gambar 2.2. Skema pompa hidram pada kondisi 1 (Mohammed, 2007)

Air telah memenuhi badan hidram, ketika tekanan air telah mencapai nilai tertentu, katup limbah mulai menutup. Pada pompa hidram yang baik, proses menutupnya katup limbah terjadi sangat cepat.

Gambar 2.3. Skema pompa hidram pada kondisi 2 (Muhammad, 2007)

Katup buang masih tertutup. Penutupan katup yang dengan tiba-tiba tersebut menciptakan tekanan yang sangat besar dan melebihi tekanan statis pipa input. Kemudian dengan cepat katup hantar terbuka, sebagian air terpompa masuk ke tabung udara. Udara pada tabung udara mulai mengembang untuk menyeimbangkan tekanan, dan mendorong air keluar melalui lubang output.


10


Katup hantar tertutup. Tekanan di dekat katup hantar masih lebih besar dari pada tekanan statis pipa input, sehingga aliran berbalik arah dari badan hidram menuju bak tampungan input. Peristiwa inilah yang disebut dengan recoil. Recoil

menyebabkan terjadinya kevakuman pada

badan hidram,

yang

mengakibatkan masuknya sejumlah udara dari luar masuk ke badan hidram melalui katup pernafasan (air valve). Tekanan di sisi bawah katup limbah juga berkurang, dan juga karena berat katup limbah itu sendiri, maka katup limbah kembali terbuka. Tekanan air pada pipa kembali ke tekanan statis sebelum siklus berikutnya terjadi lagi.


11


Jika digambarkan dengan grafik, satu siklus hidram dapat dijelaskan melalui grafik pada gambar berikut ini.

Gambar 2.6. Diagram Siklus Kerja Pompa Hidram (Hanafie ,1979) Keterangan : Periode 1 : Akhir siklus yang sebelumnya, kecepatan air melalui ram bertambah, air melalui katup limbah yang sedang terbuka, timbul tekanan negatif yang kecil dalam hidram.


12

Periode 2 : Aliran bertambah sampai maksimum melalui katup limbah yang terbuka dan tekanan dalam pipa pemasukan juga bertambah secara bertahap. Periode 3 : Katup limbah mulai menutup dengan demikian menyebabkan naiknya tekanan dalam hidram, kecepatan aliran dalam pipa pemasukan telah mencapai maksimum. Periode 4 : Katup limbah tertutup, menyebabkan terjadinya palu air (water hammer) yang mendorong air melalui katup hantar. Kecepatan aliran pipa pemasukan berkurang dengan cepat. Periode 5 :

Denyut

tekanan terpukul ke dalam

pipa pemasukan,

menyebabkan timbulnya hisapan kecil dalam hidram. Katup limbah terbuka karena hisapan tersebut dan juga karena beratnya sendiri. Air mulai mengalir lagi melalui katup limbah dan siklus hidram terulang kembali.

2.4

Persamaan yang digunakan 2.4.1 Debit Dalam penghitungan debit secara umum, dapat digunakan rumus : Q=

V

(2.1)


13

dengan Q adalah debit air. V adalah volume air yang ditampung. adalah waktu. Karena aliran air yang dikeluarkan pompa hidram baik melalui katup limbah maupun lubang output bersifat intermittent atau tidak tetap, maka alat ukur debit yang dapat digunakan adalah V-notch Sharp Created Weir yang dilakukan dengan mengukur ketinggian air yang keluar melalui V-notch. Dalam perhitungan debit menggunakan V-notch dapat menggunakan rumus (Streeter, 1985) :

Qt =

2

dengan Qt adalah debit air. takik V-notch.

∅

⁄

(2.2)

adalah gaya gravitasi. Ø adalah sudut

adalah tinggi permukaan air dari dasar V-notch.

Gambar 2.7. Gambar penampang V-notch (Bengston, 2011)

2.4.2 Tekanan hidrostatis pada fluida


14

Besarnya tekanan pada fluida dapat dihitung dengan menggunakan rumus : P=ρxgxh

(2.3)

Dengan P adalah tekanan fluida, ρ adalah massa jenis air, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah tinggi permukaan air.

2.4.3 Energi potensial Energi potensial merupakan energi akibat dari ketinggian. Pada fluida, energi potensial pada fluida adalah energi yang dimiliki fluida karena pengaruh ketinggian permukaan fluida terhadap permukaan tanah. Energi potensial dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut. Ep = m x g x h

(2.4)

dengan Ep adalah energi potensial fluida, m adalah massa fluida, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah ketinggian permukaan fluida.

2.4.4 Energi kinetik Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki fluida akibat adanya pengaruh kecepatan yang dimiliki fluida tersebut. Energi kinetik dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut. Ek = ½ m v2

(2.5)


15

dengan Ek adalah energi kinetik fluida, m adalah massa fluida, dan v adalah kecepatan fluida.

2.4.5 Hukum Bernoulli Dalam pompa hidram, aliran yang digunakan adalah aliran termampatkan karena fluida yang bekerja berupa fluida cair. Untuk itu, persamaan Bernoulli yang digunakan yaitu sebagai berikut. zA + PA/γ + vA2/2g = zB + PB/γ + vB2/2g

(2.6)

dengan z adalah elevasi (tinggi tempat), P/γ adalah tinggi tekanan, v2/2g adalah tinggi kecepatan. 2.4.6 Efisiensi pompa hidram Dalam perhitungan efisiensi pompa hidram, digunakan rumus menurut D’ Aubuisson, rumus tersebut yaitu (Panjaitan & Sitepu, 2012):

= dengan

(

)

× 100%

(2.7)

adalah efisiensi pompa hidram menurut D’ Aubuisson, Q

adalah debit air limbah, q adalah debit air hasil, H adalah tinggi terjunan air atau input, h adalah tinggi air angkat atau output.

2.4.7 Kecepatan aliran pada suatu titik Kecepatan aliran pada suatu titik dapat dihitung dengan menggunakan rumus : v=

(2.8)


dengan v adalah kecepatan aliran,

16

adalah percepata gravitasi, h

adalah tinggi kolom udara.

2.4.8 Hukum Boyle Hukum Boyle digunakan untuk menghitung tekanan pada tabung udara setelah terjadinya pemampatan udara. Pada suhu tertentu, ketika tekanan gas berubah dari P1 menjadi P2 maka hubungannya menjadi : P1 V1 = P2 V2 = konstan

( 2.9)

dengan P1 adalah tekanan awal, V1 adalah volume awal, P2 adalah tekanan

setelah

dimampatkan.

dimampatkan,

V2

adalah

volume

setelah


BAB III METODE PENELITIAN

3.1

Alat dan Bahan 3.1.1 Alat Penelitian Alat-alat yang digunakan sebagai penunjang dalam penelitian meliputi: 1.

Pompa Hidram Merupakan komponen utama dalam penelitian.

2.

Pompa air Mensimulasikan ketersediaan air pada bak tampungan

3.

Selang sebagai saluran output Selang digunakan untuk menyalurkan air dari pompa hidram menuju tempat atau ketinggian tertentu

4.

Pipa saluran input Pipa yang digunakan merupakan pipa PVC dengan ukuran 3 inci yang digunakan untuk mengalirkan air dari bak penampungan menuju pompa hidram.

5.

Bak v-notch Bak ini berfungsi untuk menampung hasil dari pemompaan maupun air limbah. Pada bak ini terdapat v-notch yang berguna untuk mengukur debit yang dihasilkan.

17


6.

18

Sensor Arduino Sensor ini berfungsi untuk mengukur ketinggian air pada v-notch yang terdapat di bak penampung air limbah maupun out put. Alat ini menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi dari benda dengan cara pemantulan suara oleh transmiter dan di tangkap oleh receiver. Respon itu di

eksekusi

oleh

arduino

sebagai

komponen

mikrokontroler sederhana atau bisa di katakan sebagai otak dari sistem alat ini. 7.

Notebook Notebook digunakan sebagai alat pengolah data yang didapatkan oleh sensor arduino tersebut. Data yang didapatkan dari sensor langsung masuk ke dalam notebook.

Gambar susunan alat yang digunakan dalam penelitian pompa hidram dapat dilihat pada gambar berikut.


19

4

2

3

6

5

4

Gambar 3.1 Instalasi Penelitian Pompa Hidram

3.1.2

1

Panjang Langkah Panjang langkah katup buang pada penelitian ini terdapat 3 variasi, yaitu 1 cm, 1,5 cm dan 2 cm. Panjang langkah tersebut dihitung dari jarak katupn buang tertutup. Untuk setiap variasi panjang langkah dapat di atur menggunakan penahan langkah berulir dari katup buang yang terdapat di engsel katup buang. Penahan tersebut terdapat mur, jika jarak sudah diatur maka mur dikencangkan sehingga panjang langkah katup buang tidak berubah-ubah.


Gambar 3.2 Panjang langkah katup limbah 1 cm

Gambar 3.3 Panjang langkah katup limbah 1,5 cm

Gambar 3.4 Panjang langkah katup limbah 2 cm

20


3.1.3

21

Berat Beban Beban yang digunakan terbuat dari besi. Beban yang terbuat dari besi diperlukan pemotongan dan pengukuran berat besi pejal agar sesuai dengan berat yang diinginkan. Untuk variasi berat beban yang digunakan ada 3 variasi berat, yaitu 500 gram, 650 gram dan 800 gram. Sehingga beban yang menjadi beban pokok adalah 500 gram, dan untuk mendapankan beban 650 gram, beban pokok tersebut hanya perlu ditambah beban 150 gram, begitu juga untuk 800 gram hanya perlu di tambah beban 300 gram..

Beban 150 gram

Beban 500 gram

Beban 300 gram Gambar 3.5 beban katup buang

3.1.4

Alat Ukur Debit Dalam penelitian pompa hidram ini, peneliti menggunakan alat ukur berupa V-notch. Penggunaan alat ukur debit tersebut dikarenakan aliran air yang dihasilkan pompa hidram baik pada limbah maupun outputnya bersifat intermittent. Gambar untuk alat ukur debit dapat dilihat pada gambar berikut.


22

Gambar 3.6 Gambar alat ukur debit (V-notch)

hsensor merupakan ketinggian yang dicatat oleh sensor, terdapat 2 data yang dicatat oleh sensor, yaitu hsensor untuk limbah dan hsensor untuk hasil. Dari data hsensor limbah dan hsensor hasil, kemudian dirata-rata

dan

hasil

dari

rata-rata tersebut

diolah

guna

mendapatkan H untuk Hlimbah dan Hhasil. Hlimbah dan Hhasil dapat dihitung dengan cara : H = Htotal – hsensor

(3.1)

dengan Htotal untuk bak limbah adalah 148 mm (0,148 meter) dan Htotal untuk hasil adalah 150 mm (0,150 meter).

3.2

Variabel Penelitian Variabel dalam penelitian ini adalah : 1.

Variabel bebas : a.

Variasi beban katup buang yaitu : 500 gram, 650 gram dan 800 gram

b.

Variasi langkah katup buang yaitu :1 cm, 1,5 cm dan 2 cm


2.

c.

Variasi tinggi input yaitu :0,5m, 1m, dan 1,5m

d.

Variasi ringgi output yaitu :3,8 m, 4,8 m dan 5,8 m

23

Variabel terikat : a.

Debit air limbah

b.

Debit hasil

Pengambilan data dengan alat ukur debit pada v-notch (hs) dilakukan setiap detik selama 5 menit pada setiap variasi, sehingga didapatkan data untuk setiap variasi sekitar 3000 data. Dari 3000 data tersebut kemudian di ambil rata-ratanya dan di masukkan ke dalam persamaan (3.1) untuk mendapatkan nilai H. Dari nilai H yang di dapat tadi kemudian di masukkan lagi ke dalam persamaan (2.2) untuk memperoleh debit hasil dan debit limbah.

3.3

Menentukan tinggi input (H) dan tinggi output (h) Dalam perhitungan guna mendapatkan nilai efisiensi pompa hidram, tinggi input maupun tinggi output sangat mempengaruhi. Untuk itu tinggi input maupun output perlu diketahui tinggi input air (H) diukur dari lubang katup limbah sampai permukaan air pada bak tampungan air input. Tinggi ouput air (h) diukur dari posisi pipa output pada tabung udara sampai selang ouput pada bak tampungan ouput. Tinggi input air dan tinggi ouput air dapat di lihat pada gambar berikut


24

h

H

Gambar 3.7 Tinggi input Hin dan tinggi output Hout

3.4 Diagram Alir Penelitian Sebelum memulai penelitian, yang harus dilakukan terlebih dahulu antara lain adalah merangkai instalasi

pompa hidram yang terdiri atas

pompa hidram, tabung udara, bak input, bak output, sensor arduino, pompa air tenaga diesel. Diagram alir penelitian sebagai berikut.


Gambar 3.8 Diagram alir penelitian pompa hidram

25


26

Penjelasan diagram penelitian : Dilakukan pemasangan pompa hidram dengan variasi berat beban 500 gram, tinggi output 3,8m, tinggi input 0,5m dan panjang langkah katup buang 1 cm. Setelah itu dilakukan uji coba untuk mengetahui pompa hidram berkerja dengan baik atau tidak, bila hidram tidak bekerja dengan baik dilakukan pengecekan kembali terhadap instalasi pompa hidram, tetapi jika pompa hidram sudah bekerja dengan baik maka dapat dilakukan pengambilan data. Apabila data dari variasi pertama yaitu berat beban 500 gram, tinggi output 3,8m, tinggi input 0,5m dan panjang langkah katup buang 1 cm sudah selesai diambil maka dilanjutkan dengan menambah beban sehingga menjadi 650 gram dan dilakukan pengambilan data. Jika data sudah diambil maka dilakukan penambahan beban kembali sehingga beban menjadi 800 gram dan dilakukan pengambilan data. Sesudah selesai yang dirubah adalah tinggi output menjadi 4,8 m dan berat beban kembali ke 500 gram. Lalu dilakukan variasi beban, setelah semua variasi beban dilakukan maka ketinggian output dinaikan menjadi 5,8 dan dilakukan variasi beban. Setelah variasi ketinggian output selesai, ketinggian input dinaikan menjadi 1 m dan dilakukan pengambilan data kembali dan dimulai dari beban 500 gram dan tinggi output 3,8 m. Langkah tersebut dilakukan terus menerus sehingga semua variasi selesai. Setelah semua variasi dilakuakan dan data didapat, dilanjutkan dengan pengolahan data yang didapat dan diteruskan pembahasan.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Hasil Penelitian Hasil yang didapat dari penelitian yang dilakukan adalah jarak anatara sensor dengan permukaan air di dalam bak v-notch. Data yang didapat kemudian diolah untuk mendapatkan debit hasil, debit limbah dan efisiensi. Tetapi karena adanya ganguan berupa angin dan kotoran berupa dedaunan sehingga menyebabkan data kurang baik maka data yang kurang bauk tersebut dihilangkan. Data data yang didapatkan lalu dirata rata. Tabel dibagi menjadi 2, yaitu tabel data berupa rata-rata tinggi air limbah, rata-rata tinggi air output, Hlimbah, dan Hhasil, serta tabel perhitungan meliputi debit hasil, debit limbah, dan efisiensi. Dari hasil penelitian didapatkan data seperti berikut

Tabel 4.1 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 3,8 meter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Panjang langkah (cm) 1 1 1 1.5 1.5 1.5 2 2 2

Berat beban (g) 500 650 800 500 650 800 500 650 800

Rata-rata hslimbah (m)

Rata-rata hshasil (m)

Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

0,2123 0,2117 0,2078 0,2134 0,2114 0,2081 0,2077 0,2035 0,2011

0,1402 0,1391 0,1355 0,1377 0,1392 0,1392 0,1344 0,1344 0,1346

0,0535 0,0541 0,0581 0,0524 0,0544 0,0577 0,0581 0,0623 0,0647

0,0128 0,0149 0,0185 0,0163 0,0148 0,0148 0,0196 0,0196 0,0194

27


28

Tabel 4.2 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 4,8 meter. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9


Berat Rata-rata beban (g) hslimbah (m)


Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

0,1440 0,1435 0,1432 0,1450 0,1453 0,1488 0,1507 0,1507 0,1507

0,0536 0,0563 0,0575 0,0541 0,0539 0,0489 0,0499 0,0533 0,0579

0,0100 0,0105 0,0108 0,0090 0,0087 0,0052 0,0033 0,0033 0,0033

0,2122 0,2095 0,2083 0,2117 0,2119 0,2169 0,2159 0,2125 0,2079

Tabel 4.3 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5meter dan tinggi output 5,8 meter. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9


Berat Rata-rata beban (g) hslimbah (m)


Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

0,1491 0,1492 0,1500 0,1512 0,1511 0,1512 0,1512 0,1514 0,1534

0,0429 0,0448 0,0450 0,0413 0,0457 0,0497 0,0492 0,0535 0,0571

0,0049 0,0048 0,0040 0,0028 0,0029 0,0028 0,0028 0,0026 0,0006

0,2229 0,2210 0,2208 0,2245 0,2201 0,2161 0,2166 0,2123 0,2087

Tabel 4.4 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 3,8 meter. No 1 2

Panjang langkah (cm) 1 1

Berat beban (g)



Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

500 650

0,2124 0,2148

0,1305 0,1337

0,0534 0,0510

0,0235 0,0203


29

Lanjutan Tabel Tabel 4.4 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 3,8 meter. No 3 4 5 6 7 8 9

Panjang langkah (cm) 1 1.5 1.5 1.5 2 2 2

Berat beban (g)



Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

800 500 650 800 500 650 800

0,2093 0,2152 0,2151 0,2109 0,2100 0,2078 0,2088

0,1307 0,1311 0,1300 0,1286 0,1268 0,1268 0,1272

0,0565 0,0506 0,0507 0,0549 0,0558 0,0580 0,0570

0,0233 0,0229 0,0240 0,0254 0,0272 0,0272 0,0268

Tabel 4.5 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 4,8 meter. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9


Berat beban (g)



Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

0,2132 0,2104 0,2102 0,2152 0,2144 0,2110 0,2132 0,2087 0,2080

0,1391 0,1388 0,1358 0,1392 0,1402 0,1398 0,1361 0,1373 0,1350

0,0526 0,0554 0,0556 0,0506 0,0514 0,0548 0,0526 0,0571 0,0578

0,0149 0,0152 0,0182 0,0148 0,0138 0,0142 0,0179 0,0167 0,0190

Tabel 4.6 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 5,8 meter. No 1 2 3

Panjang langkah (cm) 1 1 1

Berat beban (g)



Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

500 650 800

0,2119 0,2100 0,2091

0,1399 0,1368 0,1371

0,0539 0,0558 0,0567

0,0141 0,0172 0,0169


No 4 5 6 7 8 9

Panjang langkah (cm) 1.5 1.5 1.5 2 2 2

Berat beban (g)



Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

500 650 800 500 650 800

0,2159 0,2150 0,2111 0,2116 0,2112 0,2120

0,1410 0,1399 0,1394 0,1364 0,1386 0,1394

0,0499 0,0508 0,0547 0,0542 0,0546 0,0538

0,0130 0,0141 0,0146 0,0176 0,0154 0,0146

30



Berat beban (g)



Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

0,2190 0,2207 0,2206 0,2206 0,2164 0,2150 0,2110 0,2098 0,2072

0,1303 0,1297 0,1268 0,1270 0,1266 0,1280 0,1216 0,1216 0,1219

0.0468 0.0451 0.0452 0.0452 0.0494 0.0508 0.0548 0.0560 0.0586

0,0237 0,0243 0,0272 0,0270 0,0274 0,0260 0,0324 0,0324 0,0321

Tabel 4.8 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 4,8 meter. No 1 2 3 4 5 6 7 8

Panjang langkah (cm) 1 1 1 1.5 1.5 1.5 2 2

Berat beban (g)



Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

500 650 800 500 650 800 500 650

0,2201 0,2206 0,2159 0,2144 0,2137 0,2123 0,2115 0,2115

0,1356 0,1376 0,1369 0,1329 0,1300 0,1315 0,1313 0,1309

0,0457 0,0452 0,0499 0,0514 0,0521 0,0535 0,0543 0,0543

0,0184 0,0164 0,0171 0,0211 0,0240 0,0225 0,0227 0,0231


No 9

Panjang langkah (cm) 2

31

Berat beban (g)



Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

800

0,2075

0,1309

0,0583

0,0231


4.2


Berat beban (g)



Hvlimbah (m)

Hvhasil (m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

0,2195 0,2169 0,2159 0,2159 0,2166 0,2128 0,2140 0,2144 0,2095

0,1381 0,1380 0,1380 0,1362 0,1353 0,1348 0,1312 0,1312 0,1304

0,0463 0,0489 0,0499 0,0499 0,0492 0,0530 0,0518 0,0514 0,0563

0,0159 0,0160 0,0160 0,0178 0,0187 0,0192 0,0228 0,0228 0,0236

Perhitungan Perhitungan debit hasil (q), debit limbah (Q), dan efisiensi pompa hidram ( ) dilakukan dengan mempergunakan data-data seperti tersaji pada Tabel 4.1. Data lain yang dipergunakan yaitu : gaya gravitasi (g)

: 9,8 m/s2

sudut Ø

: 60o

tan Ø/2

: 0,58

Sebagai contoh perhitungan debit hasil, menggunakan data dengan ketinggian input 0,5 meter dan ketinggian output 3,8 meter. (data lain pada Tabel 4.1). Hhasil yaitu 0,0109 meter.


q=

2

q=

∅

32

⁄

√2 9,18

0,0109

⁄

q = 1,01 l/menit

Sebagai contoh perhitungan debit limbah, data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,55 meter dan ketinggian output 3,91 meter. (data lain pada Tabel 4.1). Hbuang yaitu 0,0354 meter. Q= Q=

2

∅

√2 9,18

⁄

0,0354

⁄

Q = 19,62 l/menit

Tabel 4.10 Hasil perhitungan Q, q, dan

pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi

output 3,8 meter No 1 2 3 4 5 6 7 8

9


beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

54,278 55,830 66,483 51,580 56,632 65,505 66,636 79,458 87,068

1,504 2,213 3,823 2,788 2,174 2,176 4,403 4,400 4,266

Efisiensi D'aubuisson ( %) 20,488 28,970 41,328 38,974 28,096 24,438 47,100 39,879 35,496



33


output 4,8 meter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9


beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

54,403 61,618 65,041 55,696 55,118 43,355 45,444 53,615 65,985

0,819 0,925 0,999 0,633 0,575 0,157 0,050 0,050 0,050




output 5,8 meter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9


beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

31,260 34,836 35,175 28,432 36,594 45,084 43,866 54,199 63,737

0,137 0,130 0,085 0,033 0,036 0.035 0,033 0,029 0,001



pada tinggi input 1, meter dan tinggi

output 3,8 meter No 1 2 3

Panjang langkah (cm) 1 1 1

beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800

53,854 48,094 62,213

6,913 4,830 6,817

Efisiensi D'aubuisson ( %) 43,229 34,677 37,528


Lanjutan Tabel 4.13 Hasil perhitungan Q, q, dan

34

pada tinggi input 1, meter dan

tinggi output 3,8 meter No 4 5 6 7 8 9

Panjang langkah (cm) 1.5 1.5 1.5 2 2 2

beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800 500 650 800

47,172 47,350 57,859 60,339 66,243 63,414

6,471 7,289 8,429 9,966 9,951 9,623


Efisiensi D'aubuisson ( %) 45,837 50,695 48,319 53,865 49,630 50,069

pada tinggi input 1 meter dan tinggi

output 4,8 meter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9


beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

51,859 59,067 59,620 47,136 49,031 57,600 52,018 63,874 65,826

2,231 2,349 3,634 2,188 1,834 1,959 3,510 2,950 4,076



pada tinggi input 1 meter dan tinggi

output 5,8 meter No 1 2 3 4 5

Panjang langkah (cm) 1 1 1 1.5 1.5

beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800 500 650

55,302 60,156 62,597 45,515 47,552

1,943 3,194 3,032 1,568 1,928

Efisiensi D'aubuisson ( %) 19,683 29,247 26,795 19,313 22,596



35

pada tinggi input 1 meter dan

tinggi output 5,8 meter No 6 7 8 9

Panjang langkah (cm) 1.5 2 2 2

beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

800 500 650 800

57,366 55,948 57,000 55,082

2,106 3,352 2,422 2,123


Efisiensi D'aubuisson ( %) 20,536 32,781 23,644 21,526


output 3,8 meter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9


beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

38,888 35,381 35,621 35,560 44,323 47,567 57,506 60,751 68,054

7,098 7,531 10,018 9,839 10,156 8,937 15,502 15,480 15,072




output 4,8 meter No 1 2 3 4 5 6 7

Panjang langkah (cm) 1 1 1 1.5 1.5 1.5 2

beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800 500 650 800 500

36,463 35,544 45,489 49,041 50,783 54,159 56,303

3,754 2,818 3,143 5,291 7,289 6,210 6,364

Efisiensi D'aubuisson ( %) 29,873 23,508 20,683 31,162 40,167 32,916 32,497



36

pada tinggi input 1,5 meter

dan tinggi output 4,8 meter Panjang Efisiensi Debit buang Debit hasil No langkah beban (g) D'aubuisson (l/m) (l/m) (cm) ( %) 8 2 650 56,286 6,624 33,692 9 2 800 67,065 6,653 28,881 Tabel 4.18 Hasil perhitungan Q, q, dan pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 5,8 meter No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4.3


beban (g)

Debit buang (l/m)

Debit hasil (l/m)

500 650 800 500 650 800 500 650 800

37,774 43,223 45,462 45,612 43,859 53,016 50,046 48,989 61,648

2,599 2,634 2,637 3,470 3,932 4,157 6,435 6,408 6,995


Pembahasan Untuk penjelasan dari tabel tentang hubungan dari variasi panjang langkah dan berat beban dengan efisiensi pada setiap ketinggian input dan ketinggian output sebagai berikut :

debit hasil q


12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0,000

37

beban 500 beban 650 beban 800 0,5

1

1,5

input H

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 3.8 m dan langkah 1cm

debit hasil q

15,000 10,000

beban 500

5,000

beban 650

0,000

beban 800 0,5

1

1,5

input H

Gambar 4.2. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 3.8 m dan langkah 1,5 cm debit hasil q

20,000 15,000 10,000

beban 500

5,000

beban 650

0,000

beban 800 0,5

1

1,5

input H

Gambar 4.3. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 3.8 m dan langkah 2cm Gambar 4.1, gambar 4.2, dan gambar 4.3 di atas adalah grafik hubungan debit hasil (q) dengan tinggi input (H) terhadap beban dan panjang langkah katup limbah pada output 3,8 meter. Dari grafik tersebut didapatkan nilai debit hasil


38

tertinggi yaitu 15,502 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,5 meter dengan beban 500 gram dan panjang langkah 2 cm. Dari ketiga grafik tersebut dapat dilihat bahwa semua grafik mengalami peningkatan, yang artinya dengan bertambahnya ketinggian inputnya maka debit hasilnya juga akan meningkat dengan tinggi outputnya tetap yaitu 3,8 meter dan Menggunakan variasi panjang langkah dan beban katup buang. Hal itu dikarenakan semakin tinggi input maka kecepatan aliran juga semakin meningkat. Kecepatan aliran suatu fluida dapat dihitung dengan rumus (2.8) dengan h adalah tinggi kolom udara atau tinggi input. Dari rumus tersebut, jika nilai h semakin besar, nilai v juga akan semakin besar dan berpengaruh terhadap banyaknya fluida yang mengalir menuju rumah pompa. Jika kecepatan alirannya semakin tinggi maka fluida yang masuk ke rumah pompa per satuan waktunya juga akan meningkat.


39

debit hasil q

4,000 3,000 beban 500

2,000 1,000

beban 650

0,000

beban 800 0,5

1

1,5

input H


debit hasil q

8,000 6,000 4,000

beban 500

2,000

beban 650

0,000

beban 800 0,5

1

1,5

input H

Gambar 4.5. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 4.8 m dan langkah 1,5 cm

debit hasil q

8,000 6,000 beban 500

4,000 2,000

beban 650

0,000

beban 800 0,5

1

1,5

input H

Gambar 4.6. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 4.8 m dan langkah 2 cm Gambar 4.4, gambar 4.5, dan gambar 4.6 di atas adalah grafik hubungan debit hasil (q) dengan tinggi input (H) terhadap beban dan panjang langkah katup limbah pada output 4,8 meter.jika di bandingkan dengan debit hasil output 3,8


40

meter sebesar 15,502 lt/ menit, debit hasil pada tinggi output 4,8 meter mengalami penurunan menjadi 7,289 lt/menit. Tinggi input yang digunakan masih sama 1,5 meter sehingga energi yang di hasilkan pompa sama. Jika di hubungkan dengan energi yang di butuhkan untuk pemompaan maka semakin tinggi output semakin besar energi yang dibutuhkan untuk memompakan air menuju bak penampungan output hak itu berhubungan dengan hukum Bernoulli pada rumus (2.6) dimana energi pompa yang tersedia tetap, sedangkan tinggi output mengalami peingkatan, maka kecepatan aliran yang dibutuhkan semakin besar. Dari ketiga grafik, beban dan panjang langkah yang menghasilkan debit hasil terbanyak diperoleh dengan pemakaian berat beban 650 gram dan panjang langkah katup limbah 1,5 cm. berdasarkan prinsip kerja palu air disebabkan aliran air yang dihentikan secara tiba-tiba pada saat katup limbah tertutup maka maka berat katup limbah mempengaruhi penutupan katup limbah. Jika berat beban terlalu besar maka katup limbah memerlukan waktu lebih lama untuk proses penutupan atau bahkan tidak tertutup.

debit hasil q


3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000

41

beban 500 beban 650 beban 800 0,5

1

1,5

input H


debit hasil q

5,000 4,000 3,000

beban 500

2,000

beban 650

1,000

beban 800

0,000 0,5

1

1,5

input H

Gambar 4.8. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 5.8 m dan langkah 1,5 cm

debit hasil q

8,000 6,000 beban 500

4,000

beban 650

2,000

beban 800

0,000 0,5

1

1,5

input H

Gambar 4.9. Grafik hubungan antara q terhadap H dan beban pada h 5.8 m dan langkah 2 cm Gambar 4.7, gambar 4.8, dan gambar 4.9 di atas adalah grafik hubungan debit hasil (q) dengan tinggi input (H) terhadap beban dan panjang langkah katup


42

limbah pada output 5,8 meter. Debit hasilnya mengalami penurunan menjadi 6,695 liter/menit hal itu di pengaruhi oleh energi yang di butuhkan pompa lebih besar sedangkan energi yang di hasilkan pompa tetap. Pada ketinggian output 5,8 m jumlah debit hasilnya adalah yang paling jauh lebih sedikit dibandingkan dengan ketinggian output 3,8 m dan 4,8 m. Hal ini karena energi yang dibutuhkan untuk memompakan air pada ketinggian output 5,8 m jauh lebih besar, padahal ketinggian inputnya sama. Bila ingin debit hasil pada ketinggian 5,8 lebih banyak maka dapat diatasi dengan menaikan tinggi input. Hal itu sesuai dengan hukum Bernoulli (2.6) tentang hubungan antara elevasi (tinggi tempat), tekanan, dan tinggi kecepatan. Pada output 5,8 meter panjang langkah yang mampu menghasilkan debit terbanyak adalah 2 cm dan beban 800 gram. Sedangkan penggunaan jarak main katup limbah yang terlalu pendek menyebabkan katup limbah menutup lebih cepat sehingga tekanan yang dihasilkan kurang maksimal menyebabkan debit hasilnya kurang baik.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan Dari data penelitian pompa hidram PVC 3 inci dengan variasi panjang langkah katup limbah dan berat beban katup limbah kesimpulan, yaitu : a.

Untuk hidram dengan ketinggian

output 3,8 meter debit hasil

maksimum, sebesar 15,502 liter/menit pada ketinggian input 1,5 m menggunakan variasi beban pemberat 500gram dan panjang langkah 2 cm. b.

Untuk hidram dengan ketinggian output 4,8 meter debit hasil maksimum, sebesar 7,289 liter/menit pada ketinggian input 1,5 m menggunakan variasi beban pemberat 650gram dan panjang langkah 1,5 cm.

c.

Untuk hidram dengan ketinggian output 5,8 meter debit hasil maksimum, sebesar 6,695 liter/menit pada ketinggian input 1,5 m menggunakan variasi beban pemberat 800gram dan panjang langkah 2cm.

42


5.2

43

Saran Beberapa hal yang perlu diperhatikan sebagai berikut 1.

Untuk mendapatkan debit yang baik perlu penggunaan beban dan panjang langkah yang tepat

2.

Untuk menghindari pompa hidram berhenti bekerja perlu pelumasan pada engsel katup limbah, dan pemasangan saringan pada bak input agar tidak ada kotoran yang masuk ke pompa hidram.


DAFTAR PUSTAKA Bengston, Harlan., 2011, Low Cost Easy to Use Spreadsheets for Engineering Calculations Available at Engineering Excel Spreadsheets ale enhancement cialis, http://www.engineeringexcelspreadsheets.com (diakses pada hari Jumat, 24 Oktober 2014) Cahyanta,Yosef A. Dan Taufik, Indrawan (1996) : Studi Terhadap Presentasi Pompa Hidraulik Ram Dengan Variasi Beban Katup Limbah, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM , 2 , 2 Fane, Didin S., Sutanto, R., dan Mara, I Made. (2012) : Pengaruh Konfigurasi Tabung Kompresor Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram, Jurnal Teknik Mesin Universitas Mataram, 2, pp 1-5. Jafri, Muhamad dan limbing, ishak (2011) : Analisa Unjuk Kerja Pompa Hidram Paralel Dengan Variasi Berat Beban dan Panjang Langkah Katup Limbah, Jurnal MIPA FST UNDANA, 10, 1A. Jeffery, T.D, Thomas, T.H, Smith, A.V, Glover, P.B, dan Fountain, P.D. (1992) : Hydraulic Ram Pumps A Guide to Ram Pump Water Supply System, 1, 4, 1-9, ITDG, Warwick UK. San, Gan Shu, et al. (2012) : Studi Karakteristik Volume Tabung Udara dan Beban Katup Limbah Terhadap Efisiensi Pompa Hydraulic Ram, Surabaya. Universitas Kristen Petra, 4, 2, pp 81-87.

Streeter, Victor L., Wylie E. Benjamin., 1985, Mekanika Fluida, Erlangga, Jakarta, 8, 2, pp 345-347. Suarda, M, dan Wirawan, I.K.G. (2008) : Kajian Eksperimental Pengaruh Tabung Udara Pada Head Tekanan Pompa Hidram, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM, 2, pp 10-14. Triatmodjo, Bambang., 1996, Hidraulika I, Beta Offset, Yogyakarta, 2. Winarto, Dwi., 2012, Penjelasan Hukum Boyle, http://www.ilmukimia.org (diakses pada hari Selasa, 13 Januari 2015)

44


LAMPIRAN I

Gambar Pompa Hidram pvc 3 inci

Gambar instalasi pompa hidram

45


LAMPIRAN II

Gambar pompa air

Gambar bak tampungan input

46


LAMPIRAN III

Gambar bak tampungan air hasil pemompaan

Gambar bak tampungan air limbah pompa

47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents