PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

DEBIT HASIL POMPA HIDRAM PVC 2 INCI PADA TINGGI OUTPUT 3,91 m, 4,91 m, 5,91 m DENGAN VARIASI TINGGI INPUT, LUASAN LUBANG KATUP HANTAR, TINGGI TABUNG UDARA

SKRIPSI Untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

Oleh : HERIBERTUS BUDI SETYAWAN 105214020

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

i


THE DISCHARGE RESULT OF THE HYDRAULIC RAM PUMP PVC 2 INCH ON THE HEAD OUTPUT OF 3,91 m, 4,91 m, 5,91 m WITH THE VARIATION OF THE HEAD INPUT, THE WIDE OF THE DELIVERY VALVE’S HOLE, THE AIR TUBE’S HEIGHT THESIS Presented as partial fulfillment of the requirements to obtain Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

Presented by: Heribertus Budi Setyawan 105214020

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 merupakan kebutuhan yang paling pokok bagi kehidupan, baik untuk kebutuhan mandi, makan, maupun kebutuhan pertanian. Ketersediaan air semakin kurang, sehingga aliran sungai sering digunakan untuk memperoleh air. Pompa hidram adalah alat yang tepat untuk memindahkan air dari tempat rendah ke tempat penampungan yang lebih tinggi. Alat ini sangat ekonomis dan ramah lingkungan karena menggunakan air untuk pasokan energi. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui debit hasil tertinggi pompa hidram PVC 2 inci pada ketinggian output 3,91 m, 4,91 m, dan 5,91 m dengan variasi tinggi output, luasan lubang katup hantar, dan tinggi tabung udara. Katup limbah yang digunakan berupa katup dengan engsel. Dalam penelitian ini pompa hidram yang digunakan memiliki diameter badan pompa berukuran 2 inci berbahan PVC. Pompa hidram menggunakan luasan lubang katup hantar 75% (2120,58 mm2), 100% (2827,43 mm2), dan 125% (3534,29 mm2). Tabung udara memakai tabung dengan tinggi tabung udara 45 cm, 61 cm, dan 96 cm berdiameter 4 inci. Tinggi input yaitu 0,55 m, 1,05 m, dan 1,55 m. Tinggi output yaitu 3,91 m, 4,91 m, dan 5,91 m. Pada penelitian ini variasi tinggi tabung udara, luasan lubang katup hantar, dan tinggi input mempengaruhi debit hasil pompa hidram pada tinggi output 3,91 m, 4,91 m, dan 5,91 m. Pada tinggi output 3,91 m debit hasil terbanyak sebesar 8,88 liter/menit dengan variasi tinggi tabung udara 61 cm, luasan lubang katup hantar 75% (2120,58 mm2), dan tinggi input 1,55 m. Pada tinggi output 1,05 meter debit hasil terbanyak sebesar 8,24 liter/menit dengan pemakaian tinggi tabung udara 61 cm, luasan lubang katup hantar 75% (2120,58 mm2), dan tinggi input 1,55 m. Pada tinggi output 5,91 m debit hasil terbanyak sebesar 5,87 liter/menit dengan pemakaian tinggi tabung udara 61 cm, luasan lubang katup hantar 75% (2120,58 mm2), dan tinggi input 1,55 m.

Kata kunci : pompa hidram, tabung udara, katup hantar, input, output, debit hasil.

vii


ABSTRACT Water is the most important need for lifes, either for household or agriculture. However, the stock of the water to fulfill these demands is limited. Regarding this condition, the hydraulic ram pump can play a big role. The hydraulic ram pump itself is an appropriate tool to remove the water from the lower place to the higher place. Because it just needs the energy from the water, it is more economical and good for the environment. The purpose of this research was to find out the highest discharge result of the hidraulic ram pump PVC 2 inch on the head output of 3,91 m, 4,91 m, and 5,91 m, with the variation of the head output, the air tube’s height, and the wide of the delivery valve’s hole. The waste valve used in this research was in the form of a hinge. The diameter of the pump’s body were 2 inch and it was made of PVC. The hydraulic ram pump used the wide of the delivery valve’s hole of 75% (2120,58 mm2), 100% (2827,43 mm2), and 125% (3534,29 mm2). The heights of the air tubes were 45 cm, 61 cm, and 96 cm, meanwhile, the diameter of the air tube was 4 inch. The head inputs were 0,55 m, 1,05 m, and 1,55 m. Then, the head outputs were 3,91 m, 4,91 m, and 5,91m. In this research, the variation of the air tube’s height, the wide of the delivery valve’s hole, and the head input influenced the discharge result on the head output of 3,91m, 4,91 m, and 5,91m. On the head output of 3,91m, the highest discharge result was 8,88 liters/minute with the variation of the air tube’s height of 61 cm, the wide of the delivery valve’s hole of 75% (2120,58%) and the head input of 1,55m. On the head output of 1,05m, the highest discharge result was 8,24 liters/minute using the air tube’s height of 61 cm, the wide of the delivery valve’hole of 75% (2120,58 mm) and the head input of 1,55m. On the head output of 5,91 m, the highest discharge result was 5,87 liters/minute using the air tube’s height of 61 cm, the wide of the delivery valve’s hole of 75% and the head input of 1,55 m.

Keywords : hydraulic ram pump, air tube, delivery valve, input, output, discharge result.

viii


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. 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, S.T, 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. Aloysius Retiyono dan Rita Caeicilia Sri Darti, selaku orang tua yang telah memberikan dukungan moril maupun materiil secara penuh hingga saat ini 7. Yohanes Yojana Jati, Peter Pra Aditya, Andreas Wijanarko, dan Robert Ekananda Ardiyanto selaku teman satu tim yang membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data

ix


x


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i TITLE PAGE ........................................................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii DAFTAR DEWAN PENGUJI ............................................................................. iv PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................... v LEMBAR PUBLIKASI ........................................................................................ vi INTISARI

......................................................................................................... vii

ABSTRACT ........................................................................................................ viii KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ..................................................................................................xv BAB I PENDAHULUAN 1.1.

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

1.2.

Rumusan Masalah ....................................................................................... 3

1.3.

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

1.4.

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

1.5.

Manfaat Penelitian....................................................................................... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1.

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

2.2.

Landasan Teori ............................................................................................ 6

2.3.

Cara Kerja dan Siklus Kerja Pompa Hidram .............................................. 7

2.4.

Persamaan Aliran Fluida ........................................................................... 12 2.4.1.Debit ............................................................................................... 12

xi


2.4.2. Efisiensi pompa hidram ................................................................. 13 2.4.3. Tekanan hidrostatis pada fluida ..................................................... 13 2.4.4. Energi potensial ............................................................................. 13 2.4.5. Energi kinetik ................................................................................ 14 2.4.6. Hukum Bernoulli ........................................................................... 14 2.4.7. Kecepatan aliran pada suatu titik ................................................... 14 2.4.8. Hukum Boyle................................................................................. 15 BAB III METODE PENELITIAN 3.1.

Alat dan Bahan .......................................................................................... 16 3.1.1. Alat Penelitian ............................................................................... 16 3.1.2. Tabung Udara ................................................................................ 18 3.1.3. Katup Hantar ................................................................................. 19 3.1.4. Alat Ukur Debit ............................................................................. 21

3.2.

Data Penelitian .......................................................................................... 22

3.3.

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

3.4.

Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 23

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1.

Hasil Penelitian ......................................................................................... 26

4.2.

Perhitungan ................................................................................................ 30

4.3.

Pembahasan ............................................................................................... 35

BAB V PENUTUP 5.1.

Kesimpulan................................................................................................ 43

5.2.

Saran .......................................................................................................... 44

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................45 LAMPIRAN

xii


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Bagian-bagian pompa hidram ............................................................7 Gambar 2.2. Skema pompa hidram pada kondisi 1 ................................................8 Gambar 2.3. Skema pompa hidram pada kondisi 2 ................................................8 Gambar 2.4. Skema pompa hidram pada kondisi 3 ................................................9 Gambar 2.5. Skema pompa hidram pada kondisi 4 ..............................................10 Gambar 2.6. Diagram Siklus Kerja Pompa Hidram ..............................................10 Gambar 2.7. Gambar penampang V-notch ...........................................................12 Gambar 3.1. Susunan alat yang digunakan ...........................................................18 Gambar 3.2. Gambar tabung udara yang digunakan .............................................19 Gambar 3.3. Katup 75% ........................................................................................20 Gambar 3.4. Katup 100% ......................................................................................20 Gambar 3.5. Katup 125% ......................................................................................20 Gambar 3.6. Gambar alat ukur debit (V-notch) ....................................................21 Gambar 3.7. Tinggi input (H) dan tinggi output (h) .............................................23 Gambar 3.8. Diagram alir penelitian pompa hidram .............................................24 Gambar 4.1. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 3,91 meter dan katup 75%. .................................................................................................35 Gambar 4.2. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 3,91 meter dan katup 100%. ...............................................................................................35 Gambar 4.3. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 3,91 meter dan katup 125%. ...............................................................................................36

xiii


Gambar 4.4. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 4,91 meter dan katup 75%. .................................................................................................38 Gambar 4.5. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 4,91 meter dan katup 100%. ...............................................................................................38 Gambar 4.6. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 4,91 meter dan katup 125%. ...............................................................................................38 Gambar 4.7. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 5,91 meter dan katup 75%. .................................................................................................40 Gambar 4.8. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 5,91 meter dan katup 100%. ...............................................................................................40 Gambar 4.9. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 5,91 meter dan katup 125%. ...............................................................................................40

xiv


DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 75%. .................................................26 Tabel 4.2. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 100%. ...............................................27 Tabel 4.3. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 125%. ...............................................27 Tabel 4.4. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 4,91 meter dan luasan katup hantar 75%. .................................................28 Tabel 4.5. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 4,91 meter dan luasan katup hantar 100%. ...............................................28 Tabel 4.6. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 4,91 meter dan luasan katup hantar 125%. ...............................................28 Tabel 4.7. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 5,91 meter dan luasan katup hantar 75%. .................................................29 Tabel 4.8. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 5,91 meter dan luasan katup hantar 100%. ...............................................29 Tabel 4.9. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 5,91 meter dan luasan katup hantar 125%. ...............................................29 Tabel 4.10. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 75%. ...........................................................32 Tabel 4.11. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 100%. .........................................................32 Tabel 4.12. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 125%. .........................................................32

xv


Tabel 4.13. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 4,91 meter dan luasan katup hantar 75%. ...........................................................33 Tabel 4.14. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 4,91 meter dan luasan katup hantar 100%. .........................................................33 Tabel 4.15. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 4,91 meter dan luasan katup hantar 125%. .........................................................33 Tabel 4.16. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 5,91 meter dan luasan katup hantar 75%. ...........................................................34 Tabel 4.17. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 5,91 meter dan luasan katup hantar 100%. .........................................................34 Tabel 4.18. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 5,91 meter dan luasan katup hantar 125%. .........................................................34

xvi


BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah Air merupakan salah satu faktor yang sangat penting dan dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari. Makhluk hidup membutuhkan air guna kelangsungan hidup. Munculnya permasalahan yang menyangkut air disebabkan karena kebutuhan dan kepentingan makhluk hidup akan air semakin meningkat. Masyarakat membutuhkan air dalam jumlah besar, namun ketersediaan akan air kuranglah memadai. Kekurangan akan air tersebut disebabkan karena jauhnya sumber air serta letak sumber air yang berada pada posisi yang kurang mendukung. Dibutuhkan suatu alat yang digunakan untuk mengangkat dan mengalirkan air dari sumber air tersebut menuju permukiman warga atau tempat yang dijadikan lahan pertanian. Alat tersebut akan dirasa sangat berguna jika mampu memindahkan air dalam jumlah besar sehingga kebutuhan akan air terpenuhi. 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 membutuhkan bahan bakar atau listrik sebagai sumber energi untuk melakukan kerja. Keberadaan sumber energi tersebut kuranglah menguntungkan masyarakat yang berekonomi menengah kebawah.

1


2

Sumber energi seperti BBM lama kelamaan mengalami kelangkaan. 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 (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 air yang akan dialirkan dari sumber air menuju pompa hidram. Selain itu, pompa hidram mempunyai beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan jenis pompa yang lain, yaitu tidak membutuhkan energi listrik atau bahan bakar dalam pemakaiannya,

tidak

membutuhkan

pelumasan,

biaya

pembuatan

serta

pemeliharaannya relatif murah, dan pembuatannya 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. Dengan

semakin

berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi maka pengembangan tentang pompa hidram harus dikembangkan. Penelitian lain tentang berbagai rancangan dan unjuk kerja pompa hidram telah dilakukan pada pompa hidram. Penelitian yang dilakukan peneliti kali ini berbeda dengan penelitian yang sudah dilakukan. Perbedaan yang ada yaitu peneliti menggunakan katup limbah berbentuk engsel. Pada penelitian yang pernah dilakukan, pompa hidram menggunakan katup limbah berbentuk klep pada umumnya. Serta adanya variasi


3

yang dilakukan pada tinggi tabung udara serta luasan lubang katup hantar yang akan digunakan.

1.2. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana debit hasil sebuah pompa hidram jika dilakukannya variasi terhadap tinggi input masukan air, tinggi output keluaran air, tinggi tabung udara, dan luasan lubang katup hantar ?

1.3. Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai peneliti dari penelitian ini adalah : 1.

Mengetahui pengaruh variasi tinggi input, luasan lubang katup hantar, dan tinggi tabung udara terhadap debit hasil pompa hidram PVC 2 inci pada tinggi output 3,91 m, 4,91 m, dan 5,91 m.

2.

Mengetahui debit hasil tertinggi pompa hidram PVC 2 inci pada ketinggian output 3,91 m, 4,91 m, dan 5,91 m dengan variasi tinggi output, tinggi tabung udara, dan luasan lubang katup hantar.

1.4. Batasan Masalah Batasan masalah yang diambil di dalam pembuatan peralatan penelitian ini yaitu : 1.

Badan pompa hidram sebesar 2 inci.

2.

Beban katup limbah, yaitu 250 gram.


3.

Panjang langkah katup limbah, yaitu 15 mm.

4.

Tinggi tabung udara yang digunakan adalah 450 mm, 610 mm, dan 960 mm

4

dengan diameter tabung 109 mm (4 inci). 5.

Luasan lubang katup hantar yang digunakan adalah 75%, 100%, dan 125% dari luasan lubang input yaitu 2827,43 mm2.

6.

Tinggi input masukan air adalah 0,55 meter; 1,05 meter; dan 1,55 meter.

7.

Tinggi output keluaran air adalah 3,91 meter; 4,91 meter; dan 5,91 meter.

8.

Gesekan antara air dengan material pompa diabaikan sehingga tidak ada head loss dalam perhitungan.

1.5. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : 1.

Menambah pengetahuan tentang teknologi pompa air hidram.

2.

Melatih mahasiswa untuk mampu membuat hidram berbahan dasar pipa PVC.

3.

Membantu mahasiswa untuk berfikir secara aktif, kritis, dan logis dalam menyelesaikan suatu permasalahan.

4.

Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototype dan produk teknologi pompa hidram yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

5.

Mengurangi pemakaian listrik maupun bahan bakar minyak dalam pemakaian pompa air.

6.

Meningkatkan taraf kesehatan masyarakat.


BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka Penelitian mengenai volume tabung pernah dilakukan oleh San dan Santoso (2002). Hasil percobaan dan penelitian diperoleh bahwa faktor volume tabung dan beban katup limbah berpengaruh pada efisiensi pompa, begitu pula interaksi antara kedua faktor. Efisiensi terbaik adalah volume tabung 1300 ml dan beban katup limbah 400 gram untuk mendapatkan efisiensi 42,9209%. Suarda dan Wirawan (2008) melakukan penelitian pada kondisi ketinggian sumber air 1 meter dan diameter badan pompa 3 inci menghasilkan efisiensi 19,45%. Efisiensi tersebut dihasilkan pada pompa hidram yang menggunakan tabung udara, sedangkan pompa hidram tanpa tabung udara hanya menghasilkan efisiensi sebesar 0,72%. Panjaitan

dan

Sitepu

(2012)

juga

melakukan

penelitian

dengan

menggunakan tinggi tabung udara 40 cm dan 60 cm dengan diameter 6,35 cm dan variasi panjang pipa pemasukan dengan panjang 8 meter, 10 meter, dan 12 meter. Tinggi saluran suplay 2,3 meter dan tinggi saluran tekan 8 meter menghasilkan efisiensi maksimum pompa hidram 29,55% pada tinggi tabung 60 cm dan panjang pipa masuk 10 meter. Sulistiawan, dkk, (2013) melakukan penelitian mengenai pengaruh volume tabung udara dan beban katup limbah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

5


6

efisiensi tertinggi pompa hidram adalah 40,36% efisiensi D’Aubuisson pada berat beban 450 gram dan volume tabung udara 8100 ml.

2.2. Landasan Teori Pompa hidram atau singkatan dari hydraulic ram berasal dari kata hidro = air (cairan), dan ram = hantaman, pukulan atau tekanan, sehingga terjemahan bebasnya menjadi tekanan air. Jadi pompa hidram adalah sebuah pompa yang energi atau tenaga penggeraknya berasal dari tekanan atau hantaman air yang masuk kedalam pompa melalui pipa (Fane dkk, 2012). Pompa hidram adalah suatu alat untuk mengalirkan air dari tepat rendah ke tempat yang lebih tinggi secara terus-menerus dengan menggunakan energi potensial sumber air yang akan dialirkan sebagai daya penggerak tanpa menggunakan sumber energi luar (Suarda & Wirawan, 2008). Air yang masuk kedalam saluran input pompa hidram haruslah berjalan secara terus-menerus sehingga pompa tidak kehilangan tekanan. Dalam pemakaiannya, pompa hidram sangatlah sederhana. Pompa ini bekerja menggunakan perbedaan ketinggian pada sumber air yang digunakan. Selain untuk keperluan rumah tangga, pompa hidram juga bisa digunakan dalam bidang pertanian, peternakan maupun pekerjaan lain yang membutuhkan suplay air. Pompa hidram memiliki beberapa bagian. Bagian-bagian pompa hidram dapat dilihat pada gambar berikut.


7

6

3 5 1

4 2

Gambar 2.1. Bagian-bagian pompa hidram Keterangan gambar : 1) Saluran input. 2) Badan pompa. 3) Katup limbah. 4) Katup hantar. 5) Saluran output. 6) 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.


8

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

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


Katup limbah 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


9

ke tabung udara. Udara pada tabung udara mulai mengembang untuk menyeimbangkan tekanan, dan mendorong air keluar melalui lubang output.

. Gambar 2.4. Skema pompa hidram pada kondisi 3 (Mohammed, 2007)

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 lubang udara (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.


10


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)


11

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.

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.

12

Persamaan Aliran Fluida

2.4.1. Debit Dalam perhitungan debit secara umum, dapat digunakan rumus : Q= dengan Q adalah debit air.

(2.1)

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 = dengan Qt adalah debit air.

(2.2) adalah gaya gravitasi. Ø adalah sudut takik V-notch.

Hv adalah tinggi permukaan air dari dasar takik V-notch.

Hv

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


13

2.4.2. Efisiensi pompa hidram Dalam perhitungan efisiensi pompa hidram, digunakan rumus menurut D’ Aubuisson, rumus tersebut yaitu (Panjaitan & Sitepu, 2012) : (2.3) dengan

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.

2.4.3. Tekanan hidrostatis pada fluida Besarnya tekanan pada fluida dapat dihitung dengan menggunakan rumus : P=ρgh

(2.4)

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

2.4.4. 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 g h

(2.5)

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


14

2.4.5. 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

(2.6)

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

2.4.6. 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 (Triatmojo, 1996). zA + PA/γ + vA2/2g = zB + PB/γ + vB2/2g

(2.7)

dengan zA adalah elevasi titik A (tinggi tempat). PA/γ adalah tinggi tekanan di titik A. vA2/2g adalah tinggi kecepatan di titik A. zB adalah elevasi titik B (tinggi tempat). PB/γ adalah tinggi tekanan di titik B. vB2/2g adalah tinggi kecepatan di titik B.

2.4.7. Kecepatan aliran pada suatu titik Kecepatan aliran pada suatu titik dapat dihitung dengan menggunakan rumus : v= dengan v adalah kecepatan aliran. kolom udara.

(2.8) adalah percepatan gravitasi. h adalah tinggi


15

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. V2 adalah volume setelah dimampatkan.


BAB III METODE PENELITIAN

3.1.

Alat dan Bahan

3.1.1. Alat Penelitian Penelitian ini menggunakan rangkaian pompa hidram dengan badan pompa sebesar 2 inci dan diameter lubang input sebesar 2 inci. Selain pompa hidram, alat-alat lain yang digunakan sebagai penunjang dalam pengujian pompa hidram secara umum meliputi : 1.

Pompa hidram Merupakan komponen utama dalam penelitian.

2.

Pompa air Digunakan untuk mensimulasikan ketersediaan air pada bak tampungan input.

3.

Pipa saluran input Pipa yang digunakan merupakan pipa PVC dengan ukuran 2 inci yang digunakan untuk mengalirkan air dari bak penampungan menuju pompa hidram.

4.

Selang sebagai saluran output Dalam menyalurkan air keluaran pompa, dibutuhkan selang air guna menyalurkan air dari pompa hidram menuju tempat bak penampungan sesuai ketinggian yang diinginkan.

16


5.

17

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 limbah maupun debit hasil.

6.

Sensor Sensor ini berfungsi untuk mengukur ketinggian air pada v-notch yang terdapat di bak penampung air limbah maupun output. Alat ini menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi dari benda dengan cara pemantulan suara oleh transmiter dan di tangkap oleh receiver. Respon itu dieksekusi oleh arduino sebagai komponen mikrokontroler sederhana atau bisa di katakan sebagai otak dari sistem alat ini.

7.

Notebook Notebook digunakan sebagai alat pencatat data yang didapatkan oleh sensor tinggi permukaan air tersebut. Data ketinggian yang didapatkan dari sensor langsung masuk ke dalam notebook. Gambar skema susunan alat yang digunakan dalam penelitian pompa hidram dapat dilihat pada gambar berikut.


18

7 6 5

2 3 9 1

4 7 8

Gambar 3.1. Susunan alat yang digunakan Keterangan gambar : 1) Pompa air. 2) Bak tampungan input. 3) Pipa saluran input. 4) Pompa hidram. 5) Selang saluran output. 6) Bak tampungan output. 7) Sensor. 8) Bak tampungan air limbah. 9) Notebook.

3.1.2. Tabung Udara Tabung udara yang digunakan terbuat dari pipa PVC dengan diameter 4 inci yang dilengkapi dengan cap sebagai penutup tabung dan dilengkapi lubang output untuk mengalirkan air yang telah terpompa. Tabung udara berfungsi untuk melipatgandakan tenaga pemompaan sehingga air yang masuk ke tabung udara dapat dipompakan naik. Tabung udara yang digunakan divariasikan dengan ketinggian tabung 450 mm, 610 mm, dan 960 mm.


19

Gambar 3.2. Gambar tabung udara yang digunakan

3.1.3. Katup Hantar Katup hantar pada pompa hidram berfungsi untuk menghantarkan air dari badan pompa menuju tabung udara serta menahan air yang telah masuk ke tabung udara agar tidak kembali ke badan pompa. Katup hantar tersebut merupakan katup satu arah. Katup hantar yang digunakan pada penelitian ini berbahan aluminum dengan tebal 5 mm dan berdiameter 109 mm. Luasan lubang katup hantar divariasikan menjadi tiga, yaitu : 1.

Katup 75% dengan luas lubang katup sebesar 2120,58 mm2 (75% dari luasan lubang input 2827,43 mm2)

2.



3.

20


Gambar 3.3. Katup 75%




21

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. sensor

hs Htotal Ø

Hv

Gambar 3.6. Gambar alat ukur debit (V-notch)

hs merupakan data ketinggian yang dicatat oleh sensor, terdapat 2 data yang dicatat oleh sensor, yaitu hs untuk limbah (hslimbah) dan hs untuk hasil (hshasil). Dari data hslimbah dan hshasil, kemudian dirata-rata dan hasil dari rata-rata tersebut diolah guna mendapatkan Hv untuk Hvlimbah dan Hvhasil. Hvlimbah dan Hvhasil dapat dihitung dengan cara : Hv = Htotal – hs

(3.1)

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


22

3.2. Data Penelitian Data dalam penelitian ini dibedakan menjadi variabel bebas dan variabel terikat. Variabel tersebut yaitu : 1.

2.

Variabel bebas : a.

Variasi tinggi tabung udara yaitu : 450 mm, 610 mm, dan 960 mm.

b.

Variasi luasan lubang katup hantar yaitu : 75%, 100%, dan 125%.

c.

Variasi tinggi input yaitu : 0,55 meter; 1,05 meter; dan 1,55 meter.

d.

Variasi tinggi output yaitu : 3,91 meter; 4,91 meter; dan 5,91meter.

Variabel terikat : a.

Debit air limbah (Q)

b.

Debit air hasil (q)

Pengambilan data dengan alat ukur debit berupa V-notch (hs) dilakukan setiap 8 sampai 10 detik selama 5 menit pada setiap variasi, sehingga data ketinggian (hs) yang didapatkan untuk setiap variasi sebanyak 30 data sampai 35 data. Data hs yang diperoleh tersebut terdiri dari hslimbah dan hshasil. Dari 35 data hs tersebut kemudian dirata-rata untuk mendapatkan nilai hs yang valid. Setelah rata-rata dari hslimbah dan hshasil diperoleh, kemudian menghitung tinggi Hv dengan rumus (3.1). Nilai Hv juga ada dua, yaitu Hvlimbah dan Hvhasil. Dari nilai Hv yang diperoleh tersebut, kemudian diolah kembali menggunakan rumus (2.2) untuk memperoleh debit air limbah (Q) dan debit air hasil (q).


23

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 output air (h) diukur dari posisi pipa output pada tabung udara sampai selang output pada bak tampungan output. Tinggi input air dan tinggi output air dapat dilihat pada gambar berikut.

h

H

Gambar 3.7. Tinggi input (H) dan tinggi output (h)

3.4. Diagram Alir Penelitian Dalam penelitian ini, peneliti melakukan penelitian sesuai dengan diagram alir penelitian pompa hidram. Adapun diagram alir penelitian pompa hidram sebagai berikut :


Pemasangan pompa hidram

Variasi tinggi tabung udara (450 mm, 610 mm, 960 mm)

Variasi katup hantar (75%, 100%, 125%)

Variasi ketinggian input (0,55 m; 1,05 m; 1,55 m)

Variasi ketinggian output (3,91 m; 4,91 m; 5,91 m)

Uji coba tidak

Baik

ya Pengambilan data Selesai ya

tidak

Pengolahan data Selesai Gambar 3.8. Diagram alir penelitian pompa hidram

24


25

Penjelasan diagram alir penelitian pompa hidram : Setelah pemasangan pompa hidram dengan pemakaian tabung udara dengan tinggi 450 mm, katup hantar 75%, tinggi input 0,55 m, dan tinggi output 3,91 m selesai, dilakukan uji coba guna mengetahui apakah pompa hidram tersebut bekerja atau tidak. Jika pompa hidram tidak atau belum bekerja secara baik maka pada instalasi pompa akan dilakukan perakitan ulang, namun jika pompa hidram dapat bekerja dengan baik maka akan dilakukan pengambilan data. Ketika data pada variasi pertama dengan pemakaian tabung udara 450 mm, katup hantar 75%, tinggi input 0,55 m, dan tinggi output 3,91 m selesai diambil, maka langkah selanjutnya yaitu mengganti tinggi output dari 3,91m menjadi 4,91 m namun kondisi tabung, katup hantar dan tinggi input tetap. Jika data pada variasi tersebut sudah didapatkan, selanjutnya melakukan penggantian terhadap tinggi outputnya menjadi 5,91 m. Jika data pada variasi ketiga sudah didapatkan, selanjutnya tinggi input diubah menjadi 1,05 m namun tinggi outputnya dikembalikan pada ketinggian 3,91 m tanpa merubah tabung maupun katup hantar. Langkah tersebut dilakukan terus menerus hingga semua variasi dilakukan. Jika semua variasi sudah dilakukan dan semua data sudah didapatkan, maka data yang diperoleh kemudian diolah dan dilakukan pembahasan.


BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian Hasil penelitian yang dilakukan pada pompa hidram didapatkan ketinggian antara sensor dengan permukaan air pada bak V-notch (hs). Data yang didapatkan kemudian diolah untuk mendapatkan debit hasil, debit limbah, dan efisiensi pada setiap variasi yang dilakukan. Namun oleh karena adanya gangguan angin serta kotoran berupa dedaunan yang masuk kedalam alat ukur, maka terdapat data yang kurang baik. Dalam perhitungan, data yang kurang baik tersebut kemudian dihilangkan tetapi tidak melebihi setengah dari jumlah data yang didapatkan. Data yang didapatkan dari alat ukur debit kemudian diambil rata-ratanya saja dan dimasukkan ke dalam tabel hasil penelitian guna mengurangi banyaknya tabel yang ada. Data ketinggian yang dicatat oleh sensor dapat dilihat pada lampiran. Tabel yang tersedia dibagi menjadi 2, yaitu tabel data berupa Hvlimbah, dan Hvhasil, serta tabel perhitungan meliputi debit dan efisiensi. Dari hasil penelitian didapatkan data seperti berikut. Tabel 4.1. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 3,91 luasan katup hantar 75%. Tabung Tinggi Rata-rata Rata-rata Hvlimbah No. udara input (m) hslimbah (m) hshasil (m) (m) 1. 0,55 0,1000 0,1388 0,0480 2. 45 1,05 0,1022 0,1310 0,0458 3. 1,55 0,1050 0,1260 0,0430 4. 0,55 0,1001 0,1380 0,0479 61 5. 1,05 0,1008 0,1258 0,0472

26

meter dan Hvhasil (m) 0,0112 0,0190 0,0240 0,0120 0,0242


27

Lanjutan Tabel 4.1. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 75%. No. 6. 7. 8. 9.

Tabung Tinggi udara input (m) 61 1,55 0,55 96 1,05 1,55

Rata-rata hslimbah (m) 0,1009 0,1006 0,1045 0,1029

Rata-rata hshasil (m) 0,1240 0,1382 0,1301 0,1266

Tabel 4.2. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi luasan katup hantar 100%. Tabung Tinggi Rata-rata Rata-rata No. udara input (m) hslimbah (m) hshasil (m) 1. 0,55 0,1010 0,1382 2. 45 1,05 0,1046 0,1314 3. 1,55 0,1042 0,1277 4. 0,55 0,1007 0,1380 5. 61 1,05 0,1040 0,1257 6. 1,55 0,1064 0,1249 7. 0,55 0,1005 0,1380 8. 96 1,05 0,1043 0,1277 9. 1,55 0,1049 0,1265

Hvlimbah (m) 0,0471 0,0474 0,0435 0,0451

Hvhasil (m) 0,0260 0,0118 0,0199 0,0234

output 3,91 meter dan Hvlimbah (m) 0,0470 0,0434 0,0438 0,0473 0,0440 0,0416 0,0476 0,0437 0,0431

Tabel 4.3. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 3,91 luasan katup hantar 125%. Tabung Tinggi Rata-rata Rata-rata Hvlimbah No. udara input (m) hslimbah (m) hshasil (m) (m) 1. 0,55 0,1013 0,1393 0,0467 2. 45 1,05 0,1042 0,1325 0,0438 3. 1,55 0,1091 0,1267 0,0389 4. 0,55 0,1004 0,1361 0,0476 5. 61 1,05 0,1046 0,1322 0,0434 6. 1,55 0,1043 0,1283 0,0437 7. 0,55 0,1051 0,1400 0,0429 8. 96 1,05 0,1081 0,1297 0,0399 9. 1,55 0,1094 0,1257 0,0386

Hvhasil (m) 0,0118 0,0186 0,0223 0,0120 0,0243 0,0251 0,0120 0,0223 0,0235

meter dan Hvhasil (m) 0,0107 0,0175 0,0233 0,0139 0,0178 0,0217 0,0100 0,0203 0,0243


28


output 4,91 meter dan





Hvlimbah (m) 0,0475 0,0436 0,0428 0,0476 0,0441 0,0435 0,0472 0,0435 0,0436

Hvlimbah (m) 0,0464 0,0435 0,0430 0,0464 0,0436 0,0415 0,0470 0,0433 0,0435

Hvlimbah (m) 0,0464 0,0430 0,0383 0,0475 0,0431 0,0436 0,0428 0,0391 0,0389

Hvhasil (m) 0,0106 0,0164 0,0216 0,0117 0,0185 0,0252 0,0115 0,0179 0,0222

Hvhasil (m) 0,0107 0,0160 0,0242 0,0120 0,0178 0,0220 0,0110 0,0176 0,0220

Hvhasil (m) 0,0100 0,0150 0,0190 0,0110 0,0140 0,0190 0,0090 0,0120 0,0190




29


output 5,91 meter dan Hvlimbah (m) 0,0468 0,0433 0,0420 0,0470 0,0427 0,0414 0,0465 0,0428 0,0438


Hvhasil (m) 0,0093 0,0140 0,0195 0,0110 0,0185 0,0208 0,0097 0,0150 0,0190



30

4.2. Perhitungan Perhitungan debit hasil (q), debit limbah (Q), dan efisiensi pompa hidram ( ) dilakukan dengan mempergunakan data-data seperti tersaji pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, Tabel 4.3, Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel 4.7, Tabel 4.8, dan Tabel 4.9. 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 (q), data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,55 meter dan ketinggian output 3,91 meter. (data lain pada Tabel 4.1). Hvhasil yaitu 0,0112 meter. q= q= q = 1,0905 l/menit Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 4.10, Tabel 4.11, Tabel 4.12, Tabel 4.13, Tabel 4.14, Tabel 4.15, Tabel 4.16, Tabel 4.17, dan Tabel 4.18.

Sebagai contoh perhitungan debit limbah (Q), data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,55 meter dan ketinggian output 3,91 meter. (data lain pada Tabel 4.1). Hvlimbah yaitu 0,0480 meter.


31

Q= Q= Q = 41,4111 l/menit Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 4.10, Tabel 4.11, Tabel 4.12, Tabel 4.13, Tabel 4.14, Tabel 4.15, Tabel 4.16, Tabel 4.17, dan Tabel 4.18.

Sebagai contoh perhitungan efisiensi (η), data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,55 meter dan ketinggian output 3,91 meter. (data lain pada Tabel 4.1). q = 1,0905 l/menit. Q = 41,4111 l/menit.

% Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 4.10, Tabel 4.11, Tabel 4.12, Tabel 4.13, Tabel 4.14, Tabel 4.15, Tabel 4.16, Tabel 4.17, dan Tabel 4.18.


32

Tabel 4.10. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 75%. Tabung Tinggi Debit limbah Debit hasil Efisiensi No. udara (cm) input (m) (l/menit) (l/menit) D'Aubuisson 1. 0,55 41,4111 1,0905 18,2408 2. 45 1,05 36,7960 4,0746 37,1250 3. 1,55 31,3962 7,3069 47,6248 4. 0,55 41,0763 1,2917 21,6738 5. 61 1,05 39,6071 7,4505 58,9578 6. 1,55 39,4138 8,8848 46,4044 7. 0,55 40,1338 1,2336 21,2002 8. 96 1,05 32,2726 4,5499 46,0121 9. 1,55 35,3813 6,8356 40,8449 Tabel 4.11. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 100%. Tabung Tinggi Debit limbah Debit hasil Efisiensi No. udara (cm) input (m) (l/menit) (l/menit) D'Aubuisson 1. 0,55 39,3056 1,2340 21,6394 2. 45 1,05 32,0766 3,8790 40,1733 3. 1,55 32,8233 6,0517 39,2693 4. 0,55 39,8015 1,2917 22,3462 5. 61 1,05 33,2535 7,5633 69,0015 6. 1,55 28,9462 8,1427 55,3820 7. 0,55 40,3722 1,2917 22,0401 8. 96 1,05 32,7585 6,0558 58,0989 9. 1,55 31,6249 6,9323 45,3540 Tabel 4.12. Hasil perhitungan Q, q, dan ηA pada tinggi output 3,91 meter dan luasan katup hantar 125%. Tabung Tinggi Debit limbah Debit hasil Efisiensi No. udara (cm) input (m) (l/menit) (l/menit) D'Aubuisson 1. 0,55 38,5454 0,9720 17,4853 2. 45 1,05 32,9004 3,3174 34,1088 3. 1,55 24,3865 6,7615 54,7592 4. 0,55 40,3987 1,8779 31,5778 5. 61 1,05 32,0932 3,4414 36,0634 6. 1,55 32,6556 5,6682 37,3097 7. 0,55 31,1361 0,8189 18,2172 8. 96 1,05 26,0110 4,8043 58,0566 9. 1,55 24,0092 7,5309 60,2325


33



34



35

4.3. Pembahasan Dari hasil penelitian di atas, untuk penjelasan dari Tabel 4.10, Tabel 4.11, Tabel 4.12, Tabel 4.13, Tabel 4.14, Tabel 4.15, Tabel 4.16, Tabel 4.17, dan Tabel 4.18 tentang hubungan antara tinggi tabung udara dan tinggi input terhadap debit hasil dapat dilihat dari hasil grafik yang telah dibuat. Dari seluruh grafik yang dibuat tersebut kemudian dikelompokkan berdasarkan tinggi outputnya dan kemudian dilakukan pembahasan berdasarkan pengelompokkan grafik tersebut. Untuk setiap tiga grafik akan dibahas sebagai berikut.

q (l/menit)

10.0000 8.0000 6.0000 tabung 45

4.0000 2.0000

tabung 61

0.0000

tabung 96 0.55

1.05

1.55

H (m)

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 3,91 meter dan katup 75%.

q (l/menit)

10.0000 8.0000 6.0000 tabung 45

4.0000 2.0000

tabung 61

0.0000

tabung 96 0.55

1.05

1.55

H (m)


q (l/menit)


8.0000 7.0000 6.0000 5.0000 4.0000 3.0000 2.0000 1.0000 0.0000

36

tabung 45 tabung 61 tabung 96 0.55

1.05

1.55

H (m)


Gambar 4.1, gambar 4.2, dan gambar 4.3 di atas merupakan grafik tentang hubungan debit hasil (q) dengan tinggi input (H) terhadap tabung dan katup hantar pada output 3,91 meter. Dari grafik tersebut didapatkan nilai debit hasil tertinggi yaitu 8,88 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika hidram menggunakan tabung 61 dan katup hantar 75 pada ketinggian input 1,55 meter. Debit hasil tersebut menghasilkan efisiensi D’Aubuisson sebesar 46,40%. Dari ketiga grafik tersebut dapat dilihat bahwa semua grafik mengalami peningkatan, yang artinya dengan bertambahnya ketinggian inputnya maka debit hasilnya juga akan meningkat tetapi dengan kondisi tinggi outputnya tetap yaitu 3,91 meter dan dengan berbagai variasi tabung dan katup hantar. Hal itu dikarenakan semakin tinggi input maka kecepatan aliran juga semakin meningkat. Kecepatan aliran suatu fluida dapat dihitung dengan rumus kecepatan aliran (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


37

maka fluida yang masuk ke rumah pompa per satuan waktunya juga akan meningkat. Karena ada pengaruh dari beda ketinggian atau h maka aliran air akan dipercepat. Berdasarkan persamaan Bernoulli (2.7) ada hubungan antara kecepatan aliran dengan tinggi tekanan air dan tinggi elevasi terhadap suatu referensi atau tinggi inputnya. Jika tinggi input semakin tinggi dan kecepatan aliran pada pipa input semakin tinggi juga, maka tekanan yang dihasilkan oleh badan hidram juga akan meningkat. Peningkatan tekanan pada badan hidram akan diteruskan ke tabung udara melalui katup hantar sehingga udara yang termampatkan tersebut akan mampu menaikkan air lebih banyak daripada input yang rendah. Oleh karena itu hidram dengan tinggi input 1,55 m akan menghasilkan debit hasil yang lebih banyak juga daripada tinggi input 1,05 m maupun 0,55 m dengan kondisi tinggi outputnya tidak mengalami perubahan ketinggian.


38

q (l/menit)

10.0000 8.0000 6.0000 tabung 45

4.0000

tabung 61

2.0000

tabung 96

0.0000 0.55

1.05

1.55

H (m)


q (l/menit)

8.0000 6.0000 4.0000

tabung 45

2.0000

tabung 61

0.0000

tabung 96 0.55

1.05

1.55

H (m)


q (l/menit)

5.0000 4.0000 3.0000 2.0000

tabung 45

1.0000

tabung 61

0.0000

tabung 96 0.55

1.05

1.55

H (m)

Gambar 4.6. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 4,91 meter dan katup 125%. Gambar 4.4, gambar 4.5, dan gambar 4.6 di atas merupakan grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung dan katup pada tinggi


39

output 4,91 meter. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa debit hasil terbanyak yaitu 8,24 liter/menit dengan pemakaian tabung 61 dan katup hantar 75% pada ketinggian input 1,55 meter. Hasil efisiensi D’Aubuisson dari kondisi tersebut sebesar 64,43%. Jika dibandingkan dengan debit hasil pada ketinggian output 3,91 m pada grafik sebelumnya yang bernilai 8,88 liter/menit, debit hasil pada ketinggian output 4,91 m mengalami penurunan menjadi 8,24 liter/menit. Nilai debit tersebut diperoleh dengan kondisi tinggi input, tinggi tabung udara, dan luasan lubang katup hantar yang sama yaitu input 1,55 m, tabung 61 cm, dan katup 75%. Pada hukum Bernoulli (2.7) jika energi pompa yang tersedia tetap dan tinggi output mengalami peningkatan maka energi yang dibutuhkan untuk mengangkat atau memompa air ke tempat yang lebih tinggi juga semakin meningkat, sedangkan kecepatan aliran yang dihasilkan pompa bernilai tetap. Dalam hal ini ada juga pengaruh dari tekanan yang dihasilkan oleh udara pada tabung udara yang mengalami pemampatan udara. Hal itu merupakan penggunaan dari hukum Boyle (2.9) mengenai tekanan dan volume fluida gas. Tabung udara 61 menjadi tabung yang mampu menghasilkan debit hasil terbanyak dibandingkan tabung 45 maupun tabung 96. Walaupun volume pada tabung 61 cm tidak sebesar volume pada tabung 96 cm tetapi volume tabung 61 cm lebih ideal daripada tabung 96 cm. Jika ruang yang tersedia kurang maka ketika pemampatan udara belum maksimal, udara akan terpaksa memompa air yang ada pada tabung untuk keluar agar ruang yang tersedia mencukupi. Hal itu mampu mengurangi jumlah debit air dan tinggi output yang dihasilkan kurang maksimal. Begitu juga jika ruang pada tabung terlalu banyak, maka pemampatan udara akan melewati titik


40

optimumnya sehingga tekanan udara tidak maksimal untuk memompa air menuju

q (l/menit)

ketinggian output yang diinginkan.

7.0000 6.0000 5.0000 4.0000 3.0000 2.0000 1.0000 0.0000


1.05

1.55

H (m)

q (l/menit)

Gambar 4.7. Grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung pada tinggi output 5,91 meter dan katup 75%. 6.0000 5.0000 4.0000 3.0000 2.0000 1.0000 0.0000


1.05

1.55

H (m)


q (l/menit)

4.0000 3.0000 2.0000

tabung 45

1.0000

tabung 61

0.0000

tabung 96 0.55

1.05

1.55

H (m)



41

Gambar 4.7, gambar 4.8, dan gambar 4.9 merupakan grafik hubungan antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap tabung dan katup hantar pada ketinggian output 5,91 meter. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai debit hasil terbanyak sebesar 5,87 liter/menit dengan pemakaian tabung 61 dan katup hantar 75% dan tinggi input 1,55 meter. Dengan kondisi debit terbanyak tersebut diperoleh efisiensi D’Aubuisson sebesar 58,77%. Debit hasil pada ketinggian 5,91 m menjadi debit hasil yang terkecil jika dibandingkan dengan debit hasil pada ketinggian output 3,91 m dan output 4,91 m. Kecepatan aliran yang dihasilkan oleh pompa hidram karena pengaruh ketinggian inputnya masih tetap karena ketinggian inputnya tidak mengalami perubahan yaitu tetap pada ketinggian 1,55 m. Energi yang dihasilkan pompa hidram juga masih bernilai tetap, sedangkan energi yang dibutuhkan untuk memompa air ke tempat yang lebih tinggi semakin meningkat. Jika energi yang dihasilkan pompa dengan ketinggian input 1,55 m tetap tetapi tinggi outputnya semakin tinggi maka akan berdampak pada penurunan jumlah fluida yang dialirkan pompa hidram. Jika tinggi outputnya ditinggikan menjadi 5,91 dan ingin menghasilkan debit pemompaan yang sama dengan debit hasil pada tinggi output 3,91 m ataupun 4,91 m maka yang harus dilakukan adalah menaikkan tinggi inputnya. Hal itu sesuai dengan hukum Bernoulli (2.7) tentang hubungan antara elevasi (tinggi tempat), tinggi tekanan, dan tinggi kecepatan. Untuk luasan katup hantar, semua debit hasil terbanyak untuk masing-masing tinggi output dihasilkan dengan penggunaan katup dengan luasan lubang 75% (2120,58 mm2). Luasan lubang katup hantar tersebut walaupun lebih kecil daripada luasan lubang inputnya dan debit yang dialirkan dari rumah


42

pompa menuju tabung udara lebih sedikit daripada debit inputnya tetapi mampu menghasilkan debit pemompaan lebih baik dibandingkan dengan luasan lubang katup hantar 100% maupun luasan lubang katup hantar 125%.


BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut. 1. Variasi luasan lubang katup hantar, tinggi tabung udara, dan tinggi input pompa hidram PVC 2 inci mempengaruhi debit hasil pada output 3,91 m, 4,91 m, dan 5,91 m. 2. Untuk hidram dengan tinggi output 3,91 m debit hasil terbanyak sebesar 8,88 liter/menit dengan pemakaian tinggi tabung udara 61 cm, luasan lubang katup hantar 75% (2120,58 mm2), dan tinggi input 1,55 m. 3. Untuk hidram dengan tinggi output 4,91 m debit hasil terbanyak sebesar 8,24 liter/menit dengan pemakaian tinggi tabung udara 61 cm, luasan lubang katup hantar 75% (2120,58 mm2), dan tinggi input 1,55 m. 4. Untuk hidram dengan tinggi output 5,91 m debit hasil terbanyak sebesar 5,87 liter/menit dengan pemakaian tinggi tabung udara 61 cm, luasan lubang katup hantar 75% (2120,58 mm2), dan tinggi input 1,55 m.

43


5.2.

44

Saran Beberapa saran terkait dengan penelitian ini adalah : 1.

Menentukan ulang variasi tinggi tabung udara, jika perlu menambah variasi tabung udara sehingga lebih banyak data yang akan diperoleh.

2.

Menambah variasi luasan katup hantar untuk mengetahui luasan mana yang paling bagus untuk mendapatkan efisiensi maksimal untuk pompa hidram 2 inci.


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) 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. 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), pp 1-9, ITDG, Warwick UK. Mohammed, Shuabu N., 2007, Design and Construction of a Hydraulic Ram Pump, Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies, pp 5970. Panjaitan, D.O, dan Sitepu, T., 2012, Rancang Bangun Pompa Hidram dan Pengujian Pengaruh Variasi Tinggi Tabung Udara dan Panjang Pipa Pemasukan Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram, Jurnal e-dinamis, 2, pp 1-9. 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. Sulistiawan, Eko., Wahyudi, Rhomadon Tri., Pradana, Setia., dan Fuhaid, Naif., 2013, Pengaruh Volume Tabung Udara dan Beban Katup Limbah Terhadap Efisiensi Unjuk Kerja Pompa Hidram, Jurnal PROTON, 5 (2), pp 1-5. 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)

45


Lampiran 1

Gambar L.1 pompa hidram PVC 2 inci

Gambar L.2 instalasi pompa hidram

46


Lampiran 2

Gambar L.3 pompa air

Gambar L.4 bak tampungan input

47


Lampiran 3

Gambar L.5 bak tampungan air limbah pompa

Gambar L.6 bak tampungan air hasil pemompaan

48

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents