PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

DEBIT HASIL POMPA HIDRAM PVC 3 INCI PADA TINGGI OUTPUT 3,80 m, 4,80 m, 5,80 m DENGAN VARIASI TINGGI INPUT, LUASAN LUBANG KATUP HANTAR, TINGGI TABUNG UDARA

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

Oleh : ROBERT EKANANDA ARDIYANTO 105214029

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


DISCHARGE THE RESULT 3 INCHES OF PVC HYDRAULIC RAM PUMP ON 3,80 M , 4,80 M AND 5,80 M OUTPUT HEIGHTS WITH VARIATION OF HEAD INPUT, THE WIDE OF THE DELEVERY VALVE’S HOLE, AND THE AIR TUBE’S HIGHT THESIS Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering

By: Robert Ekananda Ardiyanto 105214029

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

ii


iii


iv


v


vi


INTISARI Air merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan. Makhluk hidup membutuhkan air guna untuk kelangsungan hidup. Kebutuhan air yang cukup banyak seringkali menimbulkan permasalahan baru bagi manusia, khususnya bagi masyarakat yang tinggal jauh dari sumber air. Pada kasus seperti ini, pompa hidraulik ram (hydram) dinilai cukup tepat untuk mengatasi permasahan tersebut, sebab mempunyai beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan jenis pompa yang lain, yaitu tidak membutuhkan energi listrik atau bahan bakar. Tujuan penelitihan ini adalah mengetahui debit pompa dari berbagai variasi yang dilakukan. Pompa hidram yang digunakan berukuran 3 inci, dengan variasi tinggi tabung udara 46 cm (828 cm3), 61 cm (1098 cm3) dan 88 cm (1584 cm3), serta luasan lubang katup hantar 75%, 100% dan 125%, serta variasi tinggi output dan tinggi input. Dari penelitian yang dilakukan didapatkan kesimpulan untuk hidram dengan tinggi output 3,8 meter didapatkan nilai debit hasil tertinggi yaitu 10,5728 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,5 meter dengan tinggi tabung udara 61 cm (1098 cm3 ) dan luasan katub hantar 75%. Untuk hidram dengan tinggi output 4,8 meter debit hasil tertinggi yaitu 7,6364 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,5 meter dengan tinggi tabung udara 61 cm (1098 cm3) dan luasan katup hantar 75%. Untuk hidram dengan tinggi output 5,8 meter debit hasil tertinggi yaitu 4,4598 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,5 meter dengan tinggi tabung udara 61 cm (1098 cm3) dan luasan katup hantar 75%. Kata kunci : pompa hidram, katup hantar, debit hasil, tinggi output, tinggi input.

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. 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. Damasius Jamino dan E.Evi Kristina Handayani 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 Heribertus Budi Setyawan selaku teman satu tim yang membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data

viii


8. Yolanda Eveline Ardiningtyas sebagai saudara perempuan dan M.Sri Sularsih sebagai nenek yang telah memberi dukungan untuk kelancaran dalam penyusunan skripsi ini 9. Maria Puput Indah Sari yang telah memberi semangat dan dukungan tanpa henti sehingga skripsi ini dapat terselesaikan 10. Clinic Hid Yogyakarta, Decky Andinata, dan seluruh teman –teman yang telah memberi dukungan hingga terselesainya skripsi ini 11. Seluruh teman-teman Teknik Mesin khususnya Teknik Mesin Angkatan 2010 dan teman-teman lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu 12. 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 member dan menambah informasi yang bermanfaat bagi kita semua.

Yogyakarta, Januari 2015

Penulis

ix


DAFTAR ISI

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

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

KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii DAFTAR ISI ...................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1.

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

1.2.

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

1.3.

Tujuan Penelitian ............................................................................ 2

2.1.

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

1.5.

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

BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................. 4 2.1

Tinjauan Pustaka ............................................................................ 4

2.2.

Landasan Teori ............................................................................... 5

2.3.

Cara Kerja dan Siklus Kerja Pompa Hidram ................................... 6

2.4.

Rumus yang digunakan ................................................................ 11

2.4.1.

Debit ............................................................................................ 11

2.4.2.

Efisiensi pompa hidram ................................................................ 12

2.4.3.

Hukum Bernoulli .......................................................................... 13

2.4.4.

Kecepatan aliran pada suatu titik .................................................. 13

x


2.4.5.

Hukum Boyle ............................................................................... 14

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 15 3.1 Alat dan Bahan ...................................................................................... 15 3.1.1

Alat Penelitian ............................................................................ 15

3.1.2

Katup Hantar ................................................................................ 17

3.1.3

Tabung Udara .............................................................................. 20

3.1.4

Alat Ukur Debit .......................................................................... 20

3.1.5

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

3.2

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

3.3

Menentukan tinggi input (H) dan tinggi output (h) ........................ 24

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................... 26 4.1

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

4.2

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

4.2

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

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 44 5.1

Kesimpulan .................................................................................. 44

5.2

Saran ............................................................................................ 45

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 46 LAMPIRAN

xi


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Bagian-bagian pompa hidram ......................................................... 6 Gambar 2.2. Skema pompa hidram pada kondisi A ............................................. 7 Gambar 2.3. Skema pompa hidram pada kondisi B ............................................. 8 Gambar 2.4. Skema pompa hidram pada kondisi C ............................................. 8 Gambar 2.5. Skema pompa hidram pada kondisi D ............................................. 9 Gambar 2.6. Diagram Siklus Kerja Pompa Hidram ........................................... 10 Gambar 2.7. Gambar penampang V-notch ......................................................... 12 Gambar 3.1. Susunan alat yang digunakan ........................................................ 17 Gambar 3.2. Katup 75% .................................................................................... 18 Gambar 3.3. Katup 100% .................................................................................. 19 Gambar 3.4. Katup 125% .................................................................................. 19 Gambar 3.5. Gambar tabung udara yang digunakan .......................................... 20 Gambar 3.6. Gambar alat ukur debit (V-notch) .................................................. 21 Gambar 3.7. Diagram alir penelitian pompa hidram .......................................... 23 Gambar 3.8 Tinggi input Hin dan tinggi output Hout ........................................... 25 Gambar 4.1. Grafik hubungan antara H dan q dengan variasi tinggi tabung udara pada output 3.8m dan katup hantar 75% .............................. 36 Gambar 4.2. Grafik hubungan antara H dan q dengan variasi tinggi tabung udara pada output 3.8m dan katup hantar 100% ............................ 37 Gambar 4.3. Grafik hubungan antara H dan q dengan variasi tinggi tabung udara pada output 3.8m dan katup hantar 125% ............................ 37 Gambar 4.4. Grafik hubungan antara H dan q dengan variasi tinggi tabung udara pada output 4.8m dan katup hantar 75% .............................. 39

xii


Gambar 4.5. Grafik hubungan antara H dan q dengan variasi tinggi tabung udara pada output 4.8m dan katup hantar 100% ............................ 39 Gambar 4.6. Grafik hubungan antara H dan q dengan variasi tinggi tabung udara pada output 4.8m dan katup hantar 125% ........................... 40 Gambar 4.7. Grafik hubungan antara H dan q dengan variasi tinggi tabung udara pada output 5.8m dan katup hantar 75% .............................. 41 Gambar 4.8. Grafik hubungan antara H dan q dengan variasi tinggi tabung udara pada output 5.8m dan katup hantar 100% ............................ 42 Gambar 4.9. Grafik hubungan antara H dan tabung udara terhadap q pada output 5.8m dan katup hantar 125% .............................................. 42

xiii


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................................................................... 27 Tabel 4.3. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 5,8 meter................................................................... 27 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................................................................... 28 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................................................................... 29 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................................................................... 30 Tabel 4.10. Hasil perhitungan Q, dan q, pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 3,8 meter................................................................... 32 Tabel 4.11. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 4,8 meter................................................................... 33 Tabel 4.12. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 5,8 meter................................................................... 33 Tabel 4.13. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1 meter dan tinggi output 3,8 meter ............................................................................ 33 xiv


Tabel 4.14. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1 meter dan tinggi output 4,8 meter ............................................................................ 34 Tabel 4.15. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1 meter dan tinggi output 5,8 meter ............................................................................ 34 Tabel 4.16. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 3,8 meter................................................................... 35 Tabel 4.17. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 4,8 meter................................................................... 35 Tabel 4.18. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 5,8 meter................................................................... 35

xv


BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang Masalah Air merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan. Makhluk hidup membutuhkan air guna untuk kelangsungan hidup. Kebutuhan air yang cukup banyak seringkali menimbulkan

permasalahan

baru

bagi

manusia,

khususnya

bagi

masyarakat yang tinggal jauh dari sumber air. masyarakat biasa menggunakan pompa air untuk mempompa air dari sumber air ke tempat tinggal mereka. Penggunaan pompa air ini juga masih mengalami kesulitan, antara lain tidak tersedianya sumber tenaga listrik atau sulitnya mendapatkan bahan bakar dan mahalnya biaya operasional. Pada kasus seperti ini, pompa hidraulik ram (hidram) dinilai cukup tepat untuk mengatasi permasahan tersebut, sebab 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 pembuatannya cukup mudah. Namun pemakaian pompa hidram masih jarang. Masyarakat juga belum terlalu paham 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

1


2

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 buang berbentuk engsel. Pada penelitian yang pernah dilakukan, pompa hidram menggunakan katup buang berbentuk klep pada umumnya. Serta adanya variasi yang dilakukan pada tinggi tabung udara serta luasan lubang katup hantar yang akan digunakan.

1.2.

Rumusan Masalah Bagaimana debit hasil sebuah pompa hidram jika dilakukannya variasi terhadap tinggi tabung udara, luasan lubang katup hantar,tinggi input masukan air, dan tinggi output keluaran air ?

1.3.

Tujuan Penelitian 1. Mengetahui pengaruh variasi tinggi input, tinggi output, luasan lubang katup hantar, dan tinggi tabung udara terhadap debit hasil pompa hidram PVC 3 inci. 2. Memperoleh nilai debit hasil tertinggi pompa hidram pada output 3,80 m, 4,80 m, 5,80 m, dengan variasi tinggi input, luasan lubang katup hantar dan variasi tinggi tabung udara.


2.1.

3

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

Badan pompa hidram sebesar 3 inci.

2.

Panjang langkah katup limbah, yaitu 15 mm.

3.

Beban katup limbah, yaitu 650 gram.

4.

Tinggi tabung udara yang digunakan adalah 46 cm (828 cm3), 61 cm (1098 cm3) dan 88 cm (1584 cm3), dengan diameter tabung 6 inci (17.4 cm).

5.

Luasan lubang katup hantar yang digunakan adalah 75%, 100%, dan 125% dari luasan lubang input yaitu 5838.26 mm2.

6.

Tinggi input masukan air adalah 0,5 meter; 1 meter; dan 1,5 meter.

7.

Tinggi output keluaran air adalah 3,80 meter; 4,80 meter; dan 5,80meter.

8.

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

1.5.

Manfaat Penelitian 1.

Menambah pengetahuan tentang teknologi pompa air hidram.

2.

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

3.

Meningkatkan taraf kesehatan masyarakat


BAB II LANDASAN TEORI

2.1

Tinjauan Pustaka Sulistiawan, dkk, (2013) melakukan penelitian mengenai pengaruh volume tabung udara dan beban katup limbah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi tertinggi pompa hidram adalah 40,36% efisiensi D’Aubuisson pada berat beban 450 gram dan volume tabung udara 8100 ml. 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 m, 10 m, dan 12 m. Tinggi saluran suplay 2,3 meter dan tinggi saluran tekan 8 m menghasilkan efisiensi maksimum pompa hidram 29,55% pada tinggi tabung 60 cm dan panjang pipa masuk 10 m. 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%. Penelitian mengenai volume tabung juga pernah dilakukan oleh San dan Santoso (2002). Hasil percobaan dan penelitian diperoleh bahwa faktor volume tabung dan beban katup buang berpengaruh pada efisiensi

4


5

pompa, begitu pula interaksi antara kedua faktor. Efisiensi terbaik adalah volume tabung 1300 ml dan beban katup 400 gram untuk mendapatkan efisiensi 42,9209%.

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 kontinyu 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 rumah tangga, pompa hidram juga bisa dipakai dalam bidang pertanian, peternakan maupun pekerjaan lain yang membutuhkan suplay air.


6

Pompa hidram memiliki beberapa bagian. Bagian-bagian pompa hidram dapat dilihat pada gambar berikut.

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 Cara kerja pompa hidram dapat dibagi menjadi empat periode, yaitu


7

1. Periode A 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.

Gambar 2.2. Skema pompa hidram pada kondisi A (Mohammed, 2007) 2.

Periode B Air telah memenuhi badan hidram, ketika tekanan air telah mencapai nilai tertentu, katup limbah mulai menutup. Pada pompa hidram yang baik, kemudian terjadi proses water hammer yaitu proses menutupnya katup limbah dengan tiba-tiba atau dengan cepat. Akibat dari proses tersebut air terdorong melalui katup hantar menuju tabung udara, pada siklus ini katub buang tertutub dan katub hantar terbuka.


8

Gambar 2.3. Skema pompa hidram pada kondisi B (Mohammed, 2007)

3. Periode C 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.

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


9

4. Periode D Katup hantar tertutup. Tekanan di dekat katup hantar masih lebih besar dari pada tekanan statis pipa input, sehingga aliran berbalik arah dari bodi hidram menuju bak tampungan input. Peristiwa inilah yang disebut dengan recoil. Recoil menyebabkan terjadinya kevakuman pada bodi hidram, yang mengakibatkan masuknya sejumlah udara dari luar masuk ke bodi 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.

Gambar 2.5. Skema pompa hidram pada kondisi D (Mohammed, 2007)

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


10

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. Periode 2 : Aliran bertambah sampai maksimum melalui katup limbah yang terbuka dan tekanan dalam pipa pemasukan juga bertambah secara bertahap.


11

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.

Rumus yang digunakan 2.4.1. Debit Debit diartikan sebagai volume air yang mengalir per satuan waktu melewati suatu penampang melintang palung sungai, pipa, pelimpah, akuifer, dan sebagainya. Dalam perhitungan debit secara umum, dapat digunakan rumus : Q= dengan Q adalah debit air. adalah waktu.

(2.1) adalah volume air yang ditampung.


12

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 :

Qt = dengan Qt adalah debit air. takik V-notch.

(2.2) adalah gaya gravitasi. Ø adalah sudut

adalah tinggi permukaan air dari dasar takik V-

notch.

Hv

Gambar 2.7. Gambar penampang V-notch (Bengston, 2011) 2.4.2. Efisiensi pompa hidram Dalam perhitungan efisiensi pompa hidram, digunakan rumus menurut D’ Aubuisson, rumus tersebut yaitu : (2.3)


dengan

13

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. 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.

(2.4) dengan P adalah tekanan hidrostatis. m adalah massa fluida. g adalah percepatan gravitasi. h adalah tinggi fluida. v adalah kecepatan aliran fluida.

2.4.4. Kecepatan aliran pada suatu titik Kecepatan

aliran

pada

suatu

titik

dapat

dihitung

dengan

menggunakan rumus : v=

dengan v adalah kecepatan aliran,

adalah tinggi kolom udara.

(2.5)

adalah percepata gravitasi, h


14

2.4.5. 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

( 2.6)

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 Penelitian ini menggunakan rangkaian pompa hidram dengan bodi pompa sebesar 3 inci dan diameter lubang input sebesar 3 inci. Selain pompa hidram, alat-alat lain yang digunakan sebagai penunjang dalam pengujian pompa hidram secara umum meliputi : 1.

Pompa hidram Merupakan alat utama dalam penelitian.

2.

Selang sebagai saluran output Dalam menyalurkan air yang dikeluakan oleh saluran output pompa, dibutuhkan selang air untuk menyalurkan air dari pompa hidram menuju bak penampungan sesuai dengan variasi ketinggian.

3.

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

4.

Pompa air Digunakan untuk mensimulasikan ketersediaan air pada bak tampungan. 15


5.

16

Bak v-notch Bak

ini

berfungsi

untuk

menampung

hasil

dari

pemompaan maupun air limbah. Pada bak ini terdapat vnotch

yang

berguna untuk

mengukur

debit

yang

dihasilkan. 6. 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 pencatat data yang didapatkan oleh sensor tinggi permukaan air tersebut. Data yang didapatkan dari sensor langsung masuk ke dalam notebook.

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


17

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 ketinggian. 8) Bak tampungan air limbah. 9) Notebook.

3.1.2 Katup Hantar Katup hantar pada pompa hidram berfungsi untuk menghantarkan air dari rumah pompa menuju tabung udara serta menahan air yang telah masuk ke tabung udara agar tidak kembali ke rumah pompa. Katup hantar tersebut merupakan katup satu arah. Katup hantar yang digunakan pada penelitian ini berbahan aluminum dengan tebal 5 mm dan berdiameter 174 mm. Luasan lubang katup hantar divariasikan menjadi tiga, yaitu :


18

1. Katup 75% Dihitung dari luas lubang input 58,3 x 102 mm2 , untuk mencapai luasan lubang input 75% dilakukan perhitungan sehingga didapat luas lubang katup hantar sebesar 43,9 x 102 mm2.

∅10 mm ∅10 mm ∅10 mm ∅10 mm

Gambar 3.2. Katup 75% 2. Katup 100% Luas lubang katup sebesar 58,3 x 102 mm2 . luas lubang tersebut 100% dari luasan lubang input 58,3 x 102 mm2.


∅10 mm ∅10 mm ∅10 mm ∅10 mm ∅ 8 mm

Gambar 3.3. Katup 100% 3. Katup 125% Luas lubang katup sebesar 73,04 x 102 mm2 , nilai tersebut didapat dari luasan lubang input 58,3 x 102 mm2,sehingga luasan tersebut terhitung 125% dari luas saluran input.

∅10 mm ∅10 mm ∅10 mm ∅10 mm ∅10 mm

Gambar 3.4. Katup 125%

19


20

3.1.3 Tabung Udara Tabung udara yang digunakan terbuat dari pipa PVC dengan diameter 6 inci dengan menggunakan 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 46 cm (82,8 x 10 cm3), 61 cm (10,98 x 102 cm3) dan 88 cm (15,8 x 102 cm3)

880 mm 610 mm 460 mm

Gambar 3.5. Gambar tabung udara yang digunakan

3.1.4

Alat Ukur Debit Dalam penelitian pompa hidram ini, peneliti menggunakan alat ukur berupa V-notch. Penggunaan alat ukur debit tersebut dikarenakan


21

pada saat pompa hidram bekerja, tidak dapat diketahui kecepatan aliran air di dalam rumah pompa sehingga tidak dapat diketahui bilangan Reynold-nya. Gambar untuk alat ukur debit dapat dilihat pada gambar 3.6 berikut.

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 dan Htotal untuk hasil adalah 150 mm


22

3.1.5 Data Penelitian Data dalam penelitian ini dibedakan dalam variabel bebas dan variabel terikat. Variabel tersebut yaitu : 1. Variabel bebas : a. Variasi tinggi tabung udara yaitu : 460 mm, 610 mm, dan 880 mm. b. Variasi luasan lubang katup hantar yaitu : 75%, 100%, dan 125%. c. Variasi tinggi input yaitu : 0,5 meter; 1 meter; dan 1,5 meter. d. Variasi tinggi output yaitu : 3,8 meter; 4,8 meter; dan 5,8meter. e. Panjang langkah katup buang 1,5 cm f. Beban pada katup buang 650 gram 2. Variabel terikat : a. Debit air limbah (Q) b. Debit hasil (q) Pengambilan data dengan alat ukur debit berupa V-notch dilakukan setiap detik selama 5 menit pada setiap variasi, sehingga data yang didapatkan untuk setiap variasi sebanyak 290 data sampai 310 data. Data yang sudah didapatkan melalui alat ukur tersebut kemudian dilanjutkan dengan melakukan pengolahan menggunakan rumusrumus yang sudah ditentukan.


3.2

23

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

Gambar 3.7. Diagram alir penelitian pompa hidram


24

Penjelasan diagram alir penelitian pompa hidram : Setelah pemasangan pompa hidram dengan pemakaian katup hantar 75%, tabung udara dengan tinggi 460 mm, tinggi input 0,5 m, dan tinggi output 3,8 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 0,5 m, dan tinggi output 3,8 m selesai diabil, maka langkah selanjutnya yaitu mengganti tinggi output dengan tinggi 4,8 m. Jika data pada variasi tersebut sudah didapatkan, selanjutnya melakukan penggantian terhadap tinggi outputnya menjadi 5,8 m. Jika data pada variasi ketiga sudah didapatkan, selanjutnya tinggi input dirubah menjadi 1 m namun tinggi outputnya dikembalikan pada ketinggian 3,8 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

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


25

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 output pada bak tampungan output. Tinggi input air dan tinggi ouput air dapat di lihat pada gambar berikut

h

H

Gambar 3.8 Tinggi input Hin dan tinggi output Hout


BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1

Hasil Penelitian Penelitian pada pompa hidram menghasilkan data berupa ketinggian antara sensor dengan permukaan air pada bak V-notch. Data yang didapatkan kemudian diolah untuk mendapatkan debit hasil, debit limbah, dan efisiensi pada setiap variasi yang dilakukan. Akan tetapi karena adanya gangguan angin serta kotoran berupa dedaunan yang masuk kedalam bak, maka terdapat data yang kurang baik saat proses pengukuran. Dalam perhitungan, data yang kurang baik kemudian dihilangkan tetapi tidak melebihi setengah dari jumlah data yang didapat. Data yang didapatkan dari alat ukur debit kemudian diambil rataratanya saja, lalu dimasukkan ke dalam tabel hasil penelitian guna mengurangi banyaknya tabel yang ada. Tabel yang tersedia dibagi menjadi 2, yaitu tabel hasil penelitian meliputi Hlimbah, dan Hhasil, serta tabel perhitungan meliputi debit dan efisiensi. Dari hasil penelitian didapatkan data seperti berikut :

26


27

Tabel 4.1. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 3,8 meter Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah Hhasil No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (m) (cm3) (%) 1. 75 0,1989 0,1453 0,0667 0,0087 2. 828 100 0,2007 0,1380 0,0649 0,0160 3. 125 0,2003 0,1532 0,0653 0,0008 4. 75 0,2003 0,1532 0,0653 0,0008 5. 1098 100 0,2006 0,1392 0,0650 0,0148 6. 125 0,1956 0,1351 0,0700 0,0189 7. 75 0,1966 0,1424 0,0690 0,0116 8. 1584 100 0,2079 0,1423 0,0577 0,0117 9. 125 0,2041 0,1392 0,0615 0,0148

Tabel 4.2. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 4,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah Hhasil No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (m) (cm3) (%) 1. 75 0,1988 0,1511 0,0668 0,0029 2. 828 100 0,2004 0,1437 0,0652 0,0103 3. 125 0,1997 0,1452 0,0659 0,0088 4. 75 0,2006 0,1650 0,0650 0,0001 5. 1098 100 0,2038 0,1442 0,0618 0,0098 6. 125 0,2006 0,1424 0,0650 0,0116 7. 75 0,2015 0,1489 0,0641 0,0051 8. 1584 100 0,2079 0,1423 0,0577 0,0117 9. 125 0,2038 0,1434 0,0618 0,0106

Tabel 4.3. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 5,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah Hhasil No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (m) (cm3) (%) 1. 75 0,1999 0,1512 0,0657 0,0028 2. 828 100 0,1980 0,1442 0,0676 0,0098 3. 125 0,2000 0,1459 0,0656 0,0081


28

Lanjutan Tabel 4.3. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 5,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah Hhasil No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (m) (cm3) (%) 4. 75 0,1999 0,1665 0,0657 0,0000 5. 1098 100 0,2013 0,1431 0,0643 0,0109 6. 125 0,1950 0,1498 0,0706 0,0042 7. 75 0,2066 0,1490 0,0590 0,0050 8. 1584 100 0,2049 0,1429 0,0607 0,0111 9. 125 0,2056 0,1432 0,0600 0,0108

Tabel 4.4. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 3,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah Hhasil No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (m) (cm3) (%) 1. 75 0,2079 0,1341 0,0577 0,0199 2. 828 100 0,1907 0,1348 0,0749 0,0192 3. 125 0,2036 0,1382 0,0620 0,0158 4. 75 0,2020 0,1303 0,0636 0,0237 5. 1098 100 0,2046 0,1308 0,0610 0,0232 6. 125 0,2021 0,0635 0,0186 0,0180 7. 75 0,2082 0,1319 0,0574 0,0221 8. 1584 100 0,2116 0,1321 0,0540 0,0219 9. 125 0,2062 0,1325 0,0594 0,0215

Tabel 4.5. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 4,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah Hhasil No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (m) (cm3) (%) 1. 75 0,2067 0,1412 0,0589 0,0128 2. 828 100 0,1906 0,1406 0,0750 0,0134 3. 125 0,2030 0,1404 0,0626 0,0136 4. 75 0,2016 0,1409 0,0640 0,0131 5. 1098 100 0,2048 0,1395 0,0608 0,0145 6. 125 0,2005 0,1400 0,0651 0,0140


29

Lanjutan Tabel 4.5. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 4,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah Hhasil No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (m) (cm3) (%) 7. 75 0,2085 0,1403 0,0571 0,0137 8. 1584 100 0,2107 0,1344 0,0549 0,0196 9. 125 0,2128 0,1382 0,0528 0,0158

Tabel 4.6. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1 meter dan tinggi output 5,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah Hhasil No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (m) (cm3) (%) 1. 75 0,2091 0,1486 0,0565 0,0054 2. 828 100 0,1879 0,1401 0,0777 0,0139 3. 125 0,2001 0,1402 0,0655 0,0138 4. 75 0,2008 0,1438 0,0648 0,0102 5. 1098 100 0,2049 0,1381 0,0607 0,0159 6. 125 0,2006 0,1400 0,0650 0,0140 7. 75 0,2090 0,1429 0,0566 0,0111 8. 1584 100 0,2105 0,1374 0,0551 0,0166 9. 125 0,2136 0,1384 0,0520 0,0156

Tabel 4.7. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1,5 tinggi output 3,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (cm3) (%) 1. 75 0,2080 0,1262 0,0576 2. 828 100 0,1993 0,1274 0,0663 3. 125 0,2037 0,1296 0,0619 4. 75 0,2063 0,1273 0,0593 5. 1098 100 0,2117 0,1270 0,0539 6. 125 0,2084 0,1306 0,0572 7. 75 0,2079 0,1277 0,0577 8. 1584 100 0,2111 0,1273 0,0545 9. 125 0,2152 0,1259 0,0504

meter dan Hhasil (m) 0,0278 0,0266 0,0244 0,0267 0,0270 0,0234 0,0263 0,0267 0,0281


Tabel 4.8. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1,5 tinggi output 4,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata Hlimbah No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (m) (cm3) (%) 1. 75 0,2079 0,1296 0,0577 2. 828 100 0,1993 0,1311 0,0663 3. 125 0,1999 0,1371 0,0657 4. 75 0,2062 0,1352 0,0594 5. 1098 100 0,2126 0,1300 0,0530 6. 125 0,2060 0,1380 0,0596 7. 75 0,2103 0,1299 0,0553 8. 1584 100 0,2105 0,1305 0,0551 9. 125 0,2130 0,1356 0,0526

Tabel 4.9. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi tinggi output 5,8 meter. Tabung Katup Rata-rata Rata-rata No. udara hantar hlimbah (m) hhasil (m) (cm3) (%) 1. 75 0,2047 0,1343 2. 828 100 0,1995 0,1347 3. 125 0,1984 0,1367 4. 75 0,2060 0,1362 5. 1098 100 0,2115 0,1370 6. 125 0,2072 0,1366 7. 75 0,2092 0,1371 8. 1584 100 0,2111 0,1352 9. 125 0,2121 0,1375

4.2

30

meter dan Hhasil (m) 0,0244 0,0229 0,0169 0,0188 0,0240 0,0160 0,0241 0,0235 0,0184

input 1,5 meter dan Hlimbah (m) 0,0609 0,0661 0,0672 0,0596 0,0541 0,0584 0,0564 0,0545 0,0535

Hhasil (m) 0,0197 0,0193 0,0173 0,0178 0,0170 0,0174 0,0169 0,0188 0,0165

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

31

Sebagai contoh debit hasil (q), data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,5 meter dan ketinggian output 3,8 meter. (data lain pada Tabel 4.1). q=

q= q = 0,5769 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 debit buang (Q), data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,5 meter dan ketinggian output 3,8 meter. (data lain pada Tabel 4.1). Qt = Qt = Qt = 93,9835 l/menit

Sebagai contoh perhitungan efisiensi (η), data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,5 meter dan ketinggian output 3,80 meter. (data lain pada Tabel 4.1). q = 1,0905 l/menit. Q = 41,4111 l/menit.


32

% 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. Tabel 4.10. Hasil perhitungan Q, dan q, pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 3,8 meter Efisiensi Tabung Katup Debit buang Debit hasil No. D’Aubuisson udara (cm3) hantar (%) (l/menit) (l/menit) (%) 1. 75 93,9835 0,5769 4,64 2. 828 100 87,8201 2,6354 22,14 3. 125 89,1924 0,0013 0,01 4. 75 89,1924 0,0013 0,01 5. 1098 100 88,0557 2,1823 18,38 6. 125 106,1154 4,0153 27,71 7. 75 102,4454 1,1849 8,69 8. 1584 100 65,6202 1,2130 13,79 9. 125 76,6824 2,1859 21,06


33

Tabel 4.11. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 4,8 meter Tabung Katup Debit buang Debit hasil Efisiensi No. 3 udara (cm ) hantar (l/m) (l/m) D’Aubuisson 1. 75 94,5711 0,0362 0,37 2. 828 100 88,8357 0,8743 9,36 3. 125 91,1814 0,5926 6,20 4. 75 88,1690 0,0000 0,00 5. 1098 100 77,7135 0,7826 9,57 6. 125 88,2172 1,1807 12,68 7. 75 85,2689 0,1551 1,74 8. 1584 100 65,6202 1,2130 17,42 9. 125 77,7135 0,9555 11,66

Tabel 4.12. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 0,5 meter dan tinggi output 5,8 meter Efisiensi Tabung Katup Debit buang Debit hasil No. D’Aubuisson udara (cm3) hantar (%) (l/m) (l/m) (%) 1. 75 90,6377 0,0352 0,45 2. 828 100 97,2555 0,7712 9,13 3. 125 90,2538 0,4886 6,25 4. 75 90,5195 0,0000 0,00 5. 1098 100 85,8594 1,0045 13,41 6. 125 108,2845 0,0932 1,00 7. 75 69,3329 0,1431 2,39 8. 1584 100 74,4020 1,0677 16,41 9. 125 72,2810 0,9976 15,79

Tabel 4.13. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1 meter dan tinggi output 3,8 meter Tabung Katup Debit buang Debit hasil Efisiensi No. 3 udara (cm ) hantar (%) (l/m) (l/m) D’Aubuisson 1. 75 65,4956 4,5854 24,86 2. 828 100 125,5938 4,2090 12,32 3. 125 78,4413 2,5822 12,11 4. 75 83,4454 7,0827 29,73 1098 5. 100 75,1718 6,7183 31,17


34

Lanjutan Tabel 4.13. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1 meter dan tinggi output 3,8 meter Tabung Katup Debit buang Debit hasil Efisiensi No. 3 udara (cm ) hantar (%) (l/m) (l/m) D’Aubuisson 6. 1098 125 83,2222 4,0980 17,83 7. 75 64,6614 5,9372 31,96 8. 1584 100 55,4164 5,8023 36,02 9. 125 70,3834 5,5208 27,64

Tabel 4.14. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1 meter dan tinggi output 4,8 meter Tabung Katup Debit buang Debit hasil Efisiensi No. 3 udara (cm ) hantar (l/m) (l/m) D’Aubuisson 1. 75 68,9417 1,5070 10,27 2. 828 100 126,2503 1,7113 6,42 3. 125 80,2047 1,7576 10,29 4. 75 84,9804 1,6052 8,90 5. 1098 100 74,6034 2,0802 13,02 6. 125 88,6178 1,8979 10,06 7. 75 63,8193 1,8113 13,25 8. 1584 100 57,8494 4,4206 34,08 9. 125 52,5011 2,5760 22,45

Tabel 4.15. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1 meter dan tinggi output 5,8 meter Tabung Katup Debit buang Debit hasil Efisiensi No. 3 udara (cm ) hantar (l/m) (l/m) D’Aubuisson 1. 75 62,0705 0,1795 1,67 2. 828 100 137,9335 1,8706 7,76 3. 125 89,8258 1,8321 11,59 4. 75 87,5351 0,8676 5,69 5. 1098 100 74,2206 2,5928 19,58 6. 125 88,1708 1,8868 12,15 7. 75 62,3645 1,0614 9,71 8. 1584 100 58,3215 2,9032 27,50 9. 125 50,5200 2,4779 27,12


35

Tabel 4.16. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 3,8 meter Tabung Katup Debit buang Debit hasil Efisiensi No. 3 udara (cm ) hantar (l/m) (l/m) D’Aubuisson 1. 75 65,3023 10,5278 35,17 2. 828 100 92,7502 9,4403 23,40 3. 125 77,9665 7,6267 22,57 4. 75 70,2200 9,5282 30,27 5. 1098 100 55,2566 9,7818 38,10 6. 125 64,1242 6,8849 24,56 7. 75 65,5242 9,2062 31,21 8. 1584 100 56,7677 9,5258 36,40 9. 125 46,6423 10,8639 47,86

Tabel 4.17. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 4,8 meter Efisiensi Tabung Katup Debit buang Debit hasil No. D’Aubuisson udara (cm3) hantar (%) (l/m) (l/m) (%) 1. 75 65,5875 7,6364 33,37 2. 828 100 92,5340 6,4791 20,94 3. 125 90,5029 3,0469 10,42 4. 75 70,5343 3,9652 17,03 5. 1098 100 52,9552 7,3045 38,79 6. 125 71,0893 2,6653 11,56 7. 75 58,7925 7,3825 35,70 8. 1584 100 58,4343 6,9396 33,97 9. 125 52,0168 3,7672 21,51

Tabel 4.18. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 5,8 meter Efisiensi Tabung Katup Debit buang Debit hasil No. D’Aubuisson udara (cm3) hantar (%) (l/m) (l/m) (%) 1. 75 75,0686 4,4598 21,68 2. 828 100 91,9834 4,2581 17,11 3. 125 95,8231 3,2181 12,56 4. 1098 75 70,8800 3,4555 17,97


36

Lanjutan Tabel 4.18. Hasil perhitungan Q dan q, pada tinggi input 1,5 meter dan tinggi output 5,8 meter Efisiensi Tabung Katup Debit buang Debit hasil No. D’Aubuisson udara (cm3) hantar (%) (l/m) (l/m) (%) 5. 100 55,8159 3,1049 20,38 1098 6. 125 67,5449 3,2554 17,78 7. 75 61,8280 3,0342 18,09 8. 1584 100 56,7428 3,9859 25,38 9. 125 54,0958 2,8503 19,35

4.2

Pembahasan Setelah dilakukan perhitungan dari data yang telah di peroleh,maka didapakan grafik seperti berikut.

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara H dan q dengan variasi tinggi tabung udara pada output 3.8m dan katup hantar 75%


37



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 udara dan katup hantar pada output 3,80 meter. Dilihat dari ketiga grafik tersebut di dapat nilai debit hasil tertinggi adalah 10.5728 liter/menit. Debit tersebut di dapat ketika


38

ketinggian input 1,5 meter, dengan tinggi tabung 46 cm dan luasan katub hantar 75%. Dari ketiga grafik tersebut dapat dilihat bahwa semakin tinggi input semakin besar juga debit hasil yang dihasilkan pada ketinggian output yang sama. Hal ini di perjelas dengan Kecepatan aliran suatu fluida dapat dihitung dengan rumus (2.5) 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. Karena ada pengaruh dari beda ketinggian atau h maka aliran air akan dipercepat. Berdasarkan persamaan Bernoulli (2.4) 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 1,5 m akan menghasilkan debit hasil yang lebih banyak juga daripada tinggi input 1 m maupun 0,5 m dengan kondisi tinggi outputnya tidak mengalami perubahan ketinggian.


39




40


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 output 4,80 meter. Dari grafik tersebut didapatkan nilai debit hasil tertinggi yaitu 7,6364 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,5 meter dengan tinggi tabung udara 46 cm dan luasan katup hantar 75%. Debit hasil pada ketinggian output 4,80 m menghasilkan debit hasil sedikit dibandingkan debit hasil pada output 3,91 m dengan kondisi tinggi input, tinggi tabung udara, dan luasan lubang katup hantar yang sama yaitu input 1,5 meter, tabung 61 cm, dan luasan katub hantar 75%. Hasil grafik tersebut dapat dibuktikan dengan menggunakan hukum Bernoulli (2.4) jika energi pompa yang tersedia tetap dan tinggi output mengalami peningkatan maka kecepatan aliran yang dibutuhkan juga harus lebih besar. Dan juga dapat di tinjau dari hukum Boyle (2.5) mengenai tekanan dan volume fluida gas. Dalam hal ini ada juga pengaruh dari tekanan yang dihasilkan oleh udara pada tabung udara yang mengalami pemampatan


udara.

41

Tabung udara dengan panjang 61 cm menjadi tabung yang mampu

menghasilkan debit hasil terbanyak dibandingkan tinggi tabung 46 cm maupun tinggi tabung 88 cm. Dikarenakan Jika ruang yang tersedia di dalam tabung udara bervolume kecil udara yang tersedia sedikit sehingga udara yang termampatkan lebih sedikit daripada air, sehingga air yang terdorong menuju saluran output pada ketinggian tertentu sedikit, begitu juga pada tinggi tabung udara 88 cm,karena volume tabung yang besar air yang masuk ketabung udara tidak mampu memampatkan udara secara maksimal sehingga udara yang termampatkan lalu mendorong air meuju saluran output pada ketinggian tertentu tidak maksimal.



42


Gambar 4.9. Grafik hubungan antara H dan tabung udara terhadap q pada output 5.8m dan katup hantar 125% 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 didapatkan nilai debit hasil tertinggi yaitu


43

4,4598 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,5 meter dengan tinggi tabung udara 46 cm dan luasan katup hantar 75%. Debit hasil pada ketinggian 5,80 meter adalah debit hasil yang terkecil jika dibandingkan dengan debit hasil pada ketinggian output 3,80 meter dan output 4,80 meter. Jika energi yang dihasilkan pompa dengan ketinggian input 1,5 meter tetap tetapi tinggi outputnya semakin tinggi maka akan berdampak pada penurunan jumlah fluida yang dialirkan pompa hidram. Jika tinggi outputnya ditinggikan menjadi 5,80 meter dan ingin menghasilkan debit pemompaan yang sama dengan debit hasil pada tinggi output 3,80 meter ataupun 4,80 meter maka yang harus dilakukan adalah menaikkan tinggi inputnya. Hal itu dapat dibuktikan dengan hukum Bernoulli (2.4) 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%,Luasan lubang katup hantar tersebut walaupun lebih kecil daripada luasan lubang inputnya dan debit yang dialirkan dari rumah 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 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan Dari grafik dan perhitungan data penelitian pompa hidram pvc 3 inci dengan variasi output ,input,tinggi tabung udara dan luasan lubang katup hantar didapat tiga kesimpulan yaitu : 1.

Untuk hidram dengan tinggi output 3,8 meter didapatkan nilai debit hasil tertinggi yaitu 10,5728 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,5 meter dengan tinggi tabung udara 46cm dan luasan katub hantar 75%.

2.

Untuk hidram dengan tinggi output 4,8 meter debit hasil tertinggi yaitu 7,6364 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,5 meter dengan tinggi tabung udara 46 cm dan luasan katup hantar 75%.

3.

Untuk hidram dengan tinggi output 5,8 meter debit hasil tertinggi yaitu 4,4598 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,5 meter dengan tinggi tabung udara 46 cm dan luasan katup hantar 75%.

44


5.2

45

Saran Beberapa Hal yang perlu diperhatikan sebagai berikut 1.

Untuk mendapatkan debit yang baik perlu penggunaan tinggi tabung dan katub hantar yang sesuai.

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.

3.

Dalam pemasangan katub hantar dan tabung udara di perlukan perlukan ketelitian,supaya tidak terjadi kebocoran pada tabung udara.


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, 1-9, ITDG, Warwick UK. 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)

46


Lampiran 1

Gambar pompa hidram PVC 3 inci

Gambar instalasi pompa hidram

47


Lampiran 2

Gambar pompa air

Gambar bak tampungan input

48


Lampiran 3

Gambar bak tampungan air limbah pompa

Gambar bak tampungan air hasil pemompaan

49

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents