RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN POMPA HIDRAM MENGGUNAKAN ‘ADJUSTABLE SPRING WASTE VALVE’
NASKAH PUBLIKASI
Disusun Oleh: BAKTI YOGA SAPUTRA D 200 080 090
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014
RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN POMPA HIDRAM MENGGUNAKAN ‘ADJUSTABLE SPRING WASTE VALVE’ Bakti Yoga Saputra, Sartono Putro, Pramuko IP Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Surakarta E-mail :
[email protected]
ABSTRAKSI Di Indonesia merupakan negara kepulauan yang besar. Memiliki wilayah perairan besar selain itu banyak juga daerah- daerah yang berdekatan dengan sumber air atau sungai yang mengalirkan air terus menerus. Daerah yang permukaan tanahnya lebih tinggi daripada sumber air akan mengalami kesulitan untuk memenuhi kebutuhan air sehari-hari, biasanya menggunakan pompa listrik atau pompa diesel hal itu menjadikan operasional sehari-hari sangat besar. Hal ini dapat dimaksimalkan oleh pompa hidram sebagai energi alternatif yang efisien karena pompa hidram tidak memerlukan biaya yang tidak mahal dan tanpa energi listrik ataupun motor bakar sebagai penggerak. Pompa yang digunakan adalah pompa yang dibuat sendiri dengan menggunakan desain penelitian yang sudah ada sebagai referensi. Dengan Pipa inlet masuk ke pompa dengan ketinggian bak penampung 2 m dengan pipa diameter 0.0508 m(2 inchi) dan panjang 6 m. Variasi katup model pembebanan menggunakan pegas dibebani secara berurutan dari 0,4kg - 1kg dengan interval 0,1 kg. Variasi perbandingan luas penampang katup 1:2, 2:3,dan 3:4 terhadap luas penampang pipa saluran inlet. Dari penelitian didapatkan Efisiensi pompa hidram terbesar pada ketinggian pipa penghantar 4 m yaitu pada katup buang 1:2 pada beban 0.4 kg sebesar 39.53076 %. Pada ketinggian pipa penghantar 6 m yaitu pada katup buang 1:2 pada beban 0.4 kg efisiensi pompa sebesar 23.45 %.. Pada ketinggian pipa penghantar 8 m yaitu pada katup buang 3:4 pada beban 0.4 kg, efisiensi pompa sebesar 17.82345%.
Kata Kunci : Katup (klep), Debit pompa, Debit spill, beban pegas dan efisiensi pompa.
PENDAHULUAN Latar Belakang Di Indonesia merupakan negara kepulauan yang besar. Memiliki wilayah perairan besar selain itu banyak juga daerah- daerah yang berdekatan dengan sumber air atau sungai yang mengalirkan air terus menerus. Sebagian lokasi berada di bawah mata air, sehingga kebutuhan air daerah tersebut tidak menjadikan masalah, air dengan sendirinya akan mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah. Sedangkan daerah yang permukaan tanahnya lebih tinggi daripada sumber air akan mengalami kesulitan untuk memenuhi kebutuhan air sehari-hari. Selain itu permukaan tanah juga tidak selalu rata, ada daerah yang berbukit dan relatif jauh dari sumber air. Sebagian besar daerah yang relatif tinggi dan jauh dari sumber air biasanya menggunakan pompa listrik atau pompa diesel hal itu menjadikan operasional sehari-hari sangat besar karena harga pompa listrik dan instalasi kelistrikan yang cukup mahal dan perawatanya mengingat harga listrik yang terus menerus mahal. Begitu pula pompa diesel yang harganya mahal dan bahan bakar juga mahal dan masih memerlukan perawatan khusus dinilai kurang efektif. Hal ini dapat dimaksimalkan oleh pompa hidram sebagai energi alternatif yang efisien karena pompa hidram tidak memerlukan biaya yang tidak mahal dan tanpa energi listrik ataupun motor bakar sebagai penggerak. . Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk Mengetahui
bagaimana pengaruh
perubahan pembebanan katup buang menggunakan pegas terhadap debit dan head pompa hidram. Mengetahui bagaimana Pengaruh
luas
penampang katup buang terhadap debit dan head pompa. Mengetahui Efisiensi Pompa hidram terhadap perubahan pembebanan katup buang dan luas penampang katup buang.
TINJAUAN PUSTAKA Purnomo(2010), pengaruh ukuran berat katup buang dan panjang kolom buang terhadap debit pompa hidram teknik sipil Universitas Muhamamdiyah Surakarta. Mohammad Sulthoni (2011), pengaruh diameter pipa inlet terhadap pemompaan pompa hidram teknik sipil fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Rofit waroni (2009) perancangan dan pembuatan pompa hydram (pengujian terhadap variasi volume tabung) Pompa hydram yang dibuat dalam tugas akhir ini menghasilkan kapasitas 4,667 liter/menit.. Dari pengujian dan analisis yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa variasi volume tabung sangat berpengaruh terhadap kinerja pompa hydram. Effisiensi maksimal yang dapat dicapai pada pompa hydram ini adalah 22,65 % dengan volume tabung 3.927 ml.
`METODE PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan pada bulan dsember 2013 yang berlokasi di sungai Maduan yang terletak di dukuh Getasari desa Gladagsari kecamatan Ampel kabupaten Boyolali. Penelitian dilakukan dengan cara pembuatan desain alat yaitu dimana proses mendesain pompa dan menentukan perencanaan tinggi jatuh air dari reservoir terhadap katup buang yaitu elevasi 2m. Badan pompa dibuat dengan diameter 2 inchi (0.0508 m) berdasarkan penelitian terdahulu. Pipa suplai ke pompa dengan diameter 2 inchi dengan panjang 6m. Beban pada katup buang menggunakan pegas yang dapat di atur dari beban 0,4kg – 1kg. Tabung tekan di rencanakan dengan volume tabung tekan yaitu 3.326 liter. Diameter pipa penghantar sebesar 0.5 inchi. Kemudian dilakukan
analisa gaya angkat pada katup, analisa data debit pompa
hidram, analisa data efisiensi pompa. Kemudilan dilakukan perhitungan
dengan formula khusus untuk mengetahui efisiensi dari pompa. Kemudian hasil dari perhitungan yang berupa angka dalam bentuk tabel di simulasikan kedalam grafik , Diagram alir penelitian
Mulai
Perencanaan desain alat
Pembuatan alat Pengujian
Pengujian 1
Pengujian 2
Pengujian pompa terhadap Luas penampang katup buang 1:2 dari pipa inlet
Pengujian pompa terhadap Luas penampang katup buang 2:3 dari pipa inlet
Pengujian 3 Pengujian pompa terhadap Luas penampang katup buang 3:4 dari pipa inlet
Pembebanan katup buang menggunakan pegas sebesar 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 , 0.9, dan 1kg
Pengambilan data debit pompa pada ketinggian 4m, 6m, 8m dan debit spill
Analisis data Hasil dan kesimpulan
Selesai
Gambar 1 Diagram alir penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAAN Debit Dengan Pipa Penghantar 0.25 0.2 0.15
4 meter
0.1
6 meter 8 meter
0.05 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
beban katup buang (kg)
1
1.2
Gambar 2 Hubungan antara head pada pipa penghantar dengan debit pompa hidram untuk diameter katup 1:2 dan variasi beban. 0.25 0.2
4 meter 6 meter 8 meter
0.15 0.1 0.05 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
beban katup buang (kg)
Gambar 3 Hubungan antara head pada pipa penghantar dengan debit pompa hidram uuntuk diameter katup 2:3 dan variasi beban. 0.3 0.25
4 meter 6 meter 8 meter
0.2 0.15 0.1 0.05 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
beban katup buang (kg)
Gambar 4 Hubungan antara head pada pipa penghantar dengan debit pompa hidram uuntuk diameter katup 3:4 dan variasi beban.
Grafik hubungan antara head pada pipa penghantar dengan debit pompa hidram untuk diameter katup 1:2, 2:3, 3:4 dan variasi beban secara trend menunjukan bahwa bentuk grafik bersifat eksponensial dan gradien debit semakin besar jika luasan katup buang semakin besar. Karena tekanan dinamis air yang digunakan untuk membentuk water hammer semakin besar sehingga debit pompa semakin besar. Debit terbesar dihasilkan pompa hidram yaitu pada katup buang 3:4 pada beban 1kg pada ketinggian 4m yaitu sebesar 0.2381 liter/detik. Dari Grafik menunjukan semakin tinggi pipa penghantar maka semakin kecil nilai debit pompa hidram. Selain itu beban pada katup buang semakin besar maka debit yang dihasilkan juga semakin besar.
Head Dengan Efisiensi Pompa 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
katup 1 katup 2 katup 3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
beban katup buang (kg)
1.2
Gambar 5 Hubungan antara efisiensi pompa dengan beban katup buang pada ketinggian head pipa penghantar 4 meter Dari grafik diatas pada katup buang 1:2 semaki besar beban katup buang semakin kecil efisiensi pompa. Pada katup buang 2:3 dari beban 0.4kg efisiensi pompa meningkat sampai efisiensi pompa terbesar pada beban katup buang 0.6 kg. kemudian efisiensi pompa menurun sampai beban 1kg. Pada katup buang 3:4 dari beban 0.4kg efisiensi pompa meningkat sampai efisiensi pompa terbesar pada beban katup buang 0.7kg. kemudian efisiensi pompa menurun sampai beban 1kg. Efisiensi pompa hidram terbesar yaitu pada katup buang 1:2 pada beban 0.4 kg sebesar 39.53076 %.
35 30 25
katup 1 katup 2 katup 3
20 15 10 5 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
beban katup buang (kg)
Gambar 6 Hubungan antara efisiensi pompa dengan beban katup buang pada ketinggian head pipa penghantar 6 meter Dari grafik diatas pada katup buang 1:2 dan 2:3 semaki besar beban katup buang semakin kecil efisiensi pompa.. Pada katup buang 3:4 dari beban 0.4kg efisiensi pompa meningkat sampai efisiensi pompa terbesar pada beban katup buang 0.7kg. kemudian efisiensi pompa menurun sampai beban 1kg. Efisiensi pompa hidram terbesar yaitu pada katup buang 1:2 pada beban 0.4 kg sebesar 23.45 %. 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
katup 1 katup 2 katup 3
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
beban katup buang (kg)
Gambar 7 Hubungan antara efisiensi pompa dengan beban katup buang pada ketinggian head pipa penghantar 8 meter Dari grafik diatas pada katup buang 1:2 dan 2:3 semaki besar beban katup buang semakin kecil efisiensi pompa.. Pada katup buang 3:4 dari beban 0.4kg efisiensi pompa terbesar menurun sampai pada beban katup buang 0.6kg. kemudian efisiensi pompa meningkat sampai beban 1kg. Efisiensi pompa hidram terbesar yaitu pada katup buang 3:4 pada beban 0.4 kg sebesar 17.82345 %.
Head dengan efisiensi D’abuission
90 80 70 60 50
Katup 1
40
Katup 2
30
Katup 3
20 10 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
beban katup buang (kg)
Gambar 8 Hubungan antara efisiensi D’abuission dengan beban katup buang pada ketinggian head pipa penghantar 4 meter
50 45 40 35 30 25
Katup 1
20
Katup 2 Katup 3
15 10 5 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
beban katup buang (kg)
Gambar 11 Hubungan antara efisiensi D’abuission dengan beban katup buang pada ketinggian head pipa penghantar 6 meter
25 20 15
Katup 1 Katup 2 Katup 3
10 5 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
beban katup buang (kg)
1.2
Gambar 9 Hubungan antara efisiensi D’abuission dengan beban katup buang pada ketinggian head pipa penghantar 8 meter
Efisiensi D’abuission adalah merupakan efisiensi daya air yang dihasilkan pompadibandingkan dengan daya sumber dari aliran pipa suplai. Efisiensi D’abuission menunjukan semakin tinggi head pipa penghantar maka efisiensi D’abuission semakin kecil dan dari percobaan menunjukan semakin berat katup buang efisiensi pompa semakin kecil karena waktu yang dibutuhkan untuk mengangkat beban lebih besar. Sehingga siklus dari pompa lebih lama dibandingkan pada beban yang lebih kecil waktu yang digunakan untuk mengangkat katup buang lebih kecil.
KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN Dari hasil pengujian dan analisa pada pompa hidram dengan variasi katup buang ‘adjustable spring waste valve’ dengan 3 variasi luas penampang katup dan variasi beban katup buang maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Beban pada katup buang berbanding lurus terhadap debit yang dihasilkan pompa hidram 2. Luas penampang katup buang berbanding lurus terhadap debit yang dihasilkan pompa hidram. 3. Efisiensi pompa hidram berbanding terbalik dengan head ketinggian pipa penghantar dan luas penampang katup buang.
B. SARAN Berdasarkan hasil penelitian penulis untuk penelitian lanjut dari pompa hidram adalah sebagai berikut : 1. Penelitian tentang pengaruh bentuk katup searah pada tabung pompa hidram terhadap debit pompa. 2. Penelitian tentang pengaruh langkah kalub buang terhadap debit dan efisiensi pompa hidram.
DAFTAR PUSTAKA
Bambang Triatmodjo,1993, Hidraulika I, Beta Ofset, Yogyakarja. Bambang Triatmodjo,1993, Hidraulika II, Beta Ofset, Yogyakarja. Bruce R Munson, Donald F Young dan Theodore H Okiishi, 2003, Fundamentals Of Fluid Mechanics Fouth edition, Erlangga, Jakarta. Herawati, Kuswartomo, dan Gurawan, 2012, Penelitian Panjang Pipa Inlet Terhadap Efisiensi Pompa Hidram, Teknik Sipil Fakultas Teknik, Universitas muhammadiyah Surakarta, Surakarta. Kiyokatsu, Suga, 2004, Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin,Pt. Pradnya Paramita, Jakarta. MF Spots ,Design Of Machine Element, A Parmont Comuunication Company, Englewood Ehills, New Jersey. Sulthoni, Mohammad, 2011, Pengaruh Diameter Pipa Inlet Terhadap Pemompaan Pompa Hidram, Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta Waroni , Rofit ,2009, Perancangan Dan Pembuatan Pompa Hydram Untuk Desa Kluwih Kecamatan Tulakan Kabupaten Pacitan (Pengujian Terhadap Variasi Volume Tabung).Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Institut Teknologi Surabaya, Surabaya.
