RANCANG BANGUN POMPA HIDRAULIK RAM (HIDRAM)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains Surya Dharma 080801059
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas
: RANCANG BANGUN POMPA HIDRAULIK RAM (HIDRAM) : SKRIPSI : SURYA DHARMA : 080801059 : SARJANA (S1) : FISIKA :MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, Oktober 2013
Pembimbing II
Pembimbing I
Junedi Ginting S,Si, M.Si. NIP. 1973062220033121
Drs. Aditya Warman Msi. NIP. 195705031983031003
Medan, Oktober 2013 Diketahui/Disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU Ketua
Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
ii Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN POMPA HIDRAM
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Oktober 2013
Surya Dharma 080801059
iii Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirobbil’alamin, Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan sesuai
Skripsi ini
dengan waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga
senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis. Skripsi ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar sarjana pada Program Studi Fisika(S1) pada Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa tersusunnya Skripsi ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Yth.: 1. Bapak Dekan Dr. Sutarman Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku Sekretaris Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 4. Bapak Junedi Ginting S.Si, M.Si. selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan bimbingan, masukan, saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian skripsi ini. 5. Bapak Drs. Aditya Warman M.Si. selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
iv Universitas Sumatera Utara
6. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Fisika Fakultas
Fisika SI Departemen
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara. 7. Kedua orang tua penulis Ayahanda Sugianto dan Ibunda Aminah serta saudara kandung (Muhammad Syahrial &Agustin Maya Pratiwi) atas dukungannya, doa, motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini . 8. Sahabat terbaik saya Niky Puji Utami dan keluarganya yang telah memberikan
pikiran
positif
agar saya tetap semangat dalam
mengerjakan skripsi ini, dan juga Sahril Nasution yang selalu saya repotkan dari awal kuliah sampai sekarang. Thanks Brad. 9. Sahabat saya Fadhlan Ansyhari Ritonga dan keluarga yang bersedia untuk meminjamkan
halaman rumahnya dalam proses pembuatan alat dan
membantu saya dalam pengujian alat dan sahabat saya yang lain Ristianti Dwi Prawita, Melly Frizha, Hendri Diapari Siregar S,Si. Yang selalu membantu saya memecahkan masalah skripsi saya. 10. Teman-teman seperjuangan dan Senior (Bang Hendrik, Bang Oki, Bang Gilang, Mahdian, Ogah, Deny, Ajir, Veros, Adi) dan teman – teman lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal’alamin \
Penulis
v Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Harga bahan bakar yang terus bertambah mengakibatkan biaya operasional untuk mengangkat air yang menggunakan pompa komersil juga meningkat. Karena itu diperlukan suatu desain penelitian perancangan dan pembuatan peralatan yang diperkirakan mampu untuk mengangkat air dari permukaan yang lebih rendah ke permukaan yang lebih tinggi tanpa listrik dan bahan bakar. Salah satu teknologi tepat guna tersebut adalah Pompa hidraulik ram (Hidram). Pompa yang tidak membutuhkan energi dari luar pada pengoperasianya. Berdasarkan desain pompa hidram yang dibuat, pompa mampu mengangkat air hingga 5,5 m dari sumber air dan debit rata-rata air yang dapat diangkat adalah
3 x 10-5 m3 /s (1,63 l/menit),
dengan efisiensi menurut persamaan D’Aubuisson adalah 28,15 %. Secara kesuluruhan pembuatan dan biaya operasional pompa hidram sangat jauh lebih murah dari pompa komersil yang membutuhkan listrik ataupun bahan bakar.
Katakunci : Hidram , Efisisensi, Efektivitas, Teknologi tepat guna
vi Universitas Sumatera Utara
Design and Construction of Hydraulic Ram Pump
ABSTRACT
Increasing of oil price also insist operational cost rise for pumping water from the low land areas to up land. Therefore we need a tools design which approximately can lifted the water from the low land to up land areas. One of appropriate technology is Hydraulic Ram Pump (Hydram). Pump with no other external energi source to operated.. Based on the design water can lifted up to 5,5 m from source water and the volume flow rate in the delivered pipe was 3 x 10-5 m3 /s (1,63 l/min), which result in an efficiency of 28,15 % based on D’Aubisson equation. The overall cost of fabrication of this hydram shows that the pump is relatively cheaper than the existing pumps who need electricity or fuel to operated.
Keywords: Hydram, Effciency, Appropriate technology
vii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan
ii
Pernyataan
iii
Penghargaan
iv
Abstrak
vi
Abstract
vii
Daftar Isi
viii
Daftar Tabel
xi
Daftar Gambar
xii
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Permasalahan
2
1.3 Batasan Masalah
2
1.4 Tujuan Penelitian
2
1.5 Manfaat Penelitian
3
1.6 Sistematika Penulisan
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 Hidrodinamika
5
2.1.1 Definisi Hidrodinamika
5
2.1.2 Momentum Aliran Pipa
5
2.2 Benturan Air (Water Hammer) 2.3 Hidraulik Ram
6 8
2.3.1 Definisi Hidraulik Ram
8
2.3.2 Bagian –Bagian Pompa Hidram
9
2.3.3 Prinsip Kerja Pompa Hidram
11
2.4 Persamaan Energi Pada Pompa Hidram
15
viii Universitas Sumatera Utara
BAB III
2.4.1 Energi yang dibangkitkan pada Pompa Hidram
15
2.4.2 Efisiensi Pompa Hidram
17
METODOLOGI PENELITIAN
18
3.1 Diagram Blok
18
3.2 Rancangan Badan Pompa
19
3.3 Penentuan Head Pipa
20
3.3.1 Penentuan Head Masuk
20
3.3.2 Penentuan Head Keluar
20
3.4 Penentuan Diameter Pipa
21
3.5 Penentuan Panjang Pipa Masuk
22
3.6 Penentuan Bahan Pipa
22
3.6.1 Penentuan Bahan Pipa Masuk
22
3.6.2 Penentuan Bahan Pipa Keluar
23
3.7 Rancangan Tabung Udara
23
3.8 Variabel yang diamati
25
3.9 Langkah Penelitian
25
3.9.1 Persiapan
25
3.9.2 Pelaksanaan Pengujian
25
3.9.3 Langkah Kerja
27
BAB IV PENGUJIAN ALAT
28
4.1 Pengujian Alat
28
4.1.1. Pengujian Klep
28
4.1.2. Pengujian Tabung Udara
28
4.1.3. Pengujian Pipa Hantar
28
4.2 Proses Pengambilan Data
29
4.3 Hasil Pengamatan
30
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
36
5.1 Kesimpulan
36
5.2 Saran
36
ix Universitas Sumatera Utara
Daftar Pustaka
38
Lampiran
39
x Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Besar head keluar (h) berdasarkan head masuk (H) dan panjang pipa masuk (L)
21
Tabel 3.2 Hubungan panjang pipa masuk (L) dan diameter pipa masuk (D)
21
Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Pengujian I
31
Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Pengujian II
32
Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Pengujian III
33
Tabel 4.4 Hasil Pengamatan Pengujian IV
34
Tabel 4.5 Hasil perhitungan dari beberapa parameter
35
xi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Ilustrasi Siklus 1
12
Gambar 2.2
Ilustrasi Siklus 2
13
Gambar 2.3
Ilustrasi Siklus 3
14
Gambar 2.4
Ilustrasi Siklus 4
15
Gambar 2.5
Skema Instalasi Pompa Hidram
15
Gambar 3.1
Diagram Blok Alat Pompa Hidram
18
Gambar 3.2
Rancangan badan pompa (a) Ilustrasi (b)Tampak jadi
19
Gambar 3.3
Pipa Inlet PVC 1 ½ “ Merek WAVIN
23
Gambar 3.4
Rancangan Tabung Udara
24
Gambar 3.5
Skema Instalasi Pompa Hidram
26
xii Universitas Sumatera Utara