POMPA HIDRAM PIPA PVC2 INCI VARIASI KATUP HANTAR Tugas Akhir - Pompa hidram pipa PVC 2 inci variasi katup hantar - USD Repository

POMPA HIDRAM PIPA PVC2 INCI

VARIASI KATUP HANTAR

Tugas Akhir

Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh

NICHO ADI WIBOWO

NIM : ( 075214009 )

Kepada

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2012

HYDRAULIC RAM PUMP PIPE PVC 2 INCH

DELIVERY VALVE VARIATION

FINAL ASSIGNMENT

Presented as a Meaning To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering Study Program by

NICHO ADI WIBOWO

Student number : 075214009

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

TOGYAKARTA

2012

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : NICHO ADI WIBOWO Nomor Mahasiswa : 075214009

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

POMPA HIDRAM PIPA PVC 2 INCI

VARIASI KATUP HANTAR

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata

Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain,

mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan

mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa

perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 22 Febuari 2012 Yang menyatakan (Nicho Adi Wibowo)

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini kami menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi manapun, dan sepanjang pengetahuan kami karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diajukan dalam naskah ini dan disebut dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 22 Februari 2012 Penulis

NICHO ADI WIBOWO

HALAMAN PERSEMBAHAN

kita selalu merasa bahwa „penampilan luar‟ adalah segalanya

“

namun kita selalu lupa bahwa hal yang paling berarti dalam hidup ini adalah isi dari rohani kita “ Dipersembahkan kepada : Tuhan Yesus Kristus yang slalu membimbingku.

Tukadi dan Atik Riru Sayekti selaku orang tua yang selalu mendukung dan memberikan bantuan moral dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini. Kakakku Natalia dan keponakanku yang selalu mendoakan saya dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini. Kepada nenekku yang mendoakanku dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini. Almamater.

INTISARI

Air adalah kehidupan, maksudnya disini adalah bahwa air sangat dibutuhkan mahkluk hidup untuk kehidupan sehari-hari. Pompa hidram merupakan salah satu teknologi tepat guna yang dapat mentransfer air dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi, tanpa menggunakan listrik atau bahan bakar.Pada penelitian ini akan diamati pengaruh katup hantar terhadap efisiensi pada head input yang berbeda.

Dalam hal ini pompa hidram yang digunakan mempunyai ukuran 2 inci dari bahan pipa PVC dengan pipa output berdiameter ½ inci. Pompa hidram memakai variasi pada katup hantar dan head input pada bak reservoir, untuk katup hantar 1

luasan diameter lubangnya adalah 1024,425 mm , katup hantar 2 luasan diameter

lubangnya 1533,105 mm , katup hantar 3 luasan diameter lubangnya 1624,95

mm , katup hantar 4 luasan diameter lubangnya 2606,985 mm . Head input yang dipakai didalam penelitian ini adalah 1 m, 1,5m, 2 m, 2,5 m.

Pada penelitian ini diperoleh hasil bahwa besarnya nilai efisiensi dan debit output yang dihasilkan dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya adalah tingginya head input dan luasan pada lubang diameter katup hantar, pada saat head input 1 m debit terbesar terdapat pada katup hantar ke-3 dengan debit yang dihasilkan 550 ml/menit dengan tingii pemompaan 4,75 m dan efisiensi sebesar 7,85 %, saat head input 1,5 m debit yang dihasilkan sebesar 560 ml/menit pada katup hantar ke-2dengan tinggi pemompaan 10 m dan efisiensi 43,66 %, untuk head pemompaan 2 m debit output terbesar pada katup hantar ke-2 sebesar 1100 ml/menit dengan tinggi pemompaan 10 m dan efisiensi 22,92 %, sedangkan pada saat head input 2,5 m dengan katup hantar yang ke-2 dan debit output pemompaan sebesar 3900 ml/menit dengan tinggi pemompaan 10 m dan efisiensi 43,70 %.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas segala rahmat, berkat dan karunia-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir tentang pompa Hidram dengan menvariasikan pada katup hantar dan head input. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Didalam penyusunan dan pembuatan pompa hidram ini masih banyak kekurangan, maka dari itu masih membutuhkan dan mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dan dapat menyempurnakannya lagi dan bisa bermanfaat bagi rekan-rekan sekalian yang sekiranya nanti membaca laporan ini. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa S. Si., M. Sc. selakuDekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Ir.PK. Purwadi,MT. selaku Kepala Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Bapak RB. Dwiseno Wihadi, ST, M.Si. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir..

4. Dosen-dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, atas ilmu pengetahuan dan bimbingannya kepada penulis semasa kuliah.

5. Bapak Intan Widanako, Laboran Laboratorium Teknologi Mekanik Universitas Sanata Dharma.

6. Untuk keluarga yang selalu memberi semangat dan dukungan kepada saya

7. Untuk teman saya Turibius Bayu Ardianto yang telah membantu 8. Untuk Bapak Dody (Simbah) Mata Kayu.

9. Untuk semua pihak yang telah membantu penulis dalam pemberian semangat sampai dengan penyusunan skripsi ini yang tidak dapat ditulis oleh penulis. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan didalam penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak. Akhirnya besar harapan penulis, semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu teknik.

Yogyakarta, 22Febuari 2012 Penulis

NICHO ADI WIBOWO

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................. i TITLE PAGE ............................................................................................. ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ........................................ iii HALAMAN PENGESAHAN .................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .................................................... v HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................ vii

INTISARI ................................................................................................... viii KATA PENGANTAR ............................................................................... ix DAFTAR ISI .............................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xii DAFTAR TABEL ...................................................................................... xiv

BAB 1 PENDAHULUAN .......................................................................... 1 Latar Belakang ........................................................................................... 1 Perumusan Masalah ................................................................................... 2 Batasan Masalah ......................................................................................... 2 Tujuan ................................................................................................... 3 Manfaat ................................................................................................... 3 BAB II LANDASAN TEORI .................................................................... 4

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

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

2.3 Bagian Utama Pompa Hidram ............................................................. 7

2.4 Komponen penyusun Pompa Hidram ................................. 10

2.5 Cara Kerja Pompa Hidram .................................................. 15

2.6 Persamaan yang dipakai ..................................................... 18

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................. 20

3.1 Alat Penelitian .................................................................... 20

3.2 Tahap Persiapan ................................................................. 22

3.3 Variabel Penelitian ............................................................. 25

BAB IV HASIL PENELITIAN dan PEMBAHASAN .............................. 27

4.1 Data Hasil Pengukuran ....................................................... 27

4.2 Perhitungan ........................................................................ 27

4.3 Pembahasan ........................................................................ 29

BAB V KESIMPULAN dan SARAN ........................................................ 45

5.1Kesimpulan ......................................................................... 45

5.2 Saran ................................................................................... 46 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Pompa Hidram ....................................................................... 6Gambar 2.2. Rumah Pompa ....................................................................... 7Gambar 2.3. Katup Limbah ........................................................................ 8Gambar 2.4. Tabung Udara ........................................................................ 9Gambar 2.5. Katup Hantar ......................................................................... 9Gambar 2.6. Sok Drat Luar ........................................................................ 10Gambar 2.7. Large Radius Tee .................................................................. 11Gambar 2.8. Large Radius Elbow .............................................................. 11Gambar 2.9. Increaser ................................................................................ 12Gambar 2.10. Baut ..................................................................................... 12Gambar 2.11. Pralon .................................................................................. 13Gambar 2.12. Ring ..................................................................................... 13Gambar 2.13. Cap ...................................................................................... 14Gambar 2.14. Dudukan Pompa Hidram ..................................................... 14Gambar 2.15. Skema Tahapan I-II ............................................................. 16Gambar 2.16. Skema Tahapan III-IV ......................................................... 17Gambar 2.17. Skema Tahapan V ................................................................ 17Gambar 3.1. Tempat Pengujian Pompa Hidram ........................................ 20Gambar 3.2. Gelas Ukur ............................................................................. 21Gambar 3.3. Selang Fleksibel .................................................................... 21Gambar 3.4. Manometer dan Tabung tekanan ........................................... 22Gambar 3.5. Diagram Alir Penelitian ......................................................... 23Gambar 3.6. Instalasi Pompa Hidram ......................................................... 24Gambar 4.1. Grafik Hubungan Head Input dan Efisiensi

Pada Katup Hantar 1 ................................................................................... 29

Gambar 4.2. Grafik Hubungan Head Input dan Efisiensi

Pada Katup Hantar 2 ............................................................ 30

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Head Input dan Efisiensi

Pada Katup Hantar 3 ............................................................. 31 Gambar 4.4.Grafik Hubungan Head Input dan Efisiensi

Pada Katup Hantar 4 ............................................................. 32 Gambar 4.5.Grafik Keseluran antara Head Input dan Efisiensi

Pada semua Katup Hantar 3 .................................................. 33

Gambar 4.6. Grafik Hubungan Efisiensi untuk semua Katup Hantar pada Head Input 1 m ............................................................ 34Gambar 4.7. Grafik Hubungan Efisiensi untuk semua Katup Hantar pada Head Input 1,5 m ......................................................... 35Gambar 4.8. Grafik Hubungan Efisiensi untuk semua Katup Hantar pada Head Input 2 m ............................................................ 36Gambar 4.9. Grafik Hubungan Efisiensi untuk semua Katup Hantar pada Head Input 2,5 m ......................................................... 37Gambar 4.10. Grafik Hubungan Efisiensi dan Katup Hantar

Untuk semua Head Input ................................................... 38

Gambar 4.11. Grafik Hubungan Head Input dan Debit Output

Pada Katup Hantar 1 ........................................................... 39

Gambar 4.12. Grafik Hubungan Head Input dan Debit Output

Pada Katup Hantar 2 ........................................................... 40

Gambar 4.13. Grafik Hubungan Head Input dan Debit Output

Pada Katup Hantar 3 ......................................................... 41

Gambar 4.14. Grafik Hubungan Head Input dan Debit Output

Pada Katup Hantar 4 ......................................................... 42

Gambar 4.15. Grafik Hubungan Head Input dan Debit Output

Pada semua Katup Hantar ................................................. 43 DAFTAR TABEL

Table 4.1. Tabel data Pengukuran ............................................................. 26Table 4.2. Tabel Perhitungan Debit Limbah dan Efisiensi ....................... 28

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Air merupakan kebutuhan bagi semua mahkluk hidup untuk dapat bertahan hidup. Pada umumnya air mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah sesuai dengan hukum alam yang ada. Tetapi dengan ilmu yang sedikit yang telah dianugerahkan oleh Sang Pencipta, maka saat ini manusia dengan akalnya bisa menghasilkan suatu daya cipta yang membuat sesuatu yang sepertinya tidak mungkin terjadi menjadi mungkin terjadi. Selain untuk kebutuhan perkembangan psikologis mahluk hidup,air juga merupakan masukan bagi beragam mahluk hidup untuk berbagai macam upaya kegiatan dalam mempertahankan dan menghasilkan sesuatu untuk kelangsungan hidupnya.

Oleh karena itu air harus tersedia dimanapun dan kapanpun,dengan jumlah air yang relative, sementara itu kebutuhan air semakin meningkat, maka air dari sisi ketersediaan dan permintaannya perlu dikelola atau diatur sedemikian rupa,sehingga air dapat disimpan jika berlebihan dan selanjutnya dimanfaatkan dan didistribusikan pada saat dibutuhkan. Didalam masyarakat muncul permasalahan yang menyangkut air yang disebabkan oleh peningkatan kebutuhan dan kepentingan mahkluk hidup. Peningkatan penduduk yang dibarengi dengan peningkatan kebutuhan permukiman, pertanian, pembangunan industri serta sarana dan prasarana ekonomi yang lainnya akan menyebabkan permintaan air yang semakin tinggi.

Kebutuhan air yang cukup banyak seringkali menimbulkan permasalahan baru bagi manusia, khususnya bagi masyarakat yang tinggal jauh dari sumber air atau berada di tempat yang berada diatas sumber air. Masyarakat biasa menggunakan pompa air untuk memompakan 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 pompa. Sehingga pompa hidraulik ram dinilai cukup tepat untuk mengatasi permasalahan 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 pembuatannnya cukup mudah.

1.2 Perumusan Masalah

Pada pompa hidrolik ram pump, penulis ingin mengetahui besarnya efisiensi dan debit yang dihasilkan oleh pompa hidram dengan variasi pada luasan lubang pada katup hantar dan pada head input pada bak reservoir pompa hidram.

1.3 Batasan Masalah

Pompa hidraulik ram pump terbuat dari pipa PVC dengan diameter 2 inci, head input pompa hidraulik ram pump divariasikan dari 1 m sampai 2,5 m dengan kenaikan head tiap 0,5 m, untuk head output pompa sampai ketinggian 10 m.

1.4 Tujuan 1.

Membuat pompa hidram PVC 2” dengan variasi pada katup hantar.

2. Mengetahui nilai efisiensi tertingi pada berbagai ketinggian head input

3. Mengetahui nilai debit output yang terbesar pada berbagai ketinggian head input

1.5 Manfaat

1. Untuk memperkaya pengetahuan hidraulika khususnya tentang pompa hidram.

2. Membantu mahasiswa berlatih berpikir secara aktif, kritis dan logis dalam menyelesaikan suatu permasalahan.

3. Melatih mahasiswa untuk dapat membuat pompa hidram dengan bahan dari pipa PVC

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Pompa hidraulik ram (US AID, 1982) adalah suatu alat untuk mengankat atau mengalirkan air dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi secara kontiyu dengan menggunakan energi potensial dari sumber air yang akan dialirkan sebagai daya penggerak, tanpa adanya energi dari luar seperti listrik, energi minyak bahan bakar. Jadi, dimana ada terjunan air alat ini bisa digunakan untuk memindahkan air dari tempat yang rendah menuju tempat yang lebih tinggi.

Penelitian tentang pompa hidraulik ram pernah dilakukan oleh PTP-ITB dengan memodifikasi pompa hidralik ram dari ITDG London yang menggunakan pompa hidraulik ram berukuran 2 inci dengan diameter pipa masuk pompa 2 inci dan diameter pipa penghantar 1 inci. Dari penelitian tersebut diperoleh bahwa beban katup limbah berpengaruh pada efisiensi pompa hidraulik ram.

Pada tahun 2011 penelitian tentang pompa hidraulik ram dari pipa PVC dengan diameter 4 inci yang pernah dilakukan oleh saudara Turibius bayu di Universitas Sanata Dharma, parameter yang divariasikan adalah head input dan jarak katup limbah. Dari penelitian tersebut untuk variasi head input, ketinggian head input 1,5 m hingga 0,6 mdan untuk jarak pada langkah katup limbah dari 0.01 m sampai 0,07 m, penelitian tersebut untuk mengetahui debit output maksimum yang diperoleh pada head input 1,5 m dengan langkah katup limbah 0,06 m sebesar 33,26 L/menit untuk head output 3 m dan efisiensi maksimum pada head input 0,9 m dengan langkah katup limbah 0,06 m sebesar 72,85 % untuk head output 3 m.

2.2 Landasan Teori

Pompa hidraulik ram ini cukup sederhana dan efektif digunakan pada kondisi yang sesuai dan dengan syarat-syarat kerja yang diperlukan untuk operasinya. Prinsip kerja pompa hidraulik ram adalah melipatgandakan kekuatan pukulan air pada rumah pompa, sehingga terjadi perubahan energi kinetik menjadi tekanan dinamik yang mengakibatkan terjadinya palu air (water hammer) dan terjadi tekanan tinggi di dalam pompa. Water hammer adalah hentakan tekanan atau gelombang air yang disebabkan oleh energi kinetik air dalam gerakannya ketika tenaga air ini dihentikan atau arahnya dirubah secara tiba-tiba.Tekanan dinamik diteruskan ke dalam tabung udara yang berfungsi sebagai penguat tekanan air dan memaksa air naik ke pipa penghantar.

Untuk mendapatkan energi potensial dari hantaman air diperlukan syarat utama yaitu harus ada terjunan air yang dialirkan melalui pipa dengan beda tinggi elevasi dengan pompa hidram, syarat utama kedua adalah sumber air harus kontinyu. Pada waktu air mengalir dari bak reservoir yang menuju pipa input yang panjangnya berbeda maka akan mempengaruhi debit yang dihasilkan oleh pompa tersebut, sebenarnya bagian kunci dari pompa Hidram adalah dua buah klep, yaitu: klep pembuangan dan klep penghisap. Air masuk dari terjunan melalui pipa, klep pembuangan terbuka sedangkan klep penghisap tertutup.Air yang masuk memenuhi rumah pompa mendorong ke atas klep pembuangan hingga menutup.Dengan tertutupnya klep pembuangan mengakibatkan seluruh dorongan air menekan dan membuka klep penghisap dan air masuk memenuhi ruang dalam tabung kompresi di atas klep penghisap.

Pada volume tertentu pengisian air dalam tabung kompresi optimal, massa air dan udara dalam tabung kompresi akan menekan klep penghisap untuk menutup kembali, pada saat yang bersamaan sebagian air keluar melalui pipa. Dengan tertutupnya kedua klep, maka aliran air dalam rumah pompa berbalik berlawanan dengan aliran air masuk, diikuti dengan turunnya klep pembuangan karena arah tekanan air tidak lagi ke klep pembuangan tetapi berbalik ke arah pipa input.

Di sinilah hantaman palu air (water hammer) itu terjadi, dimana air dengan tenaga gravitasi dari terjunan menghantam arus balik tadi, 2/3 debit keluar lubang pembuangan, sementara yang 1/3 debit mendorong klep penghisap masuk ke dalam tabung pompa sekaligus mendorong air yang ada dalam tabung pompa untuk keluar melaui pipa output. Gambar dari pompa hidram adalah sebagai berikut :

1 Gambar 2.1. Pompa hidram Keterangan gambar

1. Rumah pompa

2. Katup limbah

3. Tabung udara

4. Katup hantar

2.3. BagianUtama dari Pompa Hidram

2.3.1 Rumah Pompa

Rumah pompa terdiri atau tersusun atas Large Radius Tee 2” dan Large Radius Elbow 2”. Fungsi rumah pompa adalah sebagai tempat terjadinya proses pemompaan. Bagian ini dilengkapi dengan dudukan agar pompa dapat berdiri tegak.

Gambar 2.2.rumah pompa

2.3.2 Katup Limbah

Katup limbah merupakan katup pembuangan air sisa yang berfungsi memancing gerakan air yang berasal dari bak reservoir, sehingga dapat menimbulkan aliran air yang bekerja sebagai sumber tenaga pompa, katup limbah tersusun atas plat aluminium berbentuk lingkaran, yang dilapisi bagian atasnya dengan ring dari alumunium, bagian bawah ditempeli pemberat yang terbuat dari ring besi, lalu disatukan dengan sebuah baut yang panjang dan bagian atas baut diberi mur yang dilubangi yang berfungsi untuk mengatur ketukan yang terjadi pada pompa tersebut.

Gambar 2.3. katup limbah

2.3.3 Tabung Udara

Tabung udara ini terbuat dari pipa PVC dengan diameter 3 “ yang dilengkapi dengan CAP sebagai penutup tabung. Tabung udara ini berfungsi untuk meneruskan dan melipatgandakan tenaga pemompaan, sehingga air yang masuk ke tabung udara dapat dipompa naik. Dengan kata lain tabung udara berfungsi sebagai pengumpul energi potensial yang telah diubah menjadi tekanan udara, pada tabung udara ini juga terdapat pipa out put untuk mengalirkan air yang telah terpompa dari pompa hidram.

Gambar 2.4.tabung udara

2.3.4 Katup Hantar

Katup hantar tersusun atas plat aluminium yang dilubangi, dan dilapisi karet pada bagian atas plat, kemudian dibaut agar karet dan plat menjadi satu. Katup ini menghantarkan air dari pompa ke tabung udara serta menahan air yang telah masuk agar tidak dapat kembali kedalam rumah pompa, pada katup hantar ini terdiri dari 4 macam dengan variasi pada diameter lubang.

Gambar 2.5. katup hantar

2.4 Komponen Penyusun Pompa Hidram

Didalam pembuatan pompa hidram, selain bagian utama dari pompa hidram masih ada komponen penyusun pompa hidram yang lainnya, antara lain sebagai berikut : 1.

Sok drat luar (2” x 2”)

Sok drat luar ini terbuat dari bahan PVC yang berukuran 2” dengan diameter 6,7 cm, sok drat ini berfungsi untuk masuknya pipa input yang disambung dengan selang fleksibel berukuran 2” untuk meneruskan air yang berasal dari bak reservoir.

Gambar 2.6. Sok drat luar 2.

Large Radius Tee (2” x 2”)

Large radius tee dari bahan PVC yang berukuran 2” x 2” ini berfungsi untuk meneruskan air dari sok drat luar, sambungan increaser dan sebagai tempat bekerjanya katup limbah,large radius tee 2” x 2” ini Ø 6,7 cm.

Gambar 2.7. Large Radius Tee 3.

Large Radius Elbow (2”)

Large radius elbow dari bahan PVC ini digunakan untuk meneruskan air dari large radius tee yang disambung dengan pralon 2” untuk dilanjutkan kedalam tabung udara yang melalui increaser yang didalamnya ada katup hantar, large radius elbow ini mempunyai Ø 6,7 cm.

Gambar 2.8.Large Radius Elbow 4.

Increaser 3” x 2”

Komponen ini terdapat pada rumah pompa, increaser berfungsi untuk meletakkan kedua katup yaitu katup hantar dan katup limbah, untuk dipompa keluar menuju tabung refrigerant untuk diukur debit dan tekanan. Increaser ini terbuat dari PVC dengan ukuran 3” x 2” yangberdiameter sebesar 9,4 cm.

Gambar 2.9. Increaser 5.

Baut

Baut ini digunakan untuk mengunci tabung udara yang terdapat ring, yang dimaksudkan agar pada waktu air masuk didalam rumah pompa hidram tabung udara tidak terangkat oleh desakan air, baut ini memiliki Ø 3 mm.

Gambar 2.10. Baut 6.

Pralon 2”

Untuk pralon 2 “ ini digunakan untuk menyambung bagian penyusun dari rumah pompa hidram. Pralon ini mempunyai Ø 6,1cm dan mempunyai panjang sesuai dengan keinginan, disini mempunyai panjang 5 cm.

Gambar 2.11 Pralon 7.

Ring

Ring ini dibuat dari alumunium dengan tebal 3 mm, ring ini digunakan untuk menjaga increaser yang disambung dengan pralon tidak terangkat oleh desakan dari air, disini digunakan ring setebal 3 mm maksutnya adalah pada waktu dibaut ring tersebut ridak bengkokdan lubang pada ring dalam berdiameter 7.4 cm. Sedangkan untuk diameter untuk lubang yang kecil 3mm

Gambar 2.12. Ring 8.

CAP

Cap (AW) ini dari bahan PVC, digunakan untuk menutup tabung dari pompa hidram, cap berukuran 3” dan mempunyai Ø (diameter)

9,6 cm

Gambar 2.13. Cap 9.

Dudukan pompa hidram

Dudukan ini digunakan sebagai tempat meletakan hidram pada waktu pengujian dilakukan. Dudukan hidram dibuat dari plat besi yang berbentuk L atau siku dengan panjang 90 cm.

Gambar 2.14. Dudukan pompa hidram

2.5 Cara Kerja Pompa Hidram

Air yang turun dari reservoir melalui pipa dengan kecepatan tertentu akan masuk kedalam rumah pompa sehingga katup limbah yang berada didalam pompa yang awalnya terbuka dengan air dari reservoir yang mengalir secara terus menerus, yang menyebabkan tekanan didalam rumah pompa akan meningkat, sehingga katup limbah akan tertutup hal ini menyebabkan katup hantar akan terbuka akibat dari tekanan air didalam rumah pompa sehinggaair akan naik melalui pipa hantar yang akan menekan udara didalam tabung udara. Selanjutnya air yang bertekanan ini akan menekan udara didalam tabung udara. Karena udara bersifat compresible maka volume udara akan mengecil akibat tekanan air. Pada saat aliran dari rumah pompa sudah mengecil maka udara akan menekan air keluar kepipa output dan juga akan menekan karet ban pada katup hantar, sehingga katup hantar akan tertutup oleh ban karet. Pompa hidraulik ram tidak menggunakan sumber energi dari luar untuk bekerja, tetapi pompa ini menggunakan pukulan atau hantaman air itu sendiri sebagai tenaga penggeraknya.

Dalam kasus ini masuknya air didalam pompa hidram yang berasal dari bak reservoir harus diusahakan secara kontiyu dan permukaan air tetap stabil.Ada 5 siklus tahap kerja dari pompa hiram

a. Tahapan I Air yang masuk melalui ram akanmenyebabkan katup limbah terbuka sehingga dapat menimbulkan tekanan yang kecil.

b. Tahapan II Aliran yang masuk melalui ram akan bertambah sehingga katup akan terbuka dan tekanan dalam pipa masukan juga akan bertambah secara bertahap.

Gambar.2.15.skema tahapan I-II

c. Tahapan III Pada tahapan III ini katup limbah akan menutup dan tekanan pada pompa hidram akan naik. Sehingga kecepatan aliran dalam pipa masukan akan maksimal.

d. Tahapan IV Pada tahapan ini katup limbah akan tertutupdan air akan masuk melalui katup penghantar. Sehingga pada kecepatan aliran pada pemasukan akan berkurang.

Gambar.2.16. Skema tahapan III-IV

e. Tahapan V Denyut tekanan terpukul ke dalam pipa masukan dan menyebabkan timbulnya hisapan kecil dalam hidram.Katup limbah akan terbuka karena adanya hisapan dan juga karena beratnya sendiri. Air akan mulai mengalir melalui katub limbah dan siklus hidram akan terulang lagi.

Gambar.2.17Skema tahapan V Adapun beberapa persamaan yang digunakan dalam merencanakan sebuah pompa hidram adalah sebagai berikut :

2.6 Persamaan yang dipakai

a. Persamaan untuk menghitung efisiensi pompa hiraulik ram Dalam menghitung efisiensi pompa hidraulik ram, digunakan rumus

D’Aubuisson ....

………………………………… (1) Dengan : ηD = efisiensi D’Aubuisson (%) Qd = kapasitas pemompaan (l/menit) Qb = kapasitas terbuang (l/menit) Hd = head pemompaan (m) Hs = head input (m)

b. Persamaan yang digunakan untuk mengukur debit air, ………………………………………………. (2)

Dengan :

3 Q = debit air yang ditampung (m /detik)

V = volume air yang ditampung liter t = waktu (detik) c. Persamaan yang digunakan untuk mengukur besarnya tekanan pada pompa,

P = ρ.g.H ……………………………………………….. (3)

Dengan :

P= tekanan (N/m²) ρ = massa jenis air (1000 kg/m³) g = percepatan gravitasi (m/s

) H = Tinggi kolom air/head pemompaan (m)

d. Kecepatan aliran air ……………………………………………… (4)

Dimana : V = kecepatan fluida dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s

) H = panjang pipa (m)

BAB III

METODE PENELITIAN Gambar 3.1. tempat pengujian pompa hidram Pada metode penelitian ini akan dibicarakan tentang peralatan penelitian, tahap penelitian, variabel yang diukur, dan lain-lain.

3.1 Alat Penelitian

Penelitian ini menggunakan rangkaian pompa hidraulik ram dengan diameter pipa masuk 2 inchi dan pipa keluar 1/2 inchi. Pompa hidraulik ram terbuat dari pipa PVC. Selain rangkaian pompa hidram secara keseluruhan, untuk menunjang kelancaran didalam melakukan pengujian masih ada juga alat yang diperlukan antara lain :

Gelas ukur Gelas ukur ini berfungsi untuk mengukur debit air yang keluar dalam waktu 60 detik.Ukuran gelas ukur yang dipergunakan adalah 1000 ml.

Gambar 3.2.gelas ukur Stop watch Pada proses pengukuran debit dipergunakan stop watch. Alat ini digunakan mengukur debit dalam 1 menit.

Selang fleksibel Selang ini berukuran 2 inchi penghubung antara pompa dengan bak sirkulasi.

Gambar 3.3.selang fleksibel Manometer Alat ini dipasang pada tabung tekan, dandigunakan untuk mengukur tekanan yang terjadi.Tekanan yang diukur menggambarkan head pemompaan.

Gambar 3.4.manometer dan tabung tekan. Tabung tekan Tabung ini berfungsi untuk menampung air yang telah dipompa oleh pompa hidram.Pada tabung tekan ini dipasang manometer.

Tekanan pada tabung ini dijaga pada nilai 14,7 psi.

3.2 Tahap Persiapan

Sebelum memulai penelitian, yang harus dilakukan terlebih dahulu antara lain adalah merangkai instalasipompa hidram yang terdiri atas pompa hidram, tabung tekanan, pipa input, bak penampung, pompa air bertenaga motor bensin. Setelah semua instalasi selesai dipasang, untuk bak reservoir dapat diisi air.Air yang ada dibak reservoir diusahakan sampai meluap agar kecepatan air yang keluar menuju pompa hidram tetap konstan.Skema dari tahap persiapan :

Persiapan Penempatan bak reservoir pada head 1 m, 1,5 m, 2 m, 2,5 m

Variasi pada katup hantar : Katup 1, katup 2, katup 3,katup 4

Pengukuran debit Qp, Qbp, Qd, Qb

Pengolahan data dan pembahasan Pembuatan laporan

Selesai

Gambar 3.5. Diagram alir penelitian

Untuk mempelancar didalam proses pemompaan nanti dapat dibantu dengan menekan batang torak dari katup limbah sampai dalam keadaan terbuka penuh dan pompa hidram dengan sendirinya akan melakukan proses pemompaan dengan lancar, sehingga pengambilan data dapat dilakukan. Berikut adalah gambar skema pemasangan pompa hidram:

Gambar 3.6.Gambar instalasi pompa hidram Keterangan gambar: 1) Pompa air, 2) Bak sirkulasi, 3) Bak sumber (reservoir), 4) Bak suplai, 5) Pipa hantar, 6) Pipa masukan, 7) Pompa hidram, 8) Manometer

3.3 Variabel Penelitian

Percobaan ini dilakukan dengan variasi panjang pipa input, sehingga data yang diperoleh dapat dipergunakan untuk menghitung

3 m

besarnya kapasitas pompa yang dihasilkan tiap siklus, Qd , dan

ik det

3 m

kapasitas pompa yang terbuang tiap siklus, Qb , sehingga dapat

det ik diperoleh efisiensi pompa D (%). Pada proses pemompaan pompa hidram dengan variasi luasan

lubang katup hantar 1 dengan luasan lubangannya adalah 1024,425 mm ,

katup hantar 2 dengan luasan lubang 1533,105 mm , katup hantar 3

dengan luasan lubang 1624,95 mm dan luasan lubang pada katup hantar 4

2 2606,985 mm . Dan untuk head input dari head 1m, 1,5 m, 2 m, 2,5 m.

Pada head input 1 m hingga 2,5 m masing masing katup dipasang pada pompa hidram untuk diambil debit yang dihasilkan dan head pompa yang dicapai, berikut gambar dari katup hantar.

Ø 9 mm Ø 8 mm Ø 9 mm Ø 6 mm Ø 10 mm

Gambar 3.7 Katup hantar 1 Gambar 3.8 Katup hantar 2

7 mm

5 mm

4 mm

3 mm

Gambar 3.8 Katup hantar 3

Ø 12 mm Ø 9 mm

Gambar 3.9 Katup hantar 4

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Pengukuran

Dalam proses pengambilan data dilaboratorium mekanika Universitas Sanata Dharma, berikut adalah hasil yang diperoleh :

Table 4.1. Data pengukuran

Head Katup Qp Qbp Qd P tt input(m) hantar (l/mnt) (l/mnt) (ml/mnt) (psi) ketukan

33 12.2 300

8 Katup 2

68 Katup 1

34.8 5.3 425

72 Katup 3

35.76 15.25 550

1 Katup 4

36.35 12.55 520

44.7 30.4 420

14.7

73 Katup 1

44.65 36.1 560

14.7 Katup 3

85 Katup 2

45.7 31.35 310

14.7

1.5 Katup 4

44.75 31.15 350

45 26 600

14.7

93 Katup 1

105

Katup 2

40 16 1100

14.7

42.5 23.4 650

14.7

98 Katup 3

2 Katup 4

42 23 500

6 Katup 1

46.3 12.85 3800 14.7 107

117

Katup 2

45.2 9.5 3900

14.7

112

Katup 3

46.7 17.35 3600

14.7

104

2.5 Katup 4

44.6 15.6 2400

14.7 Dari tabel 4.1 untuk katup hantar ke-1diperoleh untuk luasan diameter

lubang adalah 1024,425 mm , katup hantar 2 luasan diameter lubang adalah

1533,105 mm , katup hantar 3 luasan pada lubang diameter diperoleh 1624,95

2 2 mm , katup hantar ke-4 diperoleh luasan lubang diameter 2606,985 mm .

4.2 Perhitungan Dari tabel 4.1. data pengukuran, dapat dihitung debit buang pompa hidram

(Qb) dan efisiensi pompa hidram (η), salah satu contoh perhitungan untuk mencari nilai dari Qb dan efisiensi sebagai berikut : Untuk debit buang (Qb) Qb = Qp

– (Qbp + Qd) Qb = 33
– (12,2 + 0,3) Qb = 20,5 liter/menit

Dengan : Qb = kapasitas (debit) terbuang dari pompa hidram (l/menit) Qp = kapasitas (debit) aliran air dari pompa air tenaga bensin (l/menit) Qbp = kapasitas (debit) aliran air yang terbuang dari pompa air tenaga bensin (l/menit) Qd = kapasitas (debit) pemompaan dari pompa hidram (l/menit)

Nilai efisiensi (η) ηD = ηD = ηD = 7,85 % Dengan : = efisiensi D`Aubuisson (%)

η Hd = head pemompaan (m) Hs = head input (m)

Untuk data yang lain dihitung menggunakan program excel dan hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.2. sebagai berikut :

Tabel 4.2. Debit buang pompa hidram (Qb) dan efisiensi (η)

Luas Head Qp Qbp Qd Qb katup efisiensi(%) input(m) (l/mnt) (l/mnt) (ml/mnt) (l/mnt) hantar katup 1

33 12.2 300 20.5 7,85 % katup 2 34.8 5.3 425 29.075 6,86 % katup 3

35.76 15.25 550 19.96 12,77 % 1 katup 4 36.35 12.55 520 23.28 2,97 % katup 1

44.7 30.4 420 13.88 19,58 % katup 2 44.65 36.1 560 7.99 43,66 % katup 3

45.7 31.35 310 14.04 14,40 % 1.5 katup 4

44.75 31.15 350 13.25 2,33 % katup 1 45 26 600 18.4 15,79 % katup 2 40 16 1100 22.9 22,92 % katup 3

42.5 23.4 650 18.45 17,02 % 2 katup 4 42 23 500 18.5 5,37 % katup 1

46.3 12.85 3800 29.65 45,44 % katup 2 45.2 9.5 3900 31.8 43,70 % katup 3 46.7 17.35 3600 25.75 49,06 %

2.5 katup 4

44.6 15.6 2400 26.6 33,10 %

4.3 Pembahasan Untuk penjelasan dari tabel 4.1 yang pertama tentang hubungan dari masing-masing katup hantar dengan efisiensi pada setiap head inputadalah sebagai berikut :

Gambar 4.1 menjelaskan hubungan tentang head input dari 1 m sampai 2,5 m dengan besarnya efisiensi yang didapat pada katup hantar 1 adalah sebagai

berikut, untuk ketinggian 1 m pompa hidram mampu mengalirkan air sampai 300 ml/menit dengan head pemompaan setinggi 5,5 m setara dengan 8 psi dengan efisiensi 7,85 %, sedangkan untuk head input pada 1,5 m pompa hidram dapat memompa air sebesar 420 ml/menit pada head pompa setinggi 10 m setara dengan 14,7 psi atau 1 bar dan efisiensinya sebesar 19,58 % untuk head input 1 m sampai 1,5 m efisiensi dan head output mengalami kenaikan, untuk head input 2 m efisiensi yang dihasilkan mengalami penurunan dari 19,58 % menjadi 15,79 % itu dipengaruhi oleh debit limbah terlalu besar akan tetapi pada head input 2 m debit yang dihasilkan mencapai 600 ml/menit pada head pompa setinggi 10 m, untuk head input 2,5 m efisiensi yang diperoleh mencapai 45,44 % dan dbeit yang dihasilkan sebesar 3800 ml/menit dengan head pemompaan mencapai 10 m.

50.00% 45.00% e

40.00% f

35.00% i

30.00% s

25.00% i

20.00% e

15.00% n s 10.00% i 5.00%

0.00%

0.5

1.5

2.5

3 head input (m)

Gambar 4.1. grafik hubungan head input dan efisiensi pompa hidram pada katup hantar 1 Pada gambar 4.2 ini menjelaskan tentang hubungan antara head input dan efisiensi pada pompa hidram dengan katup hantar yang ke-2, untuk nilai efisiensi tertinggi dapat mencapai 43,7 % dengan head input 2,5 m. Pompa hidram dengan nilai efisiensi 43,7 % ini mampu memompa air setinggi 10 m dan debit yang dihasilkan sebesar 3,9 l/menit, sedangkan untuk nilai efisiensi terendah terletak pad head input 1 m dengan nilai efisiensi sebesar 6,86 % dengan tinggi pemompaan mencapai 4,76 m dengan debit yang dihasilkan sebesar 0,425 l/menit. Pada head input 1,5 m pompa hidram dengan katup ke 2 ini mampu menaikkan air setinggi 10 m dengan debit pemompaan 0,56 l/menit sehingga efisiensi naik menjadi 43,66 %, sedangkan pada head input 2 m efisiensi yang mulanya 43,66 % turun menjadi 22,92 % ini disebabka pada debit input dari pompa air tenaga bensin menurun dari 44,65 l/menit menjadi 40 l/menit dan debit yang dihasilkan naik dari 0,56 l/menit menjadi 1,1 l/menit. Pada dasarnya efisiensi dikatakan naik atau turun itu tergantung pada head input dan katup hantar.

50.00% e

40.00% f i

30.00% s

20.00% i e

10.00% n

0.00% s

0.5

1.5

2.5

3 i head input (m)

Gambar 4.2. grafik hubungan head input dan efisiensi pompa hidram pada katup hantarke-2 Untuk efisiensi pada katup ke-3 pada gambar 4.3 nilai dari efisiensi yang paling tinggi terdapat pada head input 2,5 m dengan nilai efisiensi mencapai 49,06 % dan debit yang dicapai adalah 3,6 l/menit dengan head pemompaan setinggi 10 m dan untuk efisiensi yang terendah pada head input 1 m dengan debit yang dihasilkan mencapai 0,55 l/menit untuk head pemompaan setinggi 4,76 m dan efisiensi mencapai 12,77 %, sedangkan pada head cinput 1,5 m efisiensi yang diperoleh 14,4 % untuk pemompaan setinggi 10 m dengan debit output 0,31 l/menit dan untuk head input 2 m efisiensi meningkat menjadi 17,02 % untuk prmompaan setinggi 10 m dengan debit output yang dihasilkan 0,65 l/menit. Pada grafik efisiensi untuk katup yang ke-3 dari head input 1m sampai 2,5 m grafik terus meningkat.

60.00% 50.00% e f

40.00% i s

30.00% i e

20.00% n s

10.00% i

0.00%

0.5

1.5

2.5

3 head input (m)

POMPA HIDRAM PIPA PVC2 INCI VARIASI KATUP HANTAR Tugas Akhir - Pompa hidram pipa PVC 2 inci variasi katup hantar - USD Repository