Pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC dengan beban katup limbah tetap - USD Repository
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
POMPA HIDRAM 4 INCI BAHAN PIPA PVC DENGAN BEBAN KATUP
LIMBAH TETAP
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai Gelar Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh
TURIBIUS BAYU ARDIYANTO NIM : 075214012
Kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2012
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
POMPA HIDRAM 4 INCI BAHAN PIPA PVC DENGAN BEBAN KATUP
LIMBAH TETAP
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai Gelar Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh
TURIBIUS BAYU ARDIYANTO NIM : 075214012
Kepada
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2012
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
HYDRAULIC RAM PUMP 4 INCH PVC PIPE MATERIAL WITH FIXED
WASTE LOAD VALVE
FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfilment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By: TURIBIUS BAYU ARDIYANTO
NIM : 075214012
To
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2012
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
MOTTO SUKSES ADALAH PENCAPAIAN, BUKAN TUJUAN AKHIR
(MARIO TEGUH)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus yang selalu hadir mendampingi disetiap waktu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Di dalam Tugas Akhir ini, penulis ingin memberikan solusi dengan membuat pompa Hidram Bahan Pipa PVC yang ditujukan kepada masyarakat. Khususnya untuk masyarakat yang tinggal daerah pegunungan yang sulit mendapatkan air dan belum terjangkau listrik serta harga bahan bakar minyak (BBM) yang mahal. Atau dengan kata lain harus merelakan waktu dan biaya untuk mengambil air dari sumber air di lereng gunung dan dibawa ke rumah mereka yang berada jauh diatas gunung untuk dikonsumsi maupun untuk kebutuhan sehari-hari.
Pompa Hidram diharapkan dapat menjadi solusi yang tepat untuk menjamin ketersediaan air untuk kebutuhan sehari-hari secara kontinyu.
Dengan terselesaikannya Tugas Akhir ini, ucapan terimakasih penulis haturkan kepada :
1. Tuhan Yesus yang selalu ada disetiap waktu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
2. Kedua orang tua yaitu bapak Cyrillus Sutapa dan ibu Maria Rosari Suminem yang selalu mendukung baik moral, spiritual dan material.
3. Bapak RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si. selaku dosen pembimbing.
4. Adik-adikku Theresia Curnia Tri Astuti dan Petrus Kanisius Catur Setiawan.
5. Anastasia Asela Rucilatama yang selalu memberikan dukungan dan semangat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...................................................................................i TITLE PAGE .............................................................................................ii HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................iii HALAMAN PENGESAHAN...................................................................iv HALAMAN MOTTO ................................................................................v HALAMAN PERNYATAAN...................................................................vi HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH .........vii KATA PENGANTAR.............................................................................viii DAFTAR ISI.............................................................................................. x DAFTAR TABEL ....................................................................................xii DAFTAR GAMBAR...............................................................................xiii DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................xv ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN ...............................................xvi
BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................1
1.l Latar Belakang Masalah.........................................................................1
1.2 Perumusan Masalah ..............................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................3
1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................3
1.5 Batasan Masalah.....................................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................. 5
2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan .......................................................... 5
2.2 Dasar Teori.............................................................................................. 7
2.3 Cara Kerja Pompa Hidram ...................................................................... 9
BAB III METODE PENELITIAN .............................................................14
3.1 Langkah Kerja Penelitian ....................................................................... 14
3.2 Deskripsi Alat ......................................................................................... 14
3.3 Bagian-bagian Pompa Hidram ................................................................ 20
3.4 Alat-alat yang Digunakan ...................................................................... 27
3.5 Variabel yang Divariasikan..................................................................... 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3.6 Variabel yang Diukur.............................................................................. 30
3.7 Langkah Pengambilan Data Penelitian ................................................... 31
BAB IV ANALISA DATA.......................................................................... 33
4.1 Data Penelitian ........................................................................................ 33
4.2 Analisa Data ............................................................................................ 46
4.3 Grafik-grafik dan Pembahasan................................................................ 48
4.5 Kerusakan yang Dialami Pompa............................................................. 53
BAB V PENUTUP....................................................................................... 54
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 54
5.2 Saran........................................................................................................ 55
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 56
LAMPIRAN................................................................................................. 57
RIWAYAT PENULIS................................................................................. 58
DAFTAR TABEL
= 1,2 Meter dan H d = (15 – 3) Meter.....................................................38
Meter ; H = 0,6 Meter............................................................................43
Tabel 4.7 Tabel Penelitian Pompa Hidram 4 Inci Pada Langkah Katup=(1-7) cm ;0,9 Meter dan H d = (15 – 3) Meter........................................................41
Tabel 4.6 Tabel Penelitian Pompa Hidram 4 Inci Pada Langkah Katup=6 cm ; H =; H = 0,9 Meter dan H d = 10 Meter........................................................40
Tabel 4.5 Tabel Penelitian Pompa Hidram 4 Inci Pada Langkah Katup=(1– 7) cmTabel 4.4 Tabel Penelitian Pompa Hidram 4 Inci Pada Langkah Katup =6 cm ; HTabel 4.1 Tabel Penelitian Pompa Hidram 4 Inci Pada Langkah Katup=(1–7) cm ;H = 1,2 Meter dan H d = 10 Meter..........................................................37
Tabel 4.3 Tabel Penelitian Pompa Hidram 4 Inci Pada Langkah Katup=(1–7) cm ;= (15 – 3) Meter........................................................35
d
1,5 Meter dan H
Tabel 4.2 Tabel Penelitian Pompa Hidram 4 Inci Pada Langkah Katup=6 cm ; H =H = 1,5 Meter dan H d = 10 Meter..........................................................33
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar Skema Pompa Hidram........................................................8Gambar 2.2 Gambar Skema Rangkaian Pompa Hidram......................................9Gambar 2.3 Grafik hubungan kecepatan fluida pada saluran input dengan waktu..............................................................................................12Gambar 2.4 Gambar Siklus Kerja Pompa Hidram.............................................13Gambar 3.1 Gambar Rangkaian Pompa Hidram...............................................15Gambar 3.2 Gambar Pipa PVC..........................................................................15Gambar 3.3 Gambar CAP..................................................................................16Gambar 3.4 Gambar Reducing Socket...............................................................16Gambar 3.5 Gambar Socket...............................................................................17Gambar 3.6 Gambar Large Radius Tee.............................................................17Gambar 3.7 Gambar Large Radius Elbow.........................................................18Gambar 3.8 Gambar Faucet Socket...................................................................18Gambar 3.9 Gambar Valve Socket.....................................................................19Gambar 3.10 Gambar Tropical Glue...................................................................19Gambar 3.11 Gambar Instalasi Rangkaian Pompa Hidram.................................20Gambar 3.12 Gambar Tabung Udara...................................................................21Gambar 3.13 Gambar Pipa Output.......................................................................22Gambar 3.14 Gambar Lubang Udara...................................................................22Gambar 3.15 Gambar Rumah Pompa Hidram.....................................................23Gambar 3.16 Gambar Pipa Input.........................................................................24Gambar 3.17 Gambar Katup Limbah...................................................................25Gambar 3.18 Gambar Katup Hantar....................................................................26Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Langkah Katup dengan Qin & Q wh saatGambar 4.8 Gambar Kerusakan yang Dialami Katup Hantar...........................53Langkah Katup 0,06 Meter.............................................................53
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Head Output dengan Effisiensi padaLangkah Katup 0,06 Meter.............................................................52
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Head Output dengan Debit Output padaH=1,5 Meter dan H d =10 Meter......................................................51
saat H=1,2 Meter dan H d =10 Meter.....................................................50
Gambar 3.19 Gambar Bak Penampung Reservoir...............................................27wh
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Langkah Katup dengan Qin & QH=0,9 Meter dan H d =10 Meter......................................................50
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Langkah Katup dengan Qin & Q wh saatGambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Langkah Katup dengan Ketukan Katup pada Head Output 10 Meter...........................................................49Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Langkah Katup dengan Debit Output pada Head Output 10 Meter...........................................................48Gambar 3.20 Gambar Tabung + Pressure Gauge................................................27PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar Alat Ukur..............................................................................................57 Usulan Revisi Dari Dosen Penguji
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN
cm = sentimeter H = tinggi permukaan air bak input dari katup buang H d = tinggi permukaan air bak atas dari katup buang Kg = kilogram L/menit = liter per menit m = meter maks = maksimum MCK = mandi cuci kakus Ms. = microsoft m³/s = meter kubik per detik % = persen = efisiensi hidram D = efisiensi D’Aubuisson ŋ
mak = efisiensi maksimum
P out = tekanan yang ditunjukkan pada pressure gauge Q
in
= debit aliran fluida yang masuk ke pipa input Q = debit aliran fluida yang dipompakan Q pl = debit aliran fluida yang keluar dari pompa listrik Q wh = debit aliran fluida yang terbuang Q wr = debit aliran fluida yang terbuang dari bak reservoir V = kecepatan mula-mula V max = kecepatan maksimum
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Di Indonesia, banyak daerah-daerah pegunungan, daerah pertanian dan perkebunan, dan daerah peternakan yang masih sulit mendapatkan air.
Masyarakat di daerah pegunungan harus turun gunung (menuju sumber air), mengambilnya dan membawanya ke atas menuju rumah atau kebun-kebun mereka. Dengan kata lain, mereka harus merelakan waktu dan tenaganya untuk memenuhi kebutuhan air tersebut. Tidak menutup kemungkinan jika masyarakat menggunakan pompa diesel atau pompa listrik yang membutuhkan biaya tambahan. Tentunya jika daerah tersebut sudah terjangkau oleh listrik serta bahan bakar minyak yang mudah diperoleh.
Penulis ingin menegaskan bahwa Pompa Hidram adalah solusi yang tepat dan murah untuk mengatasi permasalahan di atas. Khususnya bagi mereka yang harus naik turun gunung untuk mendapatkan air. Atau salah satu upaya untuk mencukupi atau mendapatkan air adalah dengan membuat bak air tadah hujan. Pompa Hidram adalah salah satu alat yang digunakan untuk menaikkan air dengan tenaga air itu sendiri tanpa bahan bakar dan juga tanpa listrik.
Penelitian terhadap pompa hidram yang pernah dilakukan kebanyakan memakai material logam. Disini, penulis ingin membuat pompa hidram dengan bahan atau material dari pipa PVC yang bertujuan agar biaya yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
dibutuhkan untuk pembuatan Pompa Hidram menjadi murah. Penulis juga ingin mengetahui debit maksimum yang dipengaruhi oleh tinggi head input dan jarak langkah katup limbah dengan beban katup limbah tetap yaitu 1 kg. Alat ini adalah salah satu jenis pompa yang murah. Dikatakan murah karena tanpa bahan bakar dan juga tanpa listrik. Yang dibutuhkan hanyalah sumber air yang tersedia dan tak pernah habis atau berlimpah yang berupa terjunan (air terjun) yang secara teoritis tinggi minimalnya 0,7 meter (Breurram, 2001).
Karena jika tidak ada air yang jumlahnya banyak (berlimpah) dan berupa terjunan, maka pompa hidram tidak dapat bekerja. Jika tidak berupa air terjun (terjunan), misalnya berupa sumber mata air yang sangat besar, kondisi tersebut dapat dirancang atau diubah menjadi sebuah terjunan. Maka pompa hidram dapat digunakan sebagai pompa air yang sangat bermanfaat. Pada prinsipnya, Pompa Hidram adalah pompa air yang memanfaatkan energi kinetik air yang mengalir untuk menaikkan air ke tempat yang lebih tinggi.
1.2 Perumusan Masalah
Dalam tugas akhir ini, rumusan masalah adalah sebagai berikut :
1. Berapakah debit output (Q) maksimum?
2. Berapakah efisiensi maksimum ( mak ) yang dapat dicapai? ŋ
3. Berapakah jarak langkah katup limbah yang ideal?
4. Berapakah head input (H) terendah yang dapat dicapai?
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Apakah dengan memvariasikan head input (H) dan jarak langkah katup limbah pada pompa hidram 4 inci dapat mengetahui hubungan antara H (head input) dengan H d (Head output), Q in (debit aliran fluida yang masuk ke pipa input), Q wh (debit yang terbuang), Q (debit
output ), dan ketukan katup limbah?
6. Berapakah H d (head output) maksimum yang dapat dicapai?
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian dalam tugas akhir ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui debit output maksimum yang mampu dicapai pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC.
2. Mengetahui efisiensi maksimum yang dapat dicapai pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC.
3. Mengetahui berapa jarak ideal langkah katup limbah pada pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC.
4. Mengetahui tinggi head input terendah yang dapat dicapai pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC.
5. Mengetahui hubungan antara H dengan H d , Q in , Q wh , Q, dan ketukan katup limbah pada pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC.
6. Mengetahui H d maksimum yang dapat dicapai pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC.
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian pada tugas akhir ini diharapkan dapat : 1. Menambah kepustakaan teknologi pompa hidram.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2. Disosialisasikan ke masyarakat luas, terutama petani dan bengkel- bengkel kecil, agar kebutuhan dan produksi pompa hidram dapat seimbang.
3. Mengurangi ketergantungan pemakaian listrik dan bahan bakar minyak, khususnya yang dipergunakan untuk memompa air.
4. Membantu pemerintah dalam usahanya mencukupi kebutuhan energi dan pangan masyarakat di Indonesia dengan teknologi tepat guna dan energi terbarukan.
5. Untuk mengairi sawah dan ladang ataupun areal peternakan dan perkebunan serta kebutuhan hidup sehari-hari. Kebutuhan sehari-hari meliputi : MCK, air minum (tentunya setelah melalui penyaringan dan dimasak sebelum dikonsumsi), dan lain sebagainya yang membutuhkan pasokan air secara kontinyu. Hal ini cocok diterapkan di daerah pertanian dan persawahan tadah hujan yang tidak terjangkau oleh jaringan irigasi dan listrik. Dan juga daerah-daerah yang terletak di tempat yang lebih tinggi dari keberadaan sumber air. Hal ini dikarenakan pompa hidram dapat memompa air ke tempat yang lebih tinggi dalam jumlah yang memadai secara kontinyu.
1.5 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini, penulis membatasi permasalahan pada debit dan efisiensi pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC yang dipengaruhi oleh head
input dan jarak langkah katup limbah, dengan beban katup limbah tetap yaitu 1 kg.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian yang Pernah Dilakukan
Sebelum penelitian ini dilakukan, banyak penelitian yang telah dilakukan baik dari peneliti profesional maupun rekan mahasiswa dan juga para dosen. Penelitian yang sudah pernah dilakukan oleh peneliti sebelumnya kebanyakan menggunakan material logam.
Hasil yang diperoleh dari para peneliti sebelumnya adalah sebagai berikut : (Gan Shu San, 2002) pada pompa hidram diameter 2 inci beban katup limbah 400 gram dan volume tabung 1300 ml disebutkan bahwa efisiensi tertinggi pompa hidram yang dapat dicapai adalah 42,9209%.
(Yosef Agung Cahyanta, 2008) pada pompa hidram bahan pipa galvanis dengan diameter 1,5 inci, pipa output 0,5 inci mendapatkan hasil sebagai berikut : Head input maksimum : 7,378 m, Debit maksimum 11,146 × 10-5 m³/s, Efisiensi maksimum : 16,302 % , dan hasil tertinggi yang diperoleh adalah dengan beban katup limbah 410 gram.
Efisiensi Pompa Hidraulik Ram (Hidram) 1,5 inci Bahan Pipa PVC dengan Variasi Tabung Udara (Turibius Bayu Ardiyanto, 2009).
Disebutkan bahwa debit maksimum yang dicapai adalah pada saat tinggi tabung udara 30 cm yaitu 1,88 L/menit pada head output 12 meter dan
head input 1,5 meter.
(Made Suarda dan IKG Wirawan, 2008), menyebutkan bahwa pompa hidram dengan material logam pada H=1 m, panjang pipa penghantar 6 m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
dan diamenter 1 inci, H d =10m, diameter rumah pompa 3 inci. Diperoleh peningkatan efisiensi dari 0,72 % tanpa tabung udara menjadi 19,45 % dengan tabung udara. Head tekanan balik berkurang dari 103,87 m tanpa tabung udara menjadi 37,85 m dengan tabung udara. Dan terjadi peningkatan head tekanan pada pipa penyalur dari 0,29 m tanpa tabung udara menjadi 2,9 meter dengan tabung udara.
Hidram-pompa-air-tanpa-listrik-dan-bbm.html menyebutkan bahwa
beberapa permasahan yang mungkin timbul dalam pengoperasian pompa hidram antara lain:
1. Klep pembuangan tidak dapat naik atau menutup, disebabkan beban klep terlalu berat atau debit air yang masuk pompa kurang.
Dapat diatasi dengan mengurangi beban atau memperdek as klep pembuangan.
2. Klep pembuangan tidak mau turun atau membuka, karena beban klep terlalu ringan, jadi bisa diatasi dengan menambah beban klep atau memperpanjang as klep pembuangan.
3. Tinggi pemompaan di bawah rasio rumus, yaitu setiap terjunan 1 meter dapat menaikkan setinggi 5 meter. Penyebab pertama adalah terjadinya kebocoran atau tidak rapatnya klep. Penyebab kedua rasio diameter pipa input dibanding pipa output lebih besar dari 1 berbanding 0,5. Dapat diatasi dengan memeriksa dan memperbaiki klep atau mengurangi diameter pipa output. Penyebab ketiga adalah terlalu banyaknya hambatan pada pipa output menuju bak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
tandon, berupa banyaknya belokan pipa. Agar hal tersebut tidak terjadi, pada saat instalasi pipa sedapat mungkin dikurangi lekukan atau belokan pipa menuju tandon.
2.2 Dasar Teori
Pompa hidram adalah peralatan yang unik. Dikatakan unik karena memanfaatkan tenaga dari luncuran air dengan beda ketinggian yang relatif kecil untuk memompa sebagian air luncuran tersebut ke beda ketinggian yang jauh lebih besar dari beda ketinggian sebelumnya. Selama masih terdapat aliran air yang meluncur sebagai inputan, hidram akan beroperasi secara otomatis dan terus menerus tanpa memerlukan sumber energi dari luar.
Telah diungkapkan sebelumnya, bahwa hidram dirancang untuk memanfaatkan aliran air yang berhenti secara tiba-tiba/mendadak di dalam pipa menjadi hentakan tekanan fluida yang tinggi (water hammer) (Taye, 1998). Pompa hidram adalah pompa yang hanya dapat digunakan pada aliran sumber yang mempunyai kemiringan atau head (beda ketinggian).
Sebab pompa ini membutuhkan energi terjunan air dengan ketinggian lebih besar atau sama dengan 0,7 meter yang masuk kedalam pompa (Breurram, 2001).
Instalasi pompa hidram pada dasarnya sangatlah sederhana dan sangat mudah untuk dipelajari karena hanya terdiri dari saluran input, saluran output dan sebuah saluran pembuangan/limbah (Gambar 2.1). Secara teknis, hidram merupakan peralatan yang sangat sederhana karena
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
hanya terdiri dari dua komponen/bagian yang bergerak yaitu katup limbah (waste valve) dan katub hantar (check valve/delivery valve) (Gambar 2.1).
Gerakan kedua buah katup ini pun sangat sederhana karena hanya bergerak dalam satu arah saja dan vertikal.
Saluran Tabung udara
Output
Udara Air Limbah
Katup Katup Limbah
Hantar Saluran
Pembuangan Saluran
Input
Gambar 2.1 Gambar Skema Pompa HidramPada penelitian ini efisiensi pompa hidram dihitung menggunakan metode D’Aubuisson.
Efisiensi hidram dengan metode D’Aubuisson:
Q H d
( D ' Aubuisson) 100 %
persamaan (1)
Q Q H w h
(Gan Shu San, et al.2002) dengan : D efisiensi hidram [ % ] Q debi t aliran fluida yang dipompakan [ l/menit ] Q wh debit aliran fluida yang terbuang [ l/menit ]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Pompa hidram merupakan pompa yang bekerja secara otomatis dengan prinsip kerja seperti pada Gambar 2.2
I K J H d
H
Air mulai mengalir turun dari bak reservoir (A) ke rumah pompa (C) melalui pipa input (B) dan keluar melalui katup limbah (D) yang sedang
I. = Pressure gauge J. = Lubang udara K. = Udara
H. = Bak air atas (bak penampungan)
G. = Pipa output
H tinggi permukaan air bak input dari katup limbah [ m ] H d tinggi permukaan air bak atas dari katup limbah [ m ]
2.3 Cara Kerja Pompa Hidram
E. = Katup hantar
D. = Katup limbah
C. = Rumah pompa
B. = Pipa input
A. = Bak reservoir (Bak input)
Keterangan gambar :
Gambar 2.2 Gambar Skema Rangkaian Pompa HidramF. = Tabung udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
terbuka. Aliran terus bertambah dari kecepatan nol hingga kecepatan maksimum dan tekanan dalam pipa input juga bertambah secara bertahap.
Jika kecepatan aliran air dalam pipa input cukup cepat maka tekanan di pipa
input bertambah sehingga mampu mengangkat katup limbah, dengan
demikian katup limbah tertutup dengan cepat secara tiba-tiba. Katup limbah yang tertutup secara tiba-tiba tersebut akan menyebabkan aliran air dalam pipa input dan rumah pompa terhenti. Hal ini akan menimbulkan efek palu air (water hammer) dan menyababkan peningkatan tekanan pada rumah pompa.
Peningkatan tekanan pada rumah pompa akan mendorong air menuju ke tabung udara (F) melalui katup hantar (E). Air akan menekan udara dalam tabung udara, sehingga menyebabkan takanan dalam tabung udara naik. Karena udara bersifat compressible (mampu mampat) maka udara pada tabung udara akan menekan katup hantar hingga menutup dan menekan air ke pipa output (G) sehingga air terdorong menuju ke bak penampungan (H).
Peningkatan tekanan akibat dari efek palu air pada rumah pompa sebagian dikurangi dengan mengalirkan air kedalam tabung udara dan sebagian lagi ada yang kembali ke pipa input. Hal ini menimbulkan hisapan kecil pada rumah pompa yang menyebabkan katup limbah terbuka dan juga karena berat katup limbah itu sendiri.
Katup limbah yang terbuka menyebabkan air dari reservoir mengalir kembali melalui pipa input, keluar melalui katup limbah yang terbuka dan siklus terulang kembali.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Pada pompa hidram, permukaan air pada bak reservoir harus stabil atau tetap karena head input adalah jarak dari katup limbah ke permukaan air pada bak reservoir. Oleh karena itu harus dibuat sebuah bak yang bila diisi dapat membuang air sehingga menjaga permukaan air pada bak reservoir tetap atau stabil.
Dalam menganalisa proses pemompaan, siklus kerja pompa hidram dibagi dalam empat periode utama (Gambar 2.4). (Gambar 2.3) menunjukkan grafik kecepatan aliran dalam pipa saluran dan posisi katup limbah (Calvert. N.G. tahun 1976).
Periode 1 Katup limbah terbuka. Air akan mulai mengalir dari bak reservoir menuju dan melewati katup limbah. Aliran air akan dipercepat (semakin lama semakin cepat) karena adanya beda ketinggian/head antara bak reservoir dengan katup limbah (H).
Periode 2 Katup limbah mulai bergerak menutup dan akhirnya tertutup penuh.
Pada rancangan hidram yang baik, katup limbah dapat bergerak dengan tiba- tiba dan cepat.
Periode 3 Setelah katup limbah tertutup. karena proses penutupan katup limbah secara tiba-tiba akan menimbulkan tekanan yang sangat tinggi di dalam rumah pompa. Tekanan statik yang berlebih ini juga akan dialami fluida yang berada di sekitar katup hantar. Katup hantar akan terbuka dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
terjadilah proses pemompaan air yang sesungguhnya. Proses ini akan berhenti pada saat kecepatan fluida yang masuk ke dalam tabung udara/yang melewati katup hantar sama dengan nol. Katup hantar akan menutup kembali karena penurunan tekanan di dalam hidram. Tekanan yang besar di bagian atas katup hantar yang lebih besar dari tekanan statis sebelumnya, akan menyebabkan fluida terdorong ke pipa input.
Gambar 2.3 Grafik Hubungan Kecepatan Fluida pada Saluran Input denganWaktu (Taye, 1998) Periode 4
Katup hantar tertutup. Tekanan yang masih tinggi dalam rumah pompa dan lebih besar dari tekanan statis permukaan bak reservoir, menyebabkan pembalikan arah aliran fluida. Aliran dari rumah pompa mengalir menuju ke bak reservoir. Proses ini disebut masa pembalikan. Pada masa pembalikan, arah aliran ini akan menyebabkan tekanan vakum di dalam rumah pompa. waktu
t
V Ke ce p a ta n fl u id a
V
maks
V V
3 A B C D
a b c d e
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
lubang udara. Tekanan fluida di bagian bawah katup limbah juga berkurang dan karena berat dari katup limbah itu sendiri maka katup limbah akan terbuka dengan sendirinya (secara otomatis).
Air di dalam pipa input kembali ke tekanan semula. Air akan kembali mengalir seperti semula/pada awalnya. Siklus selanjutnya dimulai lagi.
Tahap-tahap ini terus berlangsung secara otomatis dengan frekwensi beberapa pukulan/langkah/beats per menit, bisa mencapai 300 pukulan (beats) per menit.
Gambar 2.4 Gambar Siklus Kerja Pompa Hidram(http://www.mace.manchester.ac.uk/undergraduate/students/sierraleone/inde x.html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Langkah Kerja Penelitian
Berikut adalah langkah kerja dalam penelitian pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC dengan beban katup limbah tetap yaitu :
1. Menentukan bentuk dan ukuran pompa yang akan dibuat
2. Menentukan variasi head input, head output, dan langkah katub limbah yang akan digunakan
3. Membuat pompa yang akan digunakan
4. Membuat sistem saluran air yang akan digunakan
5. Merangkai pompa pada sistem saluran air yang sudah dibuat
6. Melakukan pengujian dan mengambil data dari pengujian yang dilakukan
7. Melakukan analisa data
3.2 Deskripsi Alat
Pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC adalah sebuah pompa yang terdiri dari beberapa komponen. Komponen-komponen tersebut terdiri dari pipa PVC yang disambung dan dirancang menjadi sebuah instalasi pompa yang bertujuan untuk menaikkan air ke tempat yang lebih tinggi menggunakan tenaga air itu sendiri. Dibawah ini terdapat gambar pompa hidram 4 inci bahan pipa PVC (Gambar 3.1).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Komponen pipa PVC yang digunakan terdiri dari beberapa macam yaitu CAP, reducing socket, socket, large radius tee, large radius elbow,
faucet socket, valve socket dan tropical glue .
Gambar 3.1 Gambar Rangkaian Pompa HidramBerikut adalah k0mponen-komponen pompa hidram :
1. Pipa PVC Pipa PVC yang digunakan adalah dengan diameter 4 inci dan 6 inci.
Gambar 3.2 Gambar Pipa PVC(http://www.anekapratama.com/product/15/1/Wavin-PVC-Pipe-Type- AW/?o=default)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2. CAP CAP dalam kehidupan masyarakat biasa disebut tutup atau dop. berikut di bawah ini adalah gambar CAP (Gambar 3.3).
Gambar 3.3 Gambar CAP(http://www.anekapratama.com/product/15/1/Wavin-PVC-Pipe-Type- AW/?o=default)
3. Reducing Socket Reducing Socket dalam masyarakat luas biasa disebut dengan over shock . Dalam penelitian ini digunakan Reducing Socket 4x6.
Gambar 3.4 Gambar Reducing Socket(http://www.anekapratama.com/product/15/1/Wavin-PVC-Pipe-Type- AW/?o=default)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4. Socket
Socket biasa disebut sambungan. Socket yang digunakan berdiameter 4 inci.
Gambar 3.5 Gambar Socket(http://www.anekapratama.com/product/15/1/Wavin-PVC-Pipe-Type- AW/?o=default)
5. Large Radius Tee
Berikut di bawah ini gambar Large Radius Tee (Gambar 3.6)
Gambar 3.6 Gambar Large Radius Tee(http://www.anekapratama.com/product/15/1/Wavin-PVC-Pipe-Type- AW/?o=default)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6. Large Radius Elbow
Berikut di bawah ini gambar Large Radius Elbow (Gambar 3.7)
Gambar 3.7 Gambar Large Radius Elbow(http://www.anekapratama.com/product/15/1/Wavin-PVC-Pipe-Type- AW/?o=default)
7. Faucet Socket Faucet Socket biasanya disebut shok drat dalam. Berikut gambar Faucet Socket (Gambar 3.8).
Gambar 3.8 Gambar Faucet Socket(http://www.anekapratama.com/product/15/1/Wavin-PVC-Pipe-Type- AW/?o=default)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8. Valve Socket Valve Socket biasanya disebut shok drat luar. Berikut gambar Valve Socket (Gambar 3.9).
Gambar 3.9 Gambar Valve Socket(http://www.anekapratama.com/product/15/1/Wavin-PVC-Pipe-Type- AW/?o=default)
9. Tropical Glue Tropical Glue adalah lem pipa yang di gunakan. Berikut gambar Tropical Glue (gambar 3.10)
Gambar 3.10 Gambar Tropical Glue(http://www.anekapratama.com/product/15/1/Wavin-PVC-Pipe-Type- AW/?o=default)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3.3 Bagian-bagian Pompa Hidram
Pompa hidram terdiri dari beberapa bagian yaitu (Gambar 3.11):
1. Tabung udara
6. Katup limbah
2. Pipa output
7. Katup hantar
3. Lubang udara
8. Bak reservoir
4. Rumah pompa
9. Tabung + pressure gauge
5. Pipa input
8
1
2
5
6
9
4
3 Gambar 3.11 Gambar Instalasi Rangkaian Pompa Hidram
1. Tabung Udara
Tabung ini berfungsi untuk memperkuat tekanan dinamik, sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
sebagai pengumpul energi potensial yang telah diubah menjadi tekanan udara (kompresi udara di dalam tabung).
Kebocoran dinding tabung dapat mengakibatkan debit output yang kecil. Dan tidak menutup kemungkinan jika kebocorannya sangat besar mengakibatkan tidak berfungsinya pompa hidram.
Tabung udara terdiri dari :
1. Pipa PVC 6 inci panjang 60 cm
2. Cap 6 inci (Dop)
3. Reducing socket 4x6 inci (over shock)
4. Pressure gauge Katup hantar
5. Tropical glue
Semua bagian tersebut diatas dirangkai menjadi satu rangkaian seperti gambar dibawah ini :
Gambar 3.12 Gambar Tabung UdaraPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2. Pipa Output Pipa output berfungsi untuk mengalirnya debit air yang dipompakan.
Gambar 3.13 Gambar Pipa Output3. Lubang Udara
Lubang udara terdapat pada large radius elbow dalam rangkaian rumah pompa. Lubang udara sangat diperlukan untuk menanggulangi masa pembalikan. Masa pembalikan menyebabkan tekanan vakum (hisapan kecil) di dalam rumah pompa. Sejumlah kecil udara akan terhisap masuk ke dalam rumah pompa melalui lubang udara. Pada penelitian ini, diameter lubang udara adalah 1 mm.
Gambar 3.14 Gambar Lubang UdaraPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4. Rumah Pompa
Rumah pompa hidram merupakan ruang utama tempat terjadinya proses pemompaan dan merupakan bertemunya komponen-komponen pompa hidram lainnya.
Rumah pompa terdiri dari :
1. Large radius elbow 4 inci
2. Large radius tee 4 inci, dan
3. Socket 4inci
4. Tropical glue
5. Potongan pipa PVC 4 inci panjang 10 cm (2 buah) Semua bagian tersebut diatas dirangkai menjadi satu rangkaian seperti pada gambar 3.15 :
Gambar 3.15 Gambar Rumah Pompa Hidram5. Pipa Input
Pipa input adalah pipa bediameter 4 inci yang digunakan untuk mengalirkan air dari bak reservoir ke pompa hidram.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 3.16 Gambar Pipa Input6. Katup Limbah
Katup limbah merupakan tempat keluarnya air dari reservoir yang berfungsi memancing gerakan air sehingga dapat menimbulkan aliran air yang bekerja sebagai sumber tenaga pompa. Katup limbah merupakan pengatur terjadinya perubahan kecepatan alir air sehingga timbul impuls.
Pada posisi terbuka, air mengalir keluar dari kecepatan nol hingga mencapai kecepatan maksimum. Jika pada posisi tertutup air tidak dapat mengalir, maka kecepatan alir air sama dengan nol.
Katup limbah terdiri dari :
1. Reducing socket 4x6 inci (over shock)
2. Cap 6 inci (Dop)
3. Poros besi 0,5 inci
4. Baut + mur + ring
5. Pelat aluminium tebal 3 mm, diameter 15,2 cm
6. Pelat aluminium tebal 3 mm, diameter 12,2 cm
7. Karet tebal 3 mm, diameter 15,2 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8. Potongan pipa PVC 4 inci panjang 10 cm yang digunakan untuk penyambungan ke rumah pompa
9. Tropical glue
Semua bagian tersebut diatas dirangkai menjadi satu rangkaian seperti gambar di bawah ini :
Gambar 3.17 Gambar Katup Limbah7. Katup Hantar
Katup hantar berfungsi mengahantarkan air dari rumah pompa ke tabung udara, serta menahan air yang telah masuk ke tabung udara agar tidak kembali masuk ke rumah pompa. Bagian ini bekerja karena perbedaan tekanan antara tabung udara dengan rumah pompa. Katup hantar terdapat di dalam tabung udara. Katup hantar dikatakan sempurna apabila dapat menutup dengan baik tanpa adanya kebocoran. Contohnya adalah tosen klep pipa PVC.
Katup hantar terdiri dari :
1. Plat aluminium tebal 3 mm, diameter 15,9 cm yang di lubangi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2. Karet tebal 3 mm, diameter 15,7 cm
3. Mur + baut + ring Katup hantar dibuat seperti pada gambar (Gambar 3.16). Dengan banyaknya lubang 24 buah kecuali pada lingkaran yang diberi tanda panah yaitu sebanyak 12 buah. Diameter lubang adalah 10 mm, 7 mm, 6 mm, 5 mm, dan 4 mm.
Gambar 3.18 Gambar Katup Hantar8. Bak Penampung (Reservoir tank)
Bak reservoir merupakan bak yang berfungsi untuk menampung air dari keran input yang selanjutnya dialirkan ke pompa hidram melalui pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 3.19 Gambar Bak Penampung Reservoir9. Tabung + Pressure Gauge
Alat ini berfungsi untuk mengukur ketinggian pemompaan dari pompa hidram. Alat ini dilengkapi dengan stop kran untuk mengatur ketinggian output yang diinginkan.
Gambar 3.20 Gambar Tabung + Pressure Gauge3.4 Alat-alat yang Digunakan
Dalam penelitian dan pembuatan pompa hidram membutuhkan beberapa alat untuk pengerjaanya yaitu :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1. Pompa sentripugal Pompa sentripugal digunakan sebagai inputan pada bak reservoir.
Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan air yang berada dalam tabung pompa hidram
5. Pressure gauge
4. Kaliper Kaliper digunakan untuk mengukur jarak langkah katup limbah
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu air mengalir, dan ketukan katup limbah
3. Stop watch
2. Gelas ukur Gelas ukur digunakan untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pipa output pompa hidram setelah jangka waktu tertentu
a) Alat-alat yang digunakan pada pembuatan pompa hidram : Alat-alat yang mendukung dalam pembuatan pompa hidram dalam penelitian ini meliputi :
1. Mesin bubut
8. Amplas
7. Gergaji besi
6. Meteran
5. Kaliper
4. Gerinda
3. Mesin las
2. Mesin bor
b) Alat-alat yang digunakan pada penelitian pompa hidram : Dalam melakukan penelitian, diperlukan alat bantu agar pengambilan data dapat dilakukan dengan tepat. Alat-alat yang mendukung dalam pengambilan data pada penelitian ini meliputi :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6. Meteran Meteran digunakan untuk mengukur ketinggian head output pompa hidram
7. Ember Ember digunakan untuk menampung air yang keluar dari pompa listrik dan air yang keluar dari pipa buang bak reservoir.
3.5 Variabel yang Divariasikan
Ada dua variabel yang divariasikan dalam penelitian ini yaitu :
1. Variasi head input
Head input (H) adalah jarak antara katup limbah dengan
permukaan air pada bak reservoir (Gambar 2.2). Dalam variasi head
input , ketinggian input dikondisikan mulai dari 1,5 meter hingga head input terendah yang dapat dicapai pompa hidram 4 inci dengan
penurunan 30 cm yaitu : 1,5 meter, 1,2 meter, 0,9 meter, dan 0,6 meter. Variasi head input dilakukan dengan cara mengubah kedudukan bak reservoir ke ketinggian yang diinginkan.
2. Variasi jarak langkah katup limbah Jarak langkah katup limbah adalah jarak saat katup limbah terbuka.
Dalam variasi jarak langkah katup limbah, jarak katup limbah divariasikan setiap 1 cm hingga batas maksimal yaitu 7 cm.
3. Variasi head output
Head output (H d ) adalah tinggi pemompaan. Variasi head output
dilakukan setelah pengambilan data dengan H d 10 meter selesai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
dilakukan. Kemudian, dari data yang diperoleh dipilih debit terbesar yang dapat dicapai. Langkah katup saat debit terbesar tersebut digunakan untuk memvariasikan head output.
3.6 Variabel yang Diukur
Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan head input dan jarak langkah katub limbah pada pompa hidram 4 inci kemudian mengambil dan mencatat data-data. Dalam penelitian ini variabel yang diukur antara lain :
1. Debit output pompa hidram (Q) Q yaitu debit aliran fluida yang dipompakan [L/menit]. Q adalah volume air yang keluar tiap satuan waktu yang keluar dari pipa output pompa hidram.
2. Head input (H)
Head input adalah tinggi permukaan air bak input dari katup buang
[meter]
3. Head output (H = P )
d out
P out adalah tekanan yang ditunjukkan pada pressure gauge (dalam satuan Bar) yang kemudian dikonversikan menjadi ketinggian
output/head output (H d ) dalam satuan meter.
4. Langkah katup limbah (meter)
5. Debit pompa listrik (Q )
pl
Q pl adalah debit aliran fluida yang masuk ke bak reservoir dari pompa listrik [L/menit]
6. Debit yang terbuang dari bak reservoir (Q wr )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Q wr adalah debit aliran fluida yang terbuang dari bak reservoir [L/menit]
Data tersebut diatas kemudian digunakan untuk menghitung :