Pengujian Pengaruh Variasi Head Supply Dan Panjang Langkah Katup Limbah Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pompa hidram pertama kali dibuat oleh John Whitehurst dari Cheshire,
Inggris pada tahun 1772, yang dikendalikan secara manual. Untuk pertama
kalinya dipasang di Oulton, Cheshire untuk menaikkan air sampai ketinggian 16
kaki (4,9 meter). Pompa hidram otomatis pertama kali dibuat oleh seorang
ilmuwan Prancis bernama Joseph Michel Montgolfier pada tahun 1796 untuk
menaikkan air di sebuah pabrik kertas di daerah Voiron. Satu tahun kemudian,
Matthew Boulton, memperoleh hak paten atas pompa tersebut di Inggris. Anak
dari Montgolfier memperoleh hak paten di Inggris untuk versi perbaikannya pada
tahun 1816 bersamaan dengan desain Whitehurst pada tahun 1820 melalui Josiah
Easton, seorang insinyur kelahiran Somerset.
Usaha Easton
diwarisi oleh putranya, James (1796-1871) yang
berkembang pada abad ke sembilan belas menjadi salah satu manufaktur
terpenting di Inggris. Mereka mengkhususkan usahanya di bidang pengairan dan
sistem drainase. Easton mengembangkan pompa hidram hingga menjadi usaha
terbaik dalam penyediaan air bersih untuk keperluan rumah tangga, peternakan
masyarakat desa, dan sejumlah instalasi Easton masih bertahan hingga tahun
2004. Perusahaan ini akhirnya ditutup pada tahun 1909. Pada tahun 1929, usaha
Easton ini diakuisisi oleh Green and Carter, dari Winchester, Hampshire, yang
terlibat dalam pembuatan dan instalasi pompa hidram Vulcan dan Vacher.
Di Benua Amerika, hak paten hidram pertama kali di pegang oleh J.
Cernau dan SS Hallet pada tahun 1809. Menjelang akhir abad ke sembilan belas,
kepopuleran pompa hidram mulai berkurang, seiring berkembangnya penggunaan
pompa elektrik secara luas.
Pada akhir abad ke dua puluh, ketertarikan akan pompa hidram bangkit
kembali, karena kebutuhan teknologi yang berkelanjutan di negara – negara
berkembang dan konservasi energi di negara maju. Salah satu contoh yaitu
Yayasan Internasional AID di Filipina, yang memenangkan Penghargaan Ashden
Universitas Sumatera Utara
atas karya mereka mengembangkan pompa hidram yang dapat dipelihara dengan
mudah untuk digunakan di desa - desa terpencil.
Air merupakan sumber daya yang sangat diperlukan oleh makhluk hidup
baik untuk memenuhi kebutuhannya maupun menopang hidupnya secara alami,
disamping itu juga merupakan sumber tenaga yang disediakan oleh alam sebagai
pembangkit
tenaga
mekanis.
Beragam
aktifitas
masyarakat
senantiasa
berhubungan dengan air dalam kehidupan sehari - hari. Dengan jumlah air yang
tersedia relatif tetap, sementara kebutuhan air semakin meningkat, maka air dari
sisi ketersedian dan permintaannya perlu diatur dan dikelola sedemikian rupa,
sehingga air dapat disimpan jika berlebihan dan selanjutnya dipergunakan dan
didistribusikan jika diperlukan.
Kebutuhan akan air semakin lama semakin meningkat sejalan dengan
meningkatnya kebutuhan hidup manusia, baik di daerah perkotaan maupun daerah
pedesaan. Peningkatan tersebut dilihat dari dua hal yang saling tergantung satu
sama lain yaitu sisi kualitas dan kuantitas. Di sisi lain, jumlah air relatif tidak
berubah dari waktu ke waktu. Pertumbuhan penduduk yang pesat banyak
membawa pengaruh negatif terhadap sumber daya air, baik kuantitas maupun
kualitasnya. Sementara itu, ada sebagian penduduk kurang mendapatkan
pelayanan air, tetapi di sisi lain terdapat aktifitas dan kegiatan penduduk yang
menggunakan air secara berlebihan dan cenderung memerlukan pemborosan air.
Negara – negara di Asia Tenggara sebagai bagian dari komunitas
masyarakat dunia juga ikut berperan dalam upaya pelestarian sumber daya air. Di
kawasan ini, sumber daya air menjadi bagian yang tak terpisahkan dari kehidupan
sehari – hari karena sistem pertanian yang dijalankan di wilayah pedesaan sangat
bergantung pada ketersedian dan pengelolaan sumber daya air. Kondisi geografis
negara – negara di Asia Tenggara khususnya Indonesia, sebagian besar berupa
daerah berbukit – bukit dan pegunungan terkadang menjadi kendala untuk
memenuhi suplai air bagi pertanian di daerah hulu. Daerah yang permukaan
tanahnya lebih tinggi daripada sumber air dan daerah yang bergelombang, akan
mengalami kesulitan mendapatkan pasokan air secara kontinyu.
Sektor pertanian yang membutuhkan air dalam jumlah yang besar, baik
yang berasal dari sumber air permukaan maupun air tanah, memanfaatkan
Universitas Sumatera Utara
beragam teknologi yang mampu mengangkat dan mengalirkan air dari sumbernya
ke lahan – lahan pertanian. Penggunaan pompa air yang digerakkan oleh tenaga
listrik menjadi pilihan utama saat ini karena paling cepat dan mudah dilakukan.
Akan tetapi, ketersediaan pasokan listrik dan bahan bakar juga biaya operasional
menjadi kendala.
Oleh karena itu, perlu dicari dan dikembangkan suatu model teknologi
irigasi yang memadai, menggunakan teknologi tepat guna, efisien, dan ekonomis
sehingga dalam pengelolaannya tidak tergantung pada tenaga listrik atau bahan
bakar lainnya, sebuah teknologi yang membutuhkan biaya operasional yang
murah dan tidak membebani petani dalam melakukan kegiatan usaha taninya.
Salah satu teknologi irigasi yang mulai dikembangkan adalah pompa hydraulic
ram atau lazim disebut pompa hidram.
Meskipun pada pengembangannya membutuhkan investasi yang tidak
sedikit, setidaknya untuk ukuran petani, namun dengan sistem swadaya masih
relatif terjangkau dan dengan perhitungan dan penentuan disain yang akurat,
operasional dan pemeliharan yang tepat, maka keuntungan dan keberlanjutan
usaha tani dapat dicapai serta kebutuhan air konsumsi dapat terpenuhi.
1.2
Perumusan Masalah
Dalam perencanaan pompa hidram , ditemui beberapa hal – hal yang timbul
untuk dianalisa, yaitu:
1.
Bagaimana menghitung besarnya head tekanan gradual yang diakibatkan palu
air.
2.
Bagaimana pengaruh head supply terhadap tekanan yang diakibatkan palu
air.
3.
Bagaimana pengaruh panjang langkah katup limbah terhadap kerja sebuah
pompa hidram.
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian pompa hidram ini sebagai berikut.
1.
Mengetahui besarnya head tekanan gradual yang terjadi akibat palu air.
Universitas Sumatera Utara
2.
Mengetahui pengaruh head supply terhadap tekanan yang diakibatkan palu
air.
3.
Mengetahui pengaruh panjang langkah katup limbah terhadap kinerja pompa
hidram.
1.4
Batasan Masalah
Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang
dikaji dalam penulisan skripsi, maka perlu kiranya diberikan batasan masalah
sebagai berikut :
1.
Fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah air.
2.
Variabel yang digunakan dalam penelitian adalah head supply 2,3 m, 2,8 m
dan 3,3 m, panjang langkah katup limbah 15 mm, 20 mm, dan 25 mm.
3.
Pengukuran tekanan dilakukan pada badan pompa, pipa discharge dan tabung
udara.
4.
Pengukuran debit air yang masuk melalui pipa pemasukan dan pipa
discharge untuk mengetahui besar efisiensi pompa.
5.
Pengambilan data dilaksanakan pada saat pompa beroperasi. Data – data lain
yang diperlukan dalam perencanaan dan analisa diambil sesuai dengan
literatur yang relevan.
1.5
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1.
Dapat mengetahui pengaruh dari komponen – komponen yang ditambahkan
pada pompa hidram.
2.
Penelitian ini di harapkan dapat menjadi salah satu usaha mensosialisasikan
teknologi hydraulic ram sebagai solusi dalam penyediaan air bersih bagi
masyarakat.
3.
Penelitian ini memberikan referensi bagi para pembuat pompa hidram agar
dapat membuat dengan perhitungan konstruksi lebih baik.
4.
Mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan energi listrik dan bahan
bakar dengan menumbuhkan kesadaran untuk memanfaatkan potensi alam
secara optimal.
Universitas Sumatera Utara
1.6
Sistematika Penulisan
Laporan tugas akhir ini disusun dalam lima bab, masing-masing adalah
pendahuluan; tinjauan pustaka; metodologi penelitian; hasil perancangan dan
simulasi; dan kesimpulan dan saran. Bab I memberikan gambaran menyeluruh
mengenai Tugas Akhir yang meliputi pembahasan tentang latar belakang, tujuan
penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan. Bab II
berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan penulisan
skripsi. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya berasal dari
buku - buku pedoman, jurnal, paper, tugas akhir, e-mail, e-book, dan enews. Bab
III berisikan metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi,
juga membahas langkah – langkah penelitian. Bab IV berisikan analisa dan
pembahasan mengenai data – data yang telah diperoleh dari hasil penelitian yang
telah dilakukan. Adapun bab V berisikan kesimpulan dari penulisan tugas akhir
dan saran untuk kemajuan penelitian selanjutnya. Daftar pustaka berisikan
literatur yang digunakan sebagai referensi dalam penulisan tugas akhir ini.
Lampiran berisikan data hasil pengujian, gambar rancangan pompa hidram dan
tabel sifat fisik air dan faktor kelengkapan pipa.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pompa hidram pertama kali dibuat oleh John Whitehurst dari Cheshire,
Inggris pada tahun 1772, yang dikendalikan secara manual. Untuk pertama
kalinya dipasang di Oulton, Cheshire untuk menaikkan air sampai ketinggian 16
kaki (4,9 meter). Pompa hidram otomatis pertama kali dibuat oleh seorang
ilmuwan Prancis bernama Joseph Michel Montgolfier pada tahun 1796 untuk
menaikkan air di sebuah pabrik kertas di daerah Voiron. Satu tahun kemudian,
Matthew Boulton, memperoleh hak paten atas pompa tersebut di Inggris. Anak
dari Montgolfier memperoleh hak paten di Inggris untuk versi perbaikannya pada
tahun 1816 bersamaan dengan desain Whitehurst pada tahun 1820 melalui Josiah
Easton, seorang insinyur kelahiran Somerset.
Usaha Easton
diwarisi oleh putranya, James (1796-1871) yang
berkembang pada abad ke sembilan belas menjadi salah satu manufaktur
terpenting di Inggris. Mereka mengkhususkan usahanya di bidang pengairan dan
sistem drainase. Easton mengembangkan pompa hidram hingga menjadi usaha
terbaik dalam penyediaan air bersih untuk keperluan rumah tangga, peternakan
masyarakat desa, dan sejumlah instalasi Easton masih bertahan hingga tahun
2004. Perusahaan ini akhirnya ditutup pada tahun 1909. Pada tahun 1929, usaha
Easton ini diakuisisi oleh Green and Carter, dari Winchester, Hampshire, yang
terlibat dalam pembuatan dan instalasi pompa hidram Vulcan dan Vacher.
Di Benua Amerika, hak paten hidram pertama kali di pegang oleh J.
Cernau dan SS Hallet pada tahun 1809. Menjelang akhir abad ke sembilan belas,
kepopuleran pompa hidram mulai berkurang, seiring berkembangnya penggunaan
pompa elektrik secara luas.
Pada akhir abad ke dua puluh, ketertarikan akan pompa hidram bangkit
kembali, karena kebutuhan teknologi yang berkelanjutan di negara – negara
berkembang dan konservasi energi di negara maju. Salah satu contoh yaitu
Yayasan Internasional AID di Filipina, yang memenangkan Penghargaan Ashden
Universitas Sumatera Utara
atas karya mereka mengembangkan pompa hidram yang dapat dipelihara dengan
mudah untuk digunakan di desa - desa terpencil.
Air merupakan sumber daya yang sangat diperlukan oleh makhluk hidup
baik untuk memenuhi kebutuhannya maupun menopang hidupnya secara alami,
disamping itu juga merupakan sumber tenaga yang disediakan oleh alam sebagai
pembangkit
tenaga
mekanis.
Beragam
aktifitas
masyarakat
senantiasa
berhubungan dengan air dalam kehidupan sehari - hari. Dengan jumlah air yang
tersedia relatif tetap, sementara kebutuhan air semakin meningkat, maka air dari
sisi ketersedian dan permintaannya perlu diatur dan dikelola sedemikian rupa,
sehingga air dapat disimpan jika berlebihan dan selanjutnya dipergunakan dan
didistribusikan jika diperlukan.
Kebutuhan akan air semakin lama semakin meningkat sejalan dengan
meningkatnya kebutuhan hidup manusia, baik di daerah perkotaan maupun daerah
pedesaan. Peningkatan tersebut dilihat dari dua hal yang saling tergantung satu
sama lain yaitu sisi kualitas dan kuantitas. Di sisi lain, jumlah air relatif tidak
berubah dari waktu ke waktu. Pertumbuhan penduduk yang pesat banyak
membawa pengaruh negatif terhadap sumber daya air, baik kuantitas maupun
kualitasnya. Sementara itu, ada sebagian penduduk kurang mendapatkan
pelayanan air, tetapi di sisi lain terdapat aktifitas dan kegiatan penduduk yang
menggunakan air secara berlebihan dan cenderung memerlukan pemborosan air.
Negara – negara di Asia Tenggara sebagai bagian dari komunitas
masyarakat dunia juga ikut berperan dalam upaya pelestarian sumber daya air. Di
kawasan ini, sumber daya air menjadi bagian yang tak terpisahkan dari kehidupan
sehari – hari karena sistem pertanian yang dijalankan di wilayah pedesaan sangat
bergantung pada ketersedian dan pengelolaan sumber daya air. Kondisi geografis
negara – negara di Asia Tenggara khususnya Indonesia, sebagian besar berupa
daerah berbukit – bukit dan pegunungan terkadang menjadi kendala untuk
memenuhi suplai air bagi pertanian di daerah hulu. Daerah yang permukaan
tanahnya lebih tinggi daripada sumber air dan daerah yang bergelombang, akan
mengalami kesulitan mendapatkan pasokan air secara kontinyu.
Sektor pertanian yang membutuhkan air dalam jumlah yang besar, baik
yang berasal dari sumber air permukaan maupun air tanah, memanfaatkan
Universitas Sumatera Utara
beragam teknologi yang mampu mengangkat dan mengalirkan air dari sumbernya
ke lahan – lahan pertanian. Penggunaan pompa air yang digerakkan oleh tenaga
listrik menjadi pilihan utama saat ini karena paling cepat dan mudah dilakukan.
Akan tetapi, ketersediaan pasokan listrik dan bahan bakar juga biaya operasional
menjadi kendala.
Oleh karena itu, perlu dicari dan dikembangkan suatu model teknologi
irigasi yang memadai, menggunakan teknologi tepat guna, efisien, dan ekonomis
sehingga dalam pengelolaannya tidak tergantung pada tenaga listrik atau bahan
bakar lainnya, sebuah teknologi yang membutuhkan biaya operasional yang
murah dan tidak membebani petani dalam melakukan kegiatan usaha taninya.
Salah satu teknologi irigasi yang mulai dikembangkan adalah pompa hydraulic
ram atau lazim disebut pompa hidram.
Meskipun pada pengembangannya membutuhkan investasi yang tidak
sedikit, setidaknya untuk ukuran petani, namun dengan sistem swadaya masih
relatif terjangkau dan dengan perhitungan dan penentuan disain yang akurat,
operasional dan pemeliharan yang tepat, maka keuntungan dan keberlanjutan
usaha tani dapat dicapai serta kebutuhan air konsumsi dapat terpenuhi.
1.2
Perumusan Masalah
Dalam perencanaan pompa hidram , ditemui beberapa hal – hal yang timbul
untuk dianalisa, yaitu:
1.
Bagaimana menghitung besarnya head tekanan gradual yang diakibatkan palu
air.
2.
Bagaimana pengaruh head supply terhadap tekanan yang diakibatkan palu
air.
3.
Bagaimana pengaruh panjang langkah katup limbah terhadap kerja sebuah
pompa hidram.
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian pompa hidram ini sebagai berikut.
1.
Mengetahui besarnya head tekanan gradual yang terjadi akibat palu air.
Universitas Sumatera Utara
2.
Mengetahui pengaruh head supply terhadap tekanan yang diakibatkan palu
air.
3.
Mengetahui pengaruh panjang langkah katup limbah terhadap kinerja pompa
hidram.
1.4
Batasan Masalah
Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang
dikaji dalam penulisan skripsi, maka perlu kiranya diberikan batasan masalah
sebagai berikut :
1.
Fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah air.
2.
Variabel yang digunakan dalam penelitian adalah head supply 2,3 m, 2,8 m
dan 3,3 m, panjang langkah katup limbah 15 mm, 20 mm, dan 25 mm.
3.
Pengukuran tekanan dilakukan pada badan pompa, pipa discharge dan tabung
udara.
4.
Pengukuran debit air yang masuk melalui pipa pemasukan dan pipa
discharge untuk mengetahui besar efisiensi pompa.
5.
Pengambilan data dilaksanakan pada saat pompa beroperasi. Data – data lain
yang diperlukan dalam perencanaan dan analisa diambil sesuai dengan
literatur yang relevan.
1.5
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1.
Dapat mengetahui pengaruh dari komponen – komponen yang ditambahkan
pada pompa hidram.
2.
Penelitian ini di harapkan dapat menjadi salah satu usaha mensosialisasikan
teknologi hydraulic ram sebagai solusi dalam penyediaan air bersih bagi
masyarakat.
3.
Penelitian ini memberikan referensi bagi para pembuat pompa hidram agar
dapat membuat dengan perhitungan konstruksi lebih baik.
4.
Mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan energi listrik dan bahan
bakar dengan menumbuhkan kesadaran untuk memanfaatkan potensi alam
secara optimal.
Universitas Sumatera Utara
1.6
Sistematika Penulisan
Laporan tugas akhir ini disusun dalam lima bab, masing-masing adalah
pendahuluan; tinjauan pustaka; metodologi penelitian; hasil perancangan dan
simulasi; dan kesimpulan dan saran. Bab I memberikan gambaran menyeluruh
mengenai Tugas Akhir yang meliputi pembahasan tentang latar belakang, tujuan
penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan. Bab II
berisikan landasan teori dan studi literatur yang berkaitan dengan penulisan
skripsi. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya berasal dari
buku - buku pedoman, jurnal, paper, tugas akhir, e-mail, e-book, dan enews. Bab
III berisikan metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi,
juga membahas langkah – langkah penelitian. Bab IV berisikan analisa dan
pembahasan mengenai data – data yang telah diperoleh dari hasil penelitian yang
telah dilakukan. Adapun bab V berisikan kesimpulan dari penulisan tugas akhir
dan saran untuk kemajuan penelitian selanjutnya. Daftar pustaka berisikan
literatur yang digunakan sebagai referensi dalam penulisan tugas akhir ini.
Lampiran berisikan data hasil pengujian, gambar rancangan pompa hidram dan
tabel sifat fisik air dan faktor kelengkapan pipa.
Universitas Sumatera Utara