STUDI TERHADAP PRESTASI POMPA HIDRAULIK RAM DENGAN VARIASI BEBAN KATUP LIMBAH

  

STUDI TERHADAP PRESTASI POMPA HIDRAULIK

RAM DENGAN VARIASI BEBAN KATUP LIMBAH

Tugas Akhir

  Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  Nama : Indrawan Taufik NIM : 035214055

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2007

  

STUDI TERHADAP PRESTASI POMPA HIDRAULIK

RAM DENGAN VARIASI BEBAN KATUP LIMBAH

Tugas Akhir

  Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  Nama : Indrawan Taufik NIM : 035214055

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

STUDY OF HYDRAULIC RAM PUMP

PERFORMANCE WITH WASTE VALVE WEIGHT

  

VARIATION

Final Project

  Presented as partial fulfillment of requirements to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

  Presented by : Name : Indrawan Taufik NIM : 035214055

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

PERNYATAAN

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 24 September 2007 Penulis

  Indrawan Taufik

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah menyertai penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi jurusan Teknik Mesin di Universitas Sanata Dharma.

  Atas terselesaikan Tugas Akhir, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Romo Ir. Gregorius Heliarko, SJ., SS., B.ST., MA., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Prodi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

  3. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing mata kuliah Tugas Akhir.

  4. Bapak Ir. Fransiskus Asisi Rusdi Sambada, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

  5. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang turut ikut membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa naskah Tugas Akhir yang telah disusun masih jauh dari sempurna, maka penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun menuju kesempurnaan. Akhir kata, penulis mengharapkan Tugas Akhir yang telah tersusun ini dapat memberi manfaat kepada pembaca.

  Yogyakarta, 24 September 2007 Penulis

  Indrawan Taufik

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL........................................................................................ i HALAMAN JUDUL (INGGRIS).................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING.............................................. iii HALAMAN PENGESAHAN......................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN......................................................................... v KATA PENGANTAR………………………………………......…….......... vi DAFTAR ISI…….………………………………………….......…….......... viii DAFTAR TABEL.......................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ………………....…....……………….....……........... xv DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................. xvi

  INTISARI...................................................................................................... xvii

  

BAB I PENDAHULUAN…………………………………………….......... 1

  1.1 Latar Belakang Masalah….....……………………………..…........... 1

  1.2 Tujuan Penelitian.....………….……………………….…..……….... 2

  

BAB II DASAR TEORI.…………………………….…………………....... 3

  2.1 Tinjauan Pustaka...…….....……………………………............…….. 3

  2.2 Landasan Teori.................................................................…........…… 4

  2.2.1 Teori pompa hidraulik ram ......................................................... 4

  2.2.2 Cara kerja pompa hidraulik ram.................................................. 7

  2.2.3 Persamaan yang digunakan.......................................................... 8

  

BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN………........………….............. 11

  3.1 Bahan Penelitian.…………………......……………........................... 11

  3.1.1 Sarana perhitungan......................................................................11

  3.1.2 Peralatan penelitian..................................................................... 11

  3.2 Jalannya Penelitian.………….……………………….....……........... 16

  3.2.1 Persiapan..................................................................................... 16

  3.2.2 Pelaksanaan penelitian................................................................ 17

  3.3 Diagram Alir...............………............................................................. 18

  

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN……..….…………....... 20

  4.1 Data Penelitian……….....……………………………….................... 20

  4.1.1 Data pada sarana penelitian......................................................... 20

  4.1.2 Data hasil penelitian.................................................................... 20

  4.2 Pengolahan dan Perhitungan Data.....…………..…………..…..……. 26

  4.2.1 Perhitungan untuk beban 410 gram............................................. 27

  4.2.2 Perhitungan untuk beban 450 gram............................................. 30

  4.2.3 Perhitungan untuk beban 490 gram............................................. 31

  4.2.4 Perhitungan untuk beban 540 gram............................................. 33

  4.2.5 Perhitungan untuk beban 580 gram............................................. 35

  4.2.6 Perhitungan untuk beban 630 gram............................................. 37

  4.2.7 Data hasil perhitungan Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa rata-rata........................................................................... 39

  4.3 Pembahasan.......................................................................................... 46

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN........................................................ 48

  5.1 Kesimpulan......................................................................................... 48

  5.2 Saran................................................................................................... 49 Daftar Pustaka…………………….………………………………...………. 50 Lampiran......................................................................................................... 51

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data percobaan dengan beban 410 gram tanpa kran............................. 20Tabel 4.2 Data percobaan dengan beban 410 pada bukaan kran 90˚…................ 20Tabel 4.3 Data percobaan dengan beban 410 pada bukaan kran 60˚.................... 21Tabel 4.4 Data percobaan dengan beban 410 pada bukaan kran 30˚.................... 21Tabel 4.5 Data percobaan dengan beban 450 gram tanpa kran............................. 21Tabel 4.6 Data percobaan dengan beban 450 pada bukaan kran 90˚.................... 21Tabel 4.7 Data percobaan dengan beban 450 pada bukaan kran 60˚.................... 22Tabel 4.8 Data percobaan dengan beban 450 pada bukaan kran 30˚.................... 22Tabel 4.9 Data percobaan dengan beban 490 gram tanpa kran............................. 22Tabel 4.10 Data percobaan dengan beban 490 pada bukaan kran 90˚.................. 22Tabel 4.11 Data percobaan dengan beban 490 pada bukaan kran 60˚.................. 23Tabel 4.12 Data percobaan dengan beban 490 pada bukaan kran 30˚.................. 23Tabel 4.13 Data percobaan dengan beban 540 gram tanpa kran........................... 23Tabel 4.14 Data percobaan dengan beban 540 pada bukaan kran 90˚.................. 23Tabel 4.15 Data percobaan dengan beban 540 pada bukaan kran 60˚.................. 24Tabel 4.16 Data percobaan dengan beban 540 pada bukaan kran 30˚.................. 24Tabel 4.17 Data percobaan dengan beban 580 gram tanpa kran........................... 24Tabel 4.18 Data percobaan dengan beban 580 pada bukaan kran 90˚.................. 24Tabel 4.19 Data percobaan dengan beban 580 pada bukaan kran 60˚.................. 25Tabel 4.20 Data percobaan dengan beban 580 pada bukaan kran 30˚.................. 25Tabel 4.22 Data percobaan dengan beban 630 pada bukaan kran 90˚.................. 25Tabel 4.23 Data percobaan dengan beban 630 pada bukaan kran 60˚.................. 26Tabel 4.24 Data percobaan dengan beban 630 pada bukaan kran 30˚.................. 26Tabel 4.25 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 410 gram tanpa kran......................................................................................... 28Tabel 4.26 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 410 gram pada bukaan kran 90˚................................................................................ 29Tabel 4.27 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 410 gram pada bukaan kran 60˚................................................................................ 29Tabel 4.28 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 410 gram pada bukaan kran 30˚................................................................................ 29Tabel 4.29 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 450 gram tanpa kran ........................................................................................ 30Tabel 4.30 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 450 gram pada bukaan kran 90˚................................................................................ 30Tabel 4.31 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 450 gram pada bukaan kran 60˚................................................................................ 31Tabel 4.32 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 450 gram pada bukaan kran 30˚................................................................................ 31Tabel 4.33 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 490 gram tanpa kran ........................................................................................ 32Tabel 4.34 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 490 gram padaTabel 4.35 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 490 gram pada bukaan kran 60˚................................................................................ 32Tabel 4.36 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 490 gram pada bukaan kran 30˚................................................................................ 33Tabel 4.37 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 540 gram tanpa kran......................................................................................... 34Tabel 4.38 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 540 gram pada bukaan kran 90˚................................................................................ 34Tabel 4.39 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 540 gram pada bukaan kran 60˚................................................................................ 34Tabel 4.40 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 540 gram pada bukaan kran 30˚................................................................................ 35Tabel 4.41 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 580 gram tanpa kran ........................................................................................ 36Tabel 4.42 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 580 gram pada bukaan kran 90˚................................................................................ 36Tabel 4.43 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 580 gram pada bukaan kran 60˚................................................................................ 36Tabel 4.44 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 580 gram pada bukaan kran 30˚................................................................................ 37Tabel 4.45 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 630 gram tanpa kran......................................................................................... 38Tabel 4.46 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 630 gram pada bukaan kran 90˚................................................................................ 38Tabel 4.47 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 630 gram pada bukaan kran 60˚................................................................................ 38Tabel 4.48 Data perhitungan debit, head suplai dan efisiensi beban 630 gram pada bukaan kran 30˚................................................................................ 39Tabel 4.49 Tabel Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa rata-rata untuk tanpa kran......................................................................................... 39Tabel 4.50 Tabel Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa rata-rata untuk bukaan kran 90˚................................................................................ 40Tabel 4.51 Tabel Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa rata-rata untuk bukaan kran 60˚................................................................................ 41Tabel 4.52 Tabel Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa rata-rata untuk bukaan kran 30˚................................................................................ 42Tabel 4.53 Tabel Q pemompaan rata-rata untuk tiap bukaan kran...................... 43Tabel 4.54 Tabel head suplai rata-rata untuk tiap bukaan kran........................... 44Tabel 4.55 Tabel efisiensi rata-rata untuk tiap bukaan kran................................ 45

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagian-bagian dari pompa hidraulik ram.....……………................... 5Gambar 3.1 Skema peralatan penelian.................................................................. 12Gambar 3.2 Rumah pompa................................................................................... 13Gambar 3.3 Tabung udara..................................................................................... 13Gambar 3.4 Katup limbah……............................................................................. 14Gambar 3.5 Katup penghantar...............................................................................15Gambar 3.6 Diagram alir proses penelitian........................................................... 19Gambar 4.1 Grafik Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa rata-rata untuk tanpa kran............................................................................... 40Gambar 4.2 Grafik Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa rata-rata untuk bukaan kran 90˚...................................................................... 41Gambar 4.3 Grafik Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa rata-rata untuk bukaan kran 60˚...................................................................... 42Gambar 4.4 Grafik Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa rata-rata untuk bukaan kran 30˚...................................................................... 43Gambar 4.5 Grafik Q pemompaan rata-rata untuk tiap bukaan kran.................... 44Gambar 4.6 Grafik head suplai rata-rata untuk tiap bukaan kran......................... 45Gambar 4.7 Grafik efisiensi pompa rata-rata untuk setiap bukaan kran............... 46

DAFTAR LAMPIRAN

  1. Gambar pompa hidraulik ram

  

INTISARI

  Air merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan, akan tetapi air sering menimbulkan permasalahan baru bagi manusia, khususnya bagi masyarakat yang tinggal jauh dari sumber air atau berada di tempat yang berada diatas sumber air. Untuk mengatasinya masyarakat biasa menggunakan pompa air untuk memompakan air dari sumber air ke tempat tinggal mereka. Salah satu alternatif yang dapat digunakan adalah pompa hidraulik ram. Pompa hidraulik ram dipilih karena pompa hidraulik ram tidak membutuhkan energi listrik atau BBM, tidak membutuhkan pelumasan, biaya pembuatan dan pemeliharaannya relatif murah dan pembuatannnya cukup mudah. Selain itu pompa hidraulik ram dapat bekerja terus menerus selama 24 jam per hari.

  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). Dalam penelitian ini digunakan pompa hidraulik ram dengan diameter pipa masuk 1,5 inchi dan pipa keluar 0,5 inchi yang diberi variasi beban katup limbah sebesar 410, 450, 490, 540, 580 dan 630 gram. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui prestasi pompa hidraulik ram dengan variasi beban katup limbah.

  Dari penelitian tersebut, didapatkan hasil bahwa Q pemompaan, head suplai dan efisiensi pompa maksimum diperoleh pada saat beban katup limbah 410

  −

  5

  gram, yaitu Q pemompaan pada saat bukaan kran 90˚ sebesar 11,146 × 10 m³/detik, head suplai pada saat bukaan kran 30˚ sebesar 7,378 m dan efisiensi pada saat tanpa kran sebesar 16,302 %.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Air merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan. Air digunakan oleh manusia antara lain untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari seperti air minum, mandi, mencuci, pengairan lahan pertanian, dan pengairan kolam. Kebutuhan air yang cukup banyak ini akhirnya juga menimbulkan permasalahan baru bagi manusia, khususnya bagi masyarakat yang tinggal jauh dari sumber air atau berada di tempat yang berada diatas sumber air. Masyarakat biasanya menggunakan pompa air untuk memompakan air dari sumber air ke tempat tinggal mereka. Jenis pompa air yang biasa digunakan adalah pompa air dengan menggunakan tenaga listrik atau BBM. Penggunaan pompa air ini juga masih mengalami kesulitan, antara lain tidak tersedianya sumber tenaga listrik atau sulitnya mendapatkan BBM dan mahalnya biaya operasional pompa.

  Untuk mengatasi kesulitan ini maka penggunaaan pompa tanpa menggunakan tenaga listrik atau BBM dinilai sebagai pilihan yang tepat. Maka pompa hidraulik ram dapat digunakan sebagai pilihan yang cukup baik. Sebab pompa hidraulik ram ini cukup sederhana, baik dari pembuatannya, maupun pemeliharaan dan perawatannya, sehingga pompa hidraulik ram ini cukup baik untuk dikembangkan.

  Pompa hidraulik ram ini bekerja menggunakan tenaga dari aliran air yang masuk ke dalam pompa dan air yang masuk itu dipompakan ke tempat yang lebih tinggi. Pompa hidraulik ram mempunyai beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan jenis pompa yang lain, yaitu tidak membutuhkan energi listrik atau BBM, tidak membutuhkan pelumasan, biaya pembuatan dan pemeliharaannya relatif murah dan pembuatannnya cukup mudah. Selain itu pompa hidraulik ram dapat bekerja terus menerus selama 24 jam per hari.

1.2 Tujuan Penelitian

  Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk :

  1. Mengamati pengaruh berat beban katup limbah pada pompa hidraulik ram terhadap effisiensi kerja pompa hidraulik ram.

  2. Mengetahui karakteristik pompa hidraulik ram jika digunakan untuk memenuhi kebutuhan air bersih dalam skala kecil.

  3. Memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan, khususnya dalam pengembangan pemanfaatan pompa hidraulik ram.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

  Penelitian tentang pompa hidraulik ram pernah dilakukan oleh PTP-ITB dengan memodifikasi pompa hidraulik ram dari ITDG London. Pada penelitian ini digunakan pompa hiraulik ram berukuran 2 inci dengan diameter pipa masuk pompa 2 inci dan diameter pipa penghantar 1 inci.

  Dari studi literatur yang dilakukan oleh penelitian ini, diketahui bahwa faktor yang mempengaruhi efisiensi pompa hidraulik ram adalah kapasitas pompa yang dihasilkan, kapasitas yang terbuang serta perbandingan head hantar air dan head sumber air. Namun dalam pengoperasian pompa hidraulik ram sering dijumpai kejadian bahwa katup limbah tidak dapat bekerja dengan baik, yang disebabkan oleh beban katup terlalu ringan atau terlalu berat. Selain itu dalam mekanisme kerja pompa hidraulik ram terjadi proses perubahan energi kinetik menjadi energi dinamis di dalam rumah pompa yang berfungsi sebagai penguat tekanan, sehingga mampu mengangkat air dalam pipa penghantar.

  Dari studi tersebut diperoleh bahwa beban katup limbah dan volume tabung udara berpengaruh terhadap efisiensi pompa hiraulik ram. Pada penelitian ini didapatkan hasil bahwa pada saat beban katup limbah 400 gram dan volume tabung udara 1300 ml didapat efisiensi pompa sebesar 42,9209%.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Teori Pompa Hidraulik Ram

  Pompa hidraulik ram adalah pompa yang energi atau tenaga pengeraknya berasal dari tekanan atau hantaman air yang masuk ke dalam pompa itu sendiri.

  Pompa hidraulik ram ini cukup sederhana dan efektif digunakan pada kondisi yang sesuai dan dengan syarat-syarat kerja yang diperlukan untuk operasinya.

  Penggunaan pompa hidraulik ram ini dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan air sehari-hari dan juga untuk pengairan lahan pertanian, perikanan dan peternakan.

  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. Pompa hidraulik ram ini tidak dapat memompakan semua air yang masuk, tetapi sebagian terbuang melalui katup limbah.

  Bagian-bagian pompa hidraulik ram dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 : Bagian-bagian dari pompa hidraulik ram

  (Sumber : Hydraulic Ram – Wikipedia, the free encyclopedia) Keterangan :

  1. Pipa masuk

  5. Katup penghantar

  2. Saluran air katup limbah

  6. Tabung udara 3.

  7. Pipa penghantar Rumah pompa

  4. Katup limbah

  8. Lubang udara Bagian-bagian pompa dijelaskan sebagai berikut :

  1. Pipa masuk Pipa masuk merupakan saluran masuknya air dari penampungan sumber air ke pompa hidraulik ram.

  2. Saluran air katup limbah Saluran ini merupakan tempat keluarnya air yang tidak dipompakan oleh pompa hidraulik ram sehingga disebut saluran air katup limbah.

  3. Pipa penghantar Pipa penghantar ini merupakan saluran keuarnya air yang dipompakan dari pompa ke tempat penampungan yang dituju.

  4. Katup limbah Katup limbah merupakan saluran tempat keluarnya air yang berfungsi untuk memancing gerakan air dari tempat penampungan sumber air, sehingga terjadi aliran air sebagai sumber tenaga pompa 5. Katup penghantar

  Katup penghantar berfungsi untuk menghantarkan air dari rumah pompa ke tabung udara, juga untuk menjaga agar air yang telah masuk ke tabung udara tidak masuk kembali ke rumah pompa.

  6. Tabung udara Tabung udara berfungsi untuk memperkuat tekanan dinamik di dalam pemompaan.

  7. Rumah pompa Rumah pompa merupakan ruang utama tempat terjadinya proses pemompaan pada pompa hidraulik ram.

  8. Lubang udara Lubang udara merupakan saluran masuk udara kedalam rumah pompa, berfungsi untuk menjaga agar rumah pompa tidak pecah karena tekanan air yang terlalu tinggi dan tidak adanya udara di rumah pompa dan tabung udara.

2.2.2 Cara Kerja Pompa Hidraulik Ram

  Pompa hidraulik ram bekerja mulai dari air yang turun dari tempat penampungan ke dalam rumah pompa melalui pipa penghantar dengan kecepatan tertentu. Gerakan aliran air tersebut lalu mengalir melalui katup limbah karena posisi katup limbah yang terbuka. Dengan air yang mengalir terus menerus, maka tekanan di dalam rumah pompa meningkat sehingga katup limbah terangkat dan tertutup. Tertutupnya katup limbah menyebabkan katup hantar terbuka akibat tekanan air dalam rumah pompa sehingga air naik melalui pipa hantar. Karena udara bersifat compressible maka volume udara akan mengecil akibat tekanan air.

  Pada saat aliran air dari rumah pompa sudah mengecil maka udara akan menekan air ke pipa penghantar dan juga menekan katup penghantar sehingga katup penghantar tertutup. Karena katup limbah mempunyai berat, maka katup limbah terbuka sehingga air mengalir keluar melalui katup limbah. Siklus ini terjadi terus menerus sehingga ketika pompa hidraulik ram bekerja posisi katup limbah bekerja terbuka dan tertutup.

  Sistem siklus penompaan pompa hidraulik ram dijelaskan sebagai berikut :

a. Periode 1

  Dari akhir siklus sebelumnya, kecepatan air yang melalui popa hidraulik ram mulai bertambah, air melalui katup yang terbuka sehingga terjadi tekanan negatif yang kecil di dalam pompa hidraulik ram. b. Periode 2 Aliran air yang masuk pompa bertambah sampai air yang melewati katup limbah yang terbuka maksimum dan tekanan dalam pipa masuk juga betambah secara bertahap.

  c. Periode 3 Katup limbah mulai tertutup sehingga tekanan di dalam pompa hidraulik ram naik. Pada saat ini kecepatan aliran dalam pipa masuk telah mencapai maksimum.

  d. Periode 4 Katup limbah tertutup sehingga menyebabkan palu air yang mendorong air melalui katup penghantar. Pada saat ini kecepatan aliran air pada pipa masuk berkurang dengan cepat.

  e.

  Periode 5 Denyut tekanan terpukul pada pipa masukan sehingga menyebabkan timbulnya hisapan dalam hidraulik ram. Katup limbah terbuka karena hisapan tersebut dan juga karena beratnya sendiri. Air mulai mengalir lagi melalui katup limbah dan siklus hidraulik ram terulang lagi.

2.3 Persamaan yang Digunakan

  Persamaan-persamaan yang digunakan pada perhitungan dan pengolahan data antara lain : a. Persamaan untuk menghitung efisiensi pompa hiraulik ram Dalam mennghitung efisiensi pompa hidraulik ram, digunakan rumus

  D’Aubuisson : QdHd

  η D = × 100 % ………………………………… (2.1)

• ( Qd Qb ) Hs Dengan : ηD = efisiensi D’Aubuisson dari pompa (%) Qd = kapasitas pompa yang dihasilkan tiap siklus (l/menit) Qb = kapasitas yang terbuang tiap siklus (l/menit) Hd = head hantar/masukan (m) Hs = head suplai/keluaran (m)

  b.

  Persamaan yang digunakan untuk mengukur debit air

  V Q = ……………………………………………………… (2.2) t

  Dengan : Q = debit air yang ditampung (m³/detik) V = volume air yang ditampung (liter) t = waktu (detik)

  Sehingga untuk mengukur debit air digunakan persamaan :

  V

  1000

  

Q = ……………………………………………………. (2.3)

t

  c. Persamaan yang digunakan untuk mengukur head suplai H pompa Dengan mengabaikan faktor gesekan yang terjadi antara air dan pipa pipa

  p = ρ . g . H …………………………………………………. (2.4)

  Dengan : p = tekanan (N/m²) ρ = massa jenis air ( 1000 kg/m³) g = percepatan gravitasi (9,81 m/detik²) H = tinggi angkat pompa / head suplai / keluaran (m)

  Sehingga untuk mengukur head suplai H pompa digunakan persamaan

  p H …………………………………………………… (2.5)

  = ρ . g

BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN

3.1 Bahan Penelitian

  Bahan atau materi penelitian yang digunakan adalah pompa hidraulik ram dengan diameter pipa masuk 1,5 inchi dan pipa keluar 0,5 inchi. Pompa hidraulik ram yang digunakan dibuat sendiri dengan menggunakan pipa galvanis. Pompa hidraulik ram ini bekerja pada head hantar air 2,5 m, dan head suplai air 3,25 m.

  Pada pompa hidraulik ram ini digunakan tinggi angkat katup limbah 1,2 cm dan diberikan variasi beban katup limbah untuk mengetahui pengaruh beban katup limbah terhadap efisiensi pompa hidraulik ram.

3.1.1 Sarana perhitungan

  Untuk langkah perhitungan sarana yang digunakan adalah : 1) Perangkat keras

  Perangkat keras yang dipergunakan adalah satu set komputer Pentium IV 2,4GHz dengan Ram 512 MB dan printer untuk mencetak.

  2) Perangkat lunak.

  Perangkat lunak berupa Microsoft Excel 2003, yang digunakan untuk memproses perhitungan dan menggambar grafik.

3.1.2 Peralatan penelitian

  penampung sumber air manometer pengukur debit pompa pipa penghantar pipa masuk

  2.5 m 3.25 m

Gambar 3.1 : Skema peralatan penelitian

  Peralatan penelitian ini dapat dikelompokkan menjadi seperti berikut :

a. Pompa hidraulik ram

  Pompa hidraulik ram ini merupakan alat yang akan diujikan pada penelitian ini. Pompa hidraulik ram ini dibuat sendiri dengan spesifikasi alat sebagai berikut :

1) Rumah pompa

  Rumah pompa dibuat dari bahan berupa besi cor yang antara lain berupa elbow, dobel nepel, tee, knee. Rumah pompa ini berukuran diameter 1,5 inci. Gambar dari rumah pompa dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 : Rumah pompa

2) Tabung udara

  Tabung udara dibuat dari pipa galvanis yang ditutup rapat pada salah satu ujungnya dan ujung lain sebagai penyambung dengan rumah pompa. Tabung udara ini berukuran panjang 40 cm dan diameter 3 inci. Gambar dari tabung udara yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 : Tabung udara

  3) Katup limbah Katup limbah dibuat dari karet ban luar mobil dengan porosnya dari batang besi pejal yang dibuat ulir pada salah satu ujungnya.

  Diameter karet katup limbah sebesar 3 cm dan diameter poros katup limbah 0,8 cm. Gambar katup limbah dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 : Katup limbah

  4) Katup penghantar Katup penghantar dibuat dari karet ban dalam sepeda motor dengan dibentuk lingkaran yang berdiameter 6 cm, 5 cm, 4 cm dan 3 cm. Gambar dari katup penghantar dapat dilihat pada Gambar 3.5.

  (a) (b)

Gambar 3.5 : (a) Pandangan atas katup penghantar

  (b) Pandangan bawah katup penghantar 5) Pipa masuk

  Pipa saluran masuk air dari penampungan ke pompa digunakan pipa besi dengan diameter 1,5 inci.

  6) Pipa penghantar Pipa penghantar air dari pompa ke tempat penampungan digunakan pipa PVC dengan diameter 0,5 inci.

  b. Penampung sumber air

  Penampung sumber air digunakan untuk menampung air yang akan dipompakan. Tempat penampungan ini juga berfungsi sebagai tempat pengendap kotoran agar tidak masuk ke dalam pompa.

  c. Pengukur debit

  Pengukur debit digunakan untuk mengukur jumlah air yang keluar dari pompa. Pengukuran debit dilakukan dengan mengukur jumlah air yang keluar dari masing masing saluran keluar selama selang waktu yang telah ditentukan.

  d. Manometer

  Manometer digunakan untuk mengukur tekanan air yang keluar dari saluran keluar pompa untuk mengetahui tinggi maksimum yang dapat dipompakan..

3.2 Jalannya Penelitian

3.2.1 Persiapan

a. Persiapan pendahuluan

  Persiapan pendahulaan dilakukan dengan merangkai pompa sedemikian rupa dengan saluran masuk pompa, saluran keluar pompa, dan tempat penampungan air yang keluar dari pompa. Alat ukur manometer dipasang pada posisinya, dan alat ukur debit dipasang pada setiap saluran keluar dari pompa. Setelah semua peralatan selesai dirangkai, limbah pompa tertutup. Pompa dijalankan dengan menurunkan katup limbah pompa setelah air pada penampung sumber air penuh. Saat awal pompa bekerja dimungkinkan pompa akan berhenti bekerja beberapa kali, hal ini disebabkan karena masih adanya kolom udara yang terdapat pada saluran-saluran pompa. Jika kolom udara telah penuh terisi air, maka pompa dapat bekerja dengan baik.

b. Percobaan Awal

  Percobaan awal dilakukan untuk memeriksa kelancaran kerja pompa hidraulik ram. Hal ini dilakukan agar pada saat pengambilan data tidak terjadi banyak masalah karena pompa bekerja tidak maksimal dan juga untuk memperhitungkan kecukupan suplai air pada sumber penampungan jika digunakan untuk menjalankan pompa hidraulik ram.

3.2.2 Pelaksanaan penelitian

  1. Pengujian dilakukan dengan menjalankan pompa hidraulik ram hingga pompa bekerja stabil, setelah kerja pompa stabil dilakukan pengukuran.

  2. Pengukuran debit pompa dilakukan dengan mengukur debit air yang keluar dari saluran keluar pompa, katup limbah pompa dan lubang udara pompa. Pengukuran debit dilakukan sebanyak 4 kali untuk masing-masing beban katup limbah pompa yaitu dengan beban 410, 450, 480, 540, 580 dan 630 gram. Setiap pengukuran dilakukan selama

  3. Pengukuran tekanan dilakukan dengan mengukur tekanan air yang keluar dari saluran keluar pompa. Pengukuran ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui tinggi maksimum air yang dapat dipompa.

3.3 Diagram Alir

  Diagram alir proses kerja pada studi terhadap prestasi pompa hidraulik ram dengan variasi beban katup limbah dapat dilihat pada Gambar 3.6.

  Mulai Studi Literatur .

  Survei dan Pembelian bahan Pembuatan Alat

  Instalasi Alat Uji Coba

  Tidak Berhasil

  Pengambilan Data Pengolahan Data dan

  Kesimpulan Selesai

Gambar 3.6 : Diagram alir proses penelitian

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

  4.1.1 Data pada Sarana Penelitian Data pada sarana penelitian diperoleh data sebagai berikut.

  Massa katup limbah : 260 gram Variasi beban katup limbah : 410, 450, 490, 540, 580 dan 630 gram

  4.1.2 Data hasil penelitian

a. Data beban 410 gram

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  No V pemompaan

Tabel 4.2 : Data percobaan dengan beban 410 gram pada bukaan kran 90˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 3,250 12,500 1,050 34464,285 2 3,375 12,250 1,050 34464,285 3 3,350 12,900 1,025 34464,285 4 3,400 12,150 1,100 34464,285

Tabel 4.1 : Data percobaan dengan beban 410 gram tanpa kran

  Data yang diperoleh pada pengujian pompa dengan beban 410 gram adalah sebagai berikut :

  (N/m²) 1 3,400 11,650 0,950 31017,856 2 3,350 11,550 0,950 31017,856 3 3,400 11,950 1,050 31017,856 4 3,200 12,350 0,950 31017,856

Tabel 4.3 : Data percobaan dengan beban 410 gram pada bukaan kran 60˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 3,000 12,800 1,100 37910,714 2 3,050 13,150 1,075 37910,714 3 3,050 12,900 1,075 37910,714 4 3,150 13,400 1,075 37910,714

Tabel 4.4 : Data percobaan dengan beban 410 gram pada bukaan kran 30˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 1,200 15,950 1,100 72374,999 2 1,200 16,100 1,100 72374,999 3 1,150 16,750 1,125 72374,999 4 1,125 16,300 1,025 72374,999

b. Data beban 450 gram

  Data yang diperoleh pada pengujian pompa dengan beban 450 gram adalah sebagai berikut :

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 3,250 13,700 1,125 31017,857 2 3,300 13,800 1,150 31017,857 3 3,300 13,600 1,050 31017,857 4 3,400 13,900 1,125 31017,857

Tabel 4.6 : Data percobaan dengan beban 450 gram pada bukaan kran 90˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 3,050 14,250 1,050 31017,857 2 3,050 13,950 1,100 31017,857 3 3,200 14,500 1,100 31017,857 4 3,150 14,200 1,050 31017,857

Tabel 4.5 : Data percobaan dengan beban 450 gram tanpa kranTabel 4.7 : Data percobaan dengan beban 450 gram pada bukaan kran 60˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,900 14,200 1,050 34464,285 2 2,900 14,600 1,050 34464,285 3 2,900 14,550 1,050 34464,285 4 2,900 14,400 1,050 34464,285

Tabel 4.8 : Data percobaan dengan beban 450 gram pada bukaan kran 30˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 1,100 17,100 1,125 68928,570 2 1,150 17,500 1,100 68928,570 3 1,050 17,250 1,025 68928,570 4 1,050 17,900 1,100 68928,570

c. Data beban 490 gram

  Data yang diperoleh pada pengujian pompa dengan beban 490 gram adalah sebagai berikut :

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 3,200 14,200 1,080 27571,428 2 3,100 14,650 1,100 27571,428 3 3,350 14,700 1,100 27571,428 4 3,150 15,000 1,100 27571,428

Tabel 4.10 : Data percobaan dengan beban 490 gram pada bukaan kran 90˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 3,150 15,400 1,050 27571,428 2 3,150 14,900 1,100 27571,428 3 3,000 14,600 1,050 27571,428 4 3,100 15,000 1,050 27571,428

Tabel 4.9 : Data percobaan dengan beban 490 gram tanpa kranTabel 4.11 : Data percobaan dengan beban 490 gram pada bukaan kran 60˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,725 15,500 1,000 31017,857 2 2,900 15,400 1,000 31017,857 3 2,900 15,800 1,100 31017,857 4 2,850 15,250 1,000 31017,857

Tabel 4.12 : Data percobaan dengan beban 490 gram pada bukaan kran 30˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 1,650 18,100 1,000 51696,428 2 1,750 18,600 1,150 51696,428 3 1,700 17,900 1,100 51696,428 4 1,650 18,200 1,000 51696,428

d. Data beban 540 gram

  Data yang diperoleh pada pengujian pompa dengan beban 540 gram adalah sebagai berikut :

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 3,000 15,350 1,100 27571,428 2 2,900 15,500 1,000 27571,428 3 2,900 15,500 1,100 27571,428 4 3,000 15,900 1,000 27571,428

Tabel 4.14 : Data percobaan dengan beban 540 gram pada bukaan kran 90˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,900 15,900 1,050 27571,428 2 3,100 15,850 1,000 27571,428 3 2,800 16,350 1,000 27571,428 4 2,900 16,400 1,000 27571,428

Tabel 4.13 : Data percobaan dengan beban 540 gram tanpa kranTabel 4.15 : Data percobaan dengan beban 540 gram pada bukaan kran 60˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,650 16,950 1,100 31017,857 2 2,800 16,400 1,000 31017,857 3 2,700 16,350 1,100 31017,857 4 2,950 16,900 1,175 31017,857

Tabel 4.16 : Data percobaan dengan beban 540 gram pada bukaan kran 30˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 1,600 18,750 1,200 48249,999 2 1,550 19,000 1,100 48249,999 3 1,600 18,800 1,100 48249,999 4 1,650 19,300 1,150 48249,999

e. Data beban 580 gram

  Data yang diperoleh pada pengujian pompa dengan beban 580 gram adalah sebagai berikut :

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,400 18,400 1,100 31017,857 2 2,425 18,750 1,025 31017,857 3 2,600 17,800 1,000 31017,857 4 2,550 17,700 1,025 31017,857

Tabel 4.18 : Data percobaan dengan beban 580 gram pada bukaan kran 90˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,550 17,800 1,050 34464,285 2 2,550 18,200 1,100 34464,285 3 2,650 17,500 1,100 34464,285 4 2,550 17,900 1,100 34464,285

Tabel 4.17 : Data percobaan dengan beban 580 gram tanpa kranTabel 4.19 : Data percobaan dengan beban 580 gram pada bukaan kran 60˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,300 19,300 1,050 37910,714 2 2,150 19,700 1,300 37910,714 3 2,300 19,300 1,200 37910,714 4 2,250 18,900 1,200 37910,714

Tabel 4.20 : Data percobaan dengan beban 580 gram pada bukaan kran 30˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 0,950 21,900 1,150 62035,713 2 0,950 22,650 1,100 62035,713 3 0,950 22,050 1,200 62035,713 4 1,050 22,450 1,050 62035,713

f. Data beban 630 gram

  Data yang diperoleh pada pengujian pompa dengan beban 630 gram adalah sebagai berikut :

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,500 18,300 1,150 31017,857 2 2,600 17,800 1,200 31017,857 3 2,700 18,000 1,150 31017,857 4 2,600 18,000 1,175 31017,857

Tabel 4.22 : Data percobaan dengan beban 630 gram pada bukaan kran 90˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,550 18,200 1,200 34464,285 2 2,550 17,800 1,100 34464,285 3 2,600 18,100 1,100 34464,285 4 2,600 17,900 1,150 34464,285

Tabel 4.21 : Data percobaan dengan beban 630 gram tanpa kranTabel 4.23 : Data percobaan dengan beban 630 gram pada bukaan kran 60˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan

  (N/m²) 1 2,150 20,200 1,200 37910,714 2 2,200 19,800 1,250 37910,714 3 2,200 20,400 1,200 37910,714 4 2,200 20,400 1,200 37910,714

Tabel 4.24 : Data percobaan dengan beban 630 gram pada bukaan kran 30˚

  No V pemompaan

  (liter) V katup limbah

  (liter) V lubang udara

  (liter) Tekanan