Simulasi Aliran Fluida Pada Pompa Hidram Dengan Tinggi Air Jatuh 2,3 m Dengan Menggunakan Perangkat Lunak CFD
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pompa hidram pertama kali dibuat oleh John Whitehurst seorang peneliti
asal Inggris pada tahun 1772. Pompa hidram buatan Whitehurst masih berupa
hidram manual, di mana katup limbah masih digerakkan secara manual. Pompa ini
pertama kali digunakan untuk menaikkan air sampai ketinggian 4,9 meter (16
kaki). Pada tahun 1783, Whitehusrt memasang pompa sejenis ini di Irlandia untuk
keperluan air bersih sehari - hari.
Pompa hidram otomatis pertama kali dibuat oleh seorang ilmuwan Prancis
bernama Joseph Michel Montgolfier pada tahun 1796. Desain pompa buatan
Montgolfier sudah menggunakan 2 buah katup (waste valve dan delivery valve)
yang bergerak secara bergantian. Pompa ini kemudian digunakan untuk
menaikkan air untuk sebuah pabrik kertas di daerah Voiron. Satu tahun kemudian,
Matius Boulton, memperoleh hak paten atas pompa tersebut di Inggris.
Pada tahun 1820, melalui Easton’s Firma yang mengkhususkan usahanya di
bidang air dan sistem drainase, Josiah Easton mengembangkan hidram hingga
menjadi usaha ram terbaik dalam penyediaan air bersih untuk keperluan rumah
tangga, peternakan dan masyarakat desa. Pada tahun 1929, usaha Eastons ini
dibeli oleh Green and Carter, yang kemudian meneruskan manufaktur ram
tersebut.
Di Benua Amerika, hak paten hidram pertama kali di pegang oleh J.
Cernau dan SS Hallet, di New York. Pompa tersebut sebagian besar digunakan di
daerah pertanian dan peternakan. Memasuki periode berikutnya, kepopuleran
hidram mulai berkurang, seiring berkembangnya pompa elektrik.
Di kawasan Asia, pompa hidram mulai dioperasikan di Taj Mahal, Agra, India
pada tahun 1900. Pompa hidram yang di pasang di daerah tersebut adalah 16 .
Universitas Sumatera Utara
Air merupakan sarana yang penting dalam kehidupan manusia dan hewan
maupun tumbuh-tumbuhan. Disamping itu juga merupakan sumber tenaga yang
disediakan oleh alam sebagai pembangkit tenaga mekanis. Kenyataan telah
menunjukkan bahwa ada banyak daerah dipedesaan yang mengalami kesulitan
penyediaan air, baik untuk kebutuhan rumah tangga maupun untuk kegiatan
pertanian. Sebenarnya untuk mengatasi keadaan tersebut, pemakaian pompa air,
baik yang digerakkan oleh tenaga listrik maupun oleh tenaga diesel telah lama
dikenal oleh masyarakat desa, tetapi pada kenyataannya masih banyak masyarakat
pedesaan yang belum memilikinya. Hal ini disebabkan karena kemampuan daya
beli masyarakat desa masih terbatas, dan pada penggunaan suatu unit pompapompa bermesin dibutuhkan tenaga operator yang terampil. Disamping itu, alat
tersebut harus mempunyai kualitas yang baik dan tersedianya suku cadang yang
mudah diperoleh dipasaran bebas.
Untuk menanggulangi masalah-masalah penyediaan air baik untuk
kehidupan maupun untuk kegiatan pertanian, peternakan dan perikanan khususnya
didaerah pedesaan, maka penggunaan pompa Hidraulik Ram Automatik sangat
menguntungkan dalam kehidupan masyarakat di pedesaan.
Pompa hidraulik ram bekerja tanpa menggunakan bahan bakar atau
tambahan energi dari luar. Pompa ini memanfaatkan tenaga aliran air yang jatuh
dari tempat suatu sumber yang tinggi dan sebagian dari air itu dipompakan dengan
pompa hidram ke tempat yang lebih tinggi. Pada berbagai situasi, penggunaan
pompa hidraulik ram memiliki keuntungan dibandingkan penggunaan jenis pompa
lainnya, yaitu tidak membutuhkan bahan bakar atau tambahan tenaga dari sumber
lain, tidak membutuhkan pelumasan, bentuknya sederhana, biaya pembuatan dan
pemeliharaannya murah dan tidak membutuhkan keterampilan teknik tinggi untuk
membuatnya. Pompa ini bekerja 24 jam per hari.
Pompa hidraulik ram ini sangat tepat untuk daerah-daerah yang
penduduknya mempunyai keterampilan teknis yang terbatas, karena pemeliharaan
yang dibutuhkan sederhana. Pada kesempatan ini penulis ingin menunjukkan
bahwa, siapapun yang memiliki bakat teknis yang minimal dapat melakukan
survei, merencanakan dan membuat sendiri hidraulik ram dari bahan-bahan yang
mudah diperoleh dan melakukan pemeliharaan yang diperlukan.
Universitas Sumatera Utara
1.2
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan penelitian ini adalah sebagai berikut.
1.
Mensimulasikan aliran fluida dalam pompa hidram.
2.
Mensimulasikan distribusi kecepatan dan tekanan dalam pompa hidram.
3.
Menghitung besar penyimpangan yang terjadi antara hasil pengujian dan hasil
simulasi.
1.3
Batasan Masalah
Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang
dikaji dalam penulisan skripsi, maka perlu diberikan batasan masalah sebagai
berikut :
1.
Fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah air.
2.
Dimensi pompa digambar dengan perangkat lunak CAD.
3.
Kondisi aliran fluida pada saat simulasi diasumsikan steady.
4.
Simulasi menggunakan perangkat lunak Computational Fluid Dynamics
(CFD)
5.
Parameter yang akan dianalisa adalah aliran fluida pada pompa.
6.
Variabel yang akan dibandingkan adalah kecepatan pada katup limbah (vw)
sesuai dengan variasi panjang langkah atau bukaan katupnya, dan tekanan
badan pompa (P1) dan tekanan tabung udara (P2) sesuai dengan variasi
volume tabung udararnya.
1.4
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1.
Menambah wawasan dalam menggunakan perangkat lunak untuk desain
rekayasa (engineering).
2.
Penelitian ini diharapakan dapat menjadi salah satu usaha mensosialisasikan
teknologi hidram sebagai solusi dalam penyediaan air bersih bagi masyarakat.
Universitas Sumatera Utara
1.5
Sistematika Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam
beberapa bagian yaitu halaman judul, lembar pengesahan, abstrak, kata pengantar,
daftar isi, daftar gambar dan daftar tabel.
Dalam penulisan laporan ini akan dijelaskan secara rinci penjelasan tentang
penelitian tersebut yaitu mulai dengan Bab 1 yaitu tentang pendahuluan. Pada bab
ini akan dijelaskan pendahuluan mengenai latar belakang judul skripsi tersebut
dan juga sejarah dari pompa hidram, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan
masalah, sistematika penulisan dan metodologi penulisan skripsi. Setelah bab 1
kemudian dilanjutkan dengan bab 2. Pada bab 2 ini menjelaskan tentang tinjauan
pustaka yaitu membahas mengenai teori-teori yang berhubungan 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.
Dalam simulasi ada hal-hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan
proses simulasi. Hal ini akan dibahas pada bab 3 yaitu metodologi penelitian.
Pada bab ini akan dibahas mengenai langkah-langkah penelitian, alat dan bahan
yang dipakai pada pengujian. Setelah selesai melakukan penelitian maka data
hasil pengujian akan diolah dan dianalisa pada bab 4 berisikan penyajian hasil
yang diperoleh dari simulasi CFD dan membandingkan hasil simulasi dengan
hasil pengujian. Setelah selesai menganalisa dan membahas. Hasil-hasil dan
kesimpulan akan dijelaskan pada bab 5 yaitu kesimpulan dan saran.
Literatur-literatur atau referensi buku yang dipakai dalam penyusunan
laporan ini akan ditulis di daftar pustaka dan berikutnya akan dilampirkan hal-hal
yang perlu dilampirkan.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pompa hidram pertama kali dibuat oleh John Whitehurst seorang peneliti
asal Inggris pada tahun 1772. Pompa hidram buatan Whitehurst masih berupa
hidram manual, di mana katup limbah masih digerakkan secara manual. Pompa ini
pertama kali digunakan untuk menaikkan air sampai ketinggian 4,9 meter (16
kaki). Pada tahun 1783, Whitehusrt memasang pompa sejenis ini di Irlandia untuk
keperluan air bersih sehari - hari.
Pompa hidram otomatis pertama kali dibuat oleh seorang ilmuwan Prancis
bernama Joseph Michel Montgolfier pada tahun 1796. Desain pompa buatan
Montgolfier sudah menggunakan 2 buah katup (waste valve dan delivery valve)
yang bergerak secara bergantian. Pompa ini kemudian digunakan untuk
menaikkan air untuk sebuah pabrik kertas di daerah Voiron. Satu tahun kemudian,
Matius Boulton, memperoleh hak paten atas pompa tersebut di Inggris.
Pada tahun 1820, melalui Easton’s Firma yang mengkhususkan usahanya di
bidang air dan sistem drainase, Josiah Easton mengembangkan hidram hingga
menjadi usaha ram terbaik dalam penyediaan air bersih untuk keperluan rumah
tangga, peternakan dan masyarakat desa. Pada tahun 1929, usaha Eastons ini
dibeli oleh Green and Carter, yang kemudian meneruskan manufaktur ram
tersebut.
Di Benua Amerika, hak paten hidram pertama kali di pegang oleh J.
Cernau dan SS Hallet, di New York. Pompa tersebut sebagian besar digunakan di
daerah pertanian dan peternakan. Memasuki periode berikutnya, kepopuleran
hidram mulai berkurang, seiring berkembangnya pompa elektrik.
Di kawasan Asia, pompa hidram mulai dioperasikan di Taj Mahal, Agra, India
pada tahun 1900. Pompa hidram yang di pasang di daerah tersebut adalah 16 .
Universitas Sumatera Utara
Air merupakan sarana yang penting dalam kehidupan manusia dan hewan
maupun tumbuh-tumbuhan. Disamping itu juga merupakan sumber tenaga yang
disediakan oleh alam sebagai pembangkit tenaga mekanis. Kenyataan telah
menunjukkan bahwa ada banyak daerah dipedesaan yang mengalami kesulitan
penyediaan air, baik untuk kebutuhan rumah tangga maupun untuk kegiatan
pertanian. Sebenarnya untuk mengatasi keadaan tersebut, pemakaian pompa air,
baik yang digerakkan oleh tenaga listrik maupun oleh tenaga diesel telah lama
dikenal oleh masyarakat desa, tetapi pada kenyataannya masih banyak masyarakat
pedesaan yang belum memilikinya. Hal ini disebabkan karena kemampuan daya
beli masyarakat desa masih terbatas, dan pada penggunaan suatu unit pompapompa bermesin dibutuhkan tenaga operator yang terampil. Disamping itu, alat
tersebut harus mempunyai kualitas yang baik dan tersedianya suku cadang yang
mudah diperoleh dipasaran bebas.
Untuk menanggulangi masalah-masalah penyediaan air baik untuk
kehidupan maupun untuk kegiatan pertanian, peternakan dan perikanan khususnya
didaerah pedesaan, maka penggunaan pompa Hidraulik Ram Automatik sangat
menguntungkan dalam kehidupan masyarakat di pedesaan.
Pompa hidraulik ram bekerja tanpa menggunakan bahan bakar atau
tambahan energi dari luar. Pompa ini memanfaatkan tenaga aliran air yang jatuh
dari tempat suatu sumber yang tinggi dan sebagian dari air itu dipompakan dengan
pompa hidram ke tempat yang lebih tinggi. Pada berbagai situasi, penggunaan
pompa hidraulik ram memiliki keuntungan dibandingkan penggunaan jenis pompa
lainnya, yaitu tidak membutuhkan bahan bakar atau tambahan tenaga dari sumber
lain, tidak membutuhkan pelumasan, bentuknya sederhana, biaya pembuatan dan
pemeliharaannya murah dan tidak membutuhkan keterampilan teknik tinggi untuk
membuatnya. Pompa ini bekerja 24 jam per hari.
Pompa hidraulik ram ini sangat tepat untuk daerah-daerah yang
penduduknya mempunyai keterampilan teknis yang terbatas, karena pemeliharaan
yang dibutuhkan sederhana. Pada kesempatan ini penulis ingin menunjukkan
bahwa, siapapun yang memiliki bakat teknis yang minimal dapat melakukan
survei, merencanakan dan membuat sendiri hidraulik ram dari bahan-bahan yang
mudah diperoleh dan melakukan pemeliharaan yang diperlukan.
Universitas Sumatera Utara
1.2
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan penelitian ini adalah sebagai berikut.
1.
Mensimulasikan aliran fluida dalam pompa hidram.
2.
Mensimulasikan distribusi kecepatan dan tekanan dalam pompa hidram.
3.
Menghitung besar penyimpangan yang terjadi antara hasil pengujian dan hasil
simulasi.
1.3
Batasan Masalah
Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang
dikaji dalam penulisan skripsi, maka perlu diberikan batasan masalah sebagai
berikut :
1.
Fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah air.
2.
Dimensi pompa digambar dengan perangkat lunak CAD.
3.
Kondisi aliran fluida pada saat simulasi diasumsikan steady.
4.
Simulasi menggunakan perangkat lunak Computational Fluid Dynamics
(CFD)
5.
Parameter yang akan dianalisa adalah aliran fluida pada pompa.
6.
Variabel yang akan dibandingkan adalah kecepatan pada katup limbah (vw)
sesuai dengan variasi panjang langkah atau bukaan katupnya, dan tekanan
badan pompa (P1) dan tekanan tabung udara (P2) sesuai dengan variasi
volume tabung udararnya.
1.4
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1.
Menambah wawasan dalam menggunakan perangkat lunak untuk desain
rekayasa (engineering).
2.
Penelitian ini diharapakan dapat menjadi salah satu usaha mensosialisasikan
teknologi hidram sebagai solusi dalam penyediaan air bersih bagi masyarakat.
Universitas Sumatera Utara
1.5
Sistematika Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam
beberapa bagian yaitu halaman judul, lembar pengesahan, abstrak, kata pengantar,
daftar isi, daftar gambar dan daftar tabel.
Dalam penulisan laporan ini akan dijelaskan secara rinci penjelasan tentang
penelitian tersebut yaitu mulai dengan Bab 1 yaitu tentang pendahuluan. Pada bab
ini akan dijelaskan pendahuluan mengenai latar belakang judul skripsi tersebut
dan juga sejarah dari pompa hidram, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan
masalah, sistematika penulisan dan metodologi penulisan skripsi. Setelah bab 1
kemudian dilanjutkan dengan bab 2. Pada bab 2 ini menjelaskan tentang tinjauan
pustaka yaitu membahas mengenai teori-teori yang berhubungan 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.
Dalam simulasi ada hal-hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan
proses simulasi. Hal ini akan dibahas pada bab 3 yaitu metodologi penelitian.
Pada bab ini akan dibahas mengenai langkah-langkah penelitian, alat dan bahan
yang dipakai pada pengujian. Setelah selesai melakukan penelitian maka data
hasil pengujian akan diolah dan dianalisa pada bab 4 berisikan penyajian hasil
yang diperoleh dari simulasi CFD dan membandingkan hasil simulasi dengan
hasil pengujian. Setelah selesai menganalisa dan membahas. Hasil-hasil dan
kesimpulan akan dijelaskan pada bab 5 yaitu kesimpulan dan saran.
Literatur-literatur atau referensi buku yang dipakai dalam penyusunan
laporan ini akan ditulis di daftar pustaka dan berikutnya akan dilampirkan hal-hal
yang perlu dilampirkan.
Universitas Sumatera Utara