Simulasi Aliran Fluida Pada Pompa Hidram Dengan Variasi Panjang Pipa Pemasukan Dan Variasi Tinggi Tabung Udara Menggunakan Perangkat Lunak CFD
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Air merupakan salah satu faktor yang sangat penting dan dibutuhkan dalam
kehidupan makhluk hidup. Selain untuk pengembangan fisologis makhluk hidup,
air juga menjadi input bagi beragam upaya atau kegiatan makhluk hidup dalam
rangka menghasilkan sesuatu untuk kelangsungan hidupnya. Oleh karena itu, air
harus tersedia kapanpun dan dimanapun dalam jumlah, waktu, dan mutu yang
memadai. Dengan jumlah air yang tersedia relatif tetap, sementara kebutuhan air
semakin meningkat, maka air dari sisi ketersedian dan permintaannya perlu
dikelola dan diatur sedemikian rupa, sehingga air dapat disimpan jika berlebihan
dan selanjutnya dimanfaatkan dan didistribusikan jika diperlukan.
Munculnya permasalahan yang menyangkut air yang disebabkan oleh
peningkatan beragam kebutuhan dan kepentingan kehidupan makhluk hidup, pada
gilirannya berdampak terhadap terganggunya kondisi permintaan dan penyediaan
air. Peningkatan jumlah penduduk yang harus diimbangi oleh peningkatan
kebutuhan permukiman dan pangan (pertanian), pembangunan industri serta
sarana dan prasarana sosial ekonomi lainnya menyebabkan permintaan akan air
semakin tinggi. Untuk memenuhi permintaan tersebut, beragam teknologi
pemanfaatan air telah banyak dikembangkan sehingga kebutuhan air dapat
terpenuhi dalam jumlah yang memadai.
Sektor pertanian dan konsumsi masyarakat membutuhkan air dalam
jumlah besar, baik yang berasal dari sumber air permukaan maupun air tanah,
memanfaatkan beragam teknologi yang mampu mengangkat dan mengalirkan air
dari sumbernya ke lahan-lahan pertanian serta hunian penduduk. Penggunaan
pompa air yang digerakkan dengan tenaga listrik menjadi pilihan utama saat ini.
Namun jika dilihat dari sisi pembiayaan, baik dalam tahap pengembangan maupun
pengelolaan, teknologi irigasi tersebut memunculkan persoalan di tingkat
lapangan, khususnya bagi petani, yaitu ketidakmampuan petani dalam
Universitas Sumatera Utara
mengoperasionalkan dan memelihara sarana dan prasarana irigasi yang dimiliki.
Akibatnya, banyak sarana dan prasarana yang dibangun menjadi rusak yang
secara langsung berdampak pada penurunan tingkat produktivitas petani.
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,
operasioanal dan pemeliharan yang tepat, maka keuntungan dan keberlanjutan
usaha tani dapat dicapai serta kebutuhan konsumsi air dapat terpenuhi.
Agar
dapat
melihat
digunakanlah perangkat
fenomena
termodinamika
lunak Computational
Fluid
tersebut,
Dynamics (
maka
CFD
)
untuk menyimulasikannya, sehingga keadaan fluida beserta variabel-variabel
kerjanya dapat dianalisis secara numerik.
1.2.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan penelitian ini sebagai berikut.
1.
Mensimulasikan aliran fluida yang masuk ke dalam pompa.
2.
Mensimulasikan distribusi kecepatan dan tekanan dalam pompa hidram.
3.
Menghitung besar penyimpangan yang terjadi antara hasil pengujian dan
hasil simulasi.
4.
Mengetahui keuntungan penggunaan pompa hidram dalam lingkungan
masyarakat.
Universitas Sumatera Utara
1.3.
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.
Dimensi pompa digambar dengan perangkat lunak Solidwork.
3.
Kondisi aliran fluida pada saat simulasi diasumsikan transient.
4.
Simulasi menggunakan perangkat lunak Computational Fluid Dynamics
(CFD)
5.
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah kecepatan pada katup
limbah sesuai dengan variasi panjang pipa pemasukan, dan tekanan pada
tabung udara dan badan pompa sesuai dengan variasi tinggi tabung.
1.4.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1.
Menambah wawasan dalam menggunakan perangkat lunak untuk desain
rekayasa (engineering)
2.
Penelitian ini memberikan referensi bagi para pembuat pompa hidram agar
dapat membuat dengan perhitungan kontruksi lebih baik.
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. Pada bab 2 ini
menjelaskan tentang tinjauan pustaka yaitu membahas mengenai teori-teori yang
berhubungan dengan penulisan skripsi. Dasar teori didapatkan dari berbagai
Universitas Sumatera Utara
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
Air merupakan salah satu faktor yang sangat penting dan dibutuhkan dalam
kehidupan makhluk hidup. Selain untuk pengembangan fisologis makhluk hidup,
air juga menjadi input bagi beragam upaya atau kegiatan makhluk hidup dalam
rangka menghasilkan sesuatu untuk kelangsungan hidupnya. Oleh karena itu, air
harus tersedia kapanpun dan dimanapun dalam jumlah, waktu, dan mutu yang
memadai. Dengan jumlah air yang tersedia relatif tetap, sementara kebutuhan air
semakin meningkat, maka air dari sisi ketersedian dan permintaannya perlu
dikelola dan diatur sedemikian rupa, sehingga air dapat disimpan jika berlebihan
dan selanjutnya dimanfaatkan dan didistribusikan jika diperlukan.
Munculnya permasalahan yang menyangkut air yang disebabkan oleh
peningkatan beragam kebutuhan dan kepentingan kehidupan makhluk hidup, pada
gilirannya berdampak terhadap terganggunya kondisi permintaan dan penyediaan
air. Peningkatan jumlah penduduk yang harus diimbangi oleh peningkatan
kebutuhan permukiman dan pangan (pertanian), pembangunan industri serta
sarana dan prasarana sosial ekonomi lainnya menyebabkan permintaan akan air
semakin tinggi. Untuk memenuhi permintaan tersebut, beragam teknologi
pemanfaatan air telah banyak dikembangkan sehingga kebutuhan air dapat
terpenuhi dalam jumlah yang memadai.
Sektor pertanian dan konsumsi masyarakat membutuhkan air dalam
jumlah besar, baik yang berasal dari sumber air permukaan maupun air tanah,
memanfaatkan beragam teknologi yang mampu mengangkat dan mengalirkan air
dari sumbernya ke lahan-lahan pertanian serta hunian penduduk. Penggunaan
pompa air yang digerakkan dengan tenaga listrik menjadi pilihan utama saat ini.
Namun jika dilihat dari sisi pembiayaan, baik dalam tahap pengembangan maupun
pengelolaan, teknologi irigasi tersebut memunculkan persoalan di tingkat
lapangan, khususnya bagi petani, yaitu ketidakmampuan petani dalam
Universitas Sumatera Utara
mengoperasionalkan dan memelihara sarana dan prasarana irigasi yang dimiliki.
Akibatnya, banyak sarana dan prasarana yang dibangun menjadi rusak yang
secara langsung berdampak pada penurunan tingkat produktivitas petani.
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,
operasioanal dan pemeliharan yang tepat, maka keuntungan dan keberlanjutan
usaha tani dapat dicapai serta kebutuhan konsumsi air dapat terpenuhi.
Agar
dapat
melihat
digunakanlah perangkat
fenomena
termodinamika
lunak Computational
Fluid
tersebut,
Dynamics (
maka
CFD
)
untuk menyimulasikannya, sehingga keadaan fluida beserta variabel-variabel
kerjanya dapat dianalisis secara numerik.
1.2.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan penelitian ini sebagai berikut.
1.
Mensimulasikan aliran fluida yang masuk ke dalam pompa.
2.
Mensimulasikan distribusi kecepatan dan tekanan dalam pompa hidram.
3.
Menghitung besar penyimpangan yang terjadi antara hasil pengujian dan
hasil simulasi.
4.
Mengetahui keuntungan penggunaan pompa hidram dalam lingkungan
masyarakat.
Universitas Sumatera Utara
1.3.
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.
Dimensi pompa digambar dengan perangkat lunak Solidwork.
3.
Kondisi aliran fluida pada saat simulasi diasumsikan transient.
4.
Simulasi menggunakan perangkat lunak Computational Fluid Dynamics
(CFD)
5.
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah kecepatan pada katup
limbah sesuai dengan variasi panjang pipa pemasukan, dan tekanan pada
tabung udara dan badan pompa sesuai dengan variasi tinggi tabung.
1.4.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :
1.
Menambah wawasan dalam menggunakan perangkat lunak untuk desain
rekayasa (engineering)
2.
Penelitian ini memberikan referensi bagi para pembuat pompa hidram agar
dapat membuat dengan perhitungan kontruksi lebih baik.
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. Pada bab 2 ini
menjelaskan tentang tinjauan pustaka yaitu membahas mengenai teori-teori yang
berhubungan dengan penulisan skripsi. Dasar teori didapatkan dari berbagai
Universitas Sumatera Utara
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