Prototipe Pompa Vakum untuk Menaikkan Air dari Sumur dengan Memanfaatkan Pipa Kapiler dan Gaya Gravitasi

PROTOTIPE POMPA VAKUM UNTUK MENAIKKAN AIR DARI

SUMUR DENGAN MEMANFAATKAN PIPA KAPILER

DANGAYA GRAVITASI

TUGAS AKHIR

Diajukanuntukmelengkapisyaratpenyelesaian

PendidikanSarjanaTeknikSipil

110404002

SUBAR

Dosen Pembimbing

NIP. 19500817 198411 1 001 Ir. Terunajaya, M.Sc

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

▸ Baca selengkapnya: jika massa lemari 120 kg dan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2, hitunglah besar gaya yang yang dipergunakan untuk menaikkan lemari tersebut

Air adalah sumber kehidupan bagi makhluk hidup. Daerah yang jauh dari sumber air membutuhkan sebuah pompa untuk memindahkannya. Pada umumnya, digunakan pompa sentrifugal untuk mengatasinya, tetapi pompa ini membutuhkan energi listrik atau bahan bakar untuk mengoperasikannya, dan energi listrik atau bahan bakar ini terkadang menjadi sebuah kendala. Pompa vakum yang memamfaatkan gaya gravitasi dan kapilaritas dan pompa hidram merupakan solusi dari permasalahan ini karena tidak menggunakan energi listrik maupun bahan bakar, dapat beroperasi 24 jam, harganya murah, dan mudah untuk dibuat.

Dalam penelitian tentang prototipe pompa vakum untuk menaikkan air dari sumur dengan memanfaatkan pipa kapiler dan gaya gravitasi ini yang pertama dilakukan adalah penentuan spesifikasi teknis komponen, pembuatan model percobaan, pengumpulan data percobaan seperti data diameter pipa kapiler, ketinggian pipa kapiler, jenis fluida, debit fluida, dan kecepatan fluida yang digunakan untuk menunjang dalam penulisan. Data-data tersebut digunakan dalam analisa alat percobaan yang telah dibuat.

Pada percobaan yang telah dilakukan dengan memvariasikan ketinggian (75 cm, 95 cm, 115 cm, 135 cm, 155 cm, 175 cm, 195 cm dan 215 cm) dan diameter pipa

(Ф 4 mm dan Ф 6 mm) maka didapatkan hasil percobaan berupa debit yaitu 1,818 x 10-5 m³/det, kecepatan fluida didalam pipa adalah 0,64 m/s, dengan ketinggian pipa adalah 215 cm dan kemudian dilakukan perhitungan daya listrik pada turbin dengan besar daya yaitu 3,34 watt.

Dari hasil penelitian diperoleh bahwa semakin tinggi selang yang digunakan maka semakin besar debit yang keluar dan semakin besar diameter selang maka semakin besar debit yang keluar, Semakin kecil massa jenis fluida maka semakin besar debit yang keluar dan semakin tinggi selang yang digunakan maka semakin besar kecepatan aliran fluida, serta semakin besar diameter selang maka semakin kecil kecepatan aliran fluida. Debitterbesar padapipayangberdiameter 6mmdengan tinggi215cm yaitusebesar1,818 x 10-5 m³/det.Pipa kapiler yang sesuai untuk pembuatan prototipe pompa vakum untuk menaikkan air dari sumur dengan memanfaatkan pipa kapiler dan gaya gravitasi yaitu berdiameter 6 mm dengan ketinggian 215cm,debit1,818 x 10-5 m³/det, kecepatan fluida di dalam pipa 0,64 m/s, serta daya yaitu sebesar 3,34 watt.

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum.Wr.Wb.

Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.

Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:

“Prototipe Pompa Vakum Untuk Menaikkan Air Dari Sumur Dengan

Memanfaatkan Pipa Kapiler danGaya Gravitasi”

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :

1. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc selaku Dosen Pembimbing, sekaligus orang tua bagi saya yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan saya hingga selesainya tugas akhir ini.

4. Bapak Ir.Alferido Malik, Ivan Indrawan, ST. MT . selaku Dosen Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis terhadap Tugas Akhir ini.

5. Ayahanda Alm. Bukhari Rasyid dan Ibunda Nurbayan tercinta yang telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan nasehat, saudara-saudari tercinta: Bustamam, Faisal, Alm. Elvina, Khatab, Elvira, Elvitri, Maryam, Nora dan Bunda Muli serta keluarga besar yang selalu mendoakan dan mendukung penulis.

6. Buya (Ir. H. Terunajaya M.Sc) dan Umi (Hj. Rr. Sri Sunarti, SH) sebagai orangtua saya dan Septiyana sebagai keluarga tercinta saya yang selalu memberikan dukungan, berkorban, memberikan motivasi hidup, bimbingan, semangat, nasehat dan doa kepada penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini. 7. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

8. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada penulis.

10.Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Februari 2015 Penulis,

ABSTRAK

2.1Sistem Transportasi Pada Tumbuhan ... 5

2.1.1 Tekanan Akar ... 5

2.1.2 Sifat Kapilaritas Pembuluh Batang ... 6

2.1.3 Daya Isap daun ... 6

2.2.2 Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida ... 12

2.2.3 Gerak Fluida dan Laju Aliran ... 14

2.2.4 Energi dan Head ... 15

2.2.5 Persamaan Bernouli ... 17

2.2.7 Kerugian Head (Head Losses) ... 20

2.3Pompa Hidram ... 24

2.3.1 Komponen Utama Pompa Hidram dan Fungsinya ... 27

2.3.2 Sistem Operasi Pompa Hidram ... 30

2.4Persamaan Energi Pada Pompa Hidram ... 35

2.4.1 Energi Yang Dibangkitkan Pada Pompa Hidram ... 35

2.4.2 Peningkatan Tekanan PadaPompa Hidram Akibat Peristiwa Palu Air ... 38

2.6Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) ... 43

2.6.1 Prinsip Pembangkit Listrik Tenaga Air ... 43

2.6.2 Prinsip Pembangkit Listrik Pompa Vakum ... 44

2.6.3 Keuntungan dan Kerugian Antara Pompa Vakum yang Memanfaatkan Pipa Kapiler Dengan Alat Percobaan Heron Fountain ... 45

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 47

3.1IdentifikasidanPerumusanMasalah ... 47

3.2Studi Literatur ... 47

3.3Penentuan Spesifikasi Teknis Komponen ... 47

3.4Pembuatan Model Percobaan ... 48

3.5Percobaan ... 48

3.6Pengumpulan Data Percobaan ... 48

3.7Analisa Data Percobaan ... 49

3.8Perancangan Alat ... 49

3.9Pengumpulan Data Perancangan ... 49

3.10 Analisa Data Perancangan ... 49

3.11 Diagram Alir Pelaksana Program ... 50

4.1.1Selang yang berdiameter kecil (≤ 6 mm) ... 52

4.1.1.1Diameter 4 mm ... 52

4.1.1.2Diameter 6 mm ... 53

4.1.2Tabung Hisap, Bak Penampung dan Gelas Ukur ... 53

4.1.2.1Tabung Hisap Volume 19 Liter ... 53

4.1.2.2Bak Penampung dari Toples ... 53

4.1.2.3Gelas Ukur ... 54

4.1.8Lampu (kapasitasnya 12 volt dan 10 watt) ... 56

4.1.9Akumulator (kapasitasnya 12 volt dan 40 ampere)... 56

4.1.10Pulley dan V belt ... 57

4.1.11Alternator (kapasitas 45 ampere) ... 57

4.1.12Penyangga Tabung Hisap dan Bak Penampung... 57

4.3.2Jangka Sorong ... 61

4.4Pembuatan Model Percobaan ... 61

4.5Prosedur Percobaan ... 65

BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN ... 66

5.1 Dasar-dasar Penyebab Terjadi Proses Naiknya Air Dari Bawah Ke Atas Pada Beberapa Alat Percobaan ... 66

5.1.1 Sistem Transportasi Pada Tumbuhan ... 66

5.1.2 Pompa Hidram ... 67

5.1.3 Pompa Heron ... 68

5.1.4 Pompa Gravitasi ... 70

5.1.5 Kelebihan Pompa Vakum Yang Memanfaatkan Pipa Kapiler dan Gaya Gravitasi Dengan Pompa Heron, Pompa Hidram, dan Pompa Gravitasi. ... 71

Analisa Alat Percobaan ... 72

Pengambilan Data Ketinggian Selang, Diameter Selang, Debit, Jenis Fluida Dan Waktu ... 74

Perhitungan Kecepatan Aliran Fluida ... 77

5.5 Pengujian Neraca Air (Water Balance) ... 80

5.6 Perhitungan Daya Turbin ... 82

BAB VIKESIMPULAN DAN SARAN... 84

6.1Kesimpulan ... 84

6.2 Saran ... 85

DAFTAR PUSTAKA ... 86

Gambar 2.1 Siklus Transportasi Tumbuhan ... 7

Gambar 2.2 Meniskus Cekung dan Cembung ... 8

Gambar 2.3PengukuranTekanan ... 11

Gambar 2.4Profil Kecepatan PadaSaluranTertutup ... 13

Gambar 2.5Profil Kecepatan PadaSaluranTerbuka ... 13

Gambar 2.6Aliran Fluida Melalui Pipa Yang Diameternya Berubah-Ubah ... 14

Gambar 2.7 Ilustrasi Persamaan Bernoulli ... 19

Gambar 2.8DiagramMoody ... 22

Gambar 2.9Contoh Desain KatupLimbah. (a) Katup KerdamSederhana; (b) Katup KaretLentur;(c) Katup KerdamBerpegas ... 27

Gambar 2.10Bagian – BagianKatupLimbah ... 28

Gambar 2.11Perubahan Kecepatan Terhadap WaktuPada PipaMasuk ... 31

Gambar 2.12Skema Pompa HidramPada Kondisi A ... 31

Gambar 2.13Skema Pompa HidramPada Kondisi B ... 32

Gambar 2.14Skema Pompa HidramPada Kondisi C ... 32

Gambar 2.15Skema Pompa HidramPada Kondisi D ... 33

Gambar 2.16DiagramSatu Siklus Kerja Hidram ... 34

Gambar 2.17Skema Instalasi Pompa Hidram ... 35

Gambar 2.18DatumDalamPerhitungan Efisiensi Menurut D’Aubuisson ... 40

Gambar 2.19DatumDalamPerhitungan Efisiensi Menurut Rankine ... ... 41Gamb ar 2.20 Site Plan Prinsip Dasar Kinerja Pompa Vakum Kapiler ... 44

Gambar 4.1 Selang Diameter 4 mm ... 52

Gambar 4.2 Selang Diameter 6 mm ... 53

Gambar 4.3 Galon Aqua Volume 19 Liter ... 53

Gambar 4.4 Bak Penampung Dari Toples ... 53

Gambar 4.5 Gelas Ukur ... 54

Gambar 4.6 Air ... 54

Gambar 4.7 Turbin ... 54

Gambar 4.8 Poros Turbin ... 55

Gambar 4.9 Daun Sudu ... 55

Gambar 4.10 Bukaan Katup ... 56

Gambar 4.11 Lampu ... 56

Gambar 4.12 Akumulator ... 56

Gambar 4.13 Pulley dan V belt ... 57

Gambar 4.14 Alternator ... 57

Gambar 4.15 Penyangga ... 57

Gambar 4.16 Lem Dextone ... 58

Gambar 4.17 Lem Silikon ... 58

Gambar 4.18 Cutter ... 58

Gambar 4.19 Gunting ... 59

Gambar 4.20 Kran ... 59

Gambar 4.21 Glue Gun Stick ... 59

Gambar 4.22 Solder ... 60

Gambar 4.23 Selotip ... 60

(c) Hasil Konstruksi Penyangga Untuk Bak Hisap ... 62

Gambar 4.27 (a) Pemasangan Kran, (b) Pengeleman Kran Untuk Selang Pengeluaran, (c) Pengeleman Kran Di Tutup Bak Hisap Untuk Selang Hisap ... 62

Gambar 4.28 Bak Hisap ... 63

Gambar 4.29 Bak Penampung ... 63

Gambar 4.30 Alat Percobaan ... 63

Gambar 4.31 (a) Selang Pengeluaran, (b) Selang Hisap ... 64

Gambar 4.32 Alat Percobaan ... 64

Gambar 5.1 Proses Naiknya Air Pada Tumbuhan ... 66

Gambar 5.2 Prinsip Kerja Pompa Hidram ... 68

Gambar 5.3 Prinsip Kerja Pompa Heron ... 68

Gambar 5.4 Hasil Akhir Dari Prinsip Kerja Pompa Heron ... 69

Gambar 5.5 Prinsip Kerja Pompa Gravitasi ... 70

Gambar 5.6 Site Plan Prinsip Dasar Kinerja Pompa Vakum ... 72

Gambar 5.7 Aliran Fluida Peralatan ... 73

Gambar 5.8 Hubungan Ketinggian dan Debit Pada Air ... 77

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams... 21

Tabel 2.2 Nilai kekasaran (�) dindinguntuk berbagai pipa komersil ... 23

Tabel 5.1 Keuntungan dan kerugian antara pompa heron, pompa hidram, pompa gravitasi dan pompa vakum ... 71

Tabel 5.2 Tinggi dan debit pada Ф 4 mm pada jenis fluida air ... 75

Tabel 5.3 Tinggi dan debit pada Ф 6 mm jenis fluida air ... 76

Tabel 5.4 Tinggi dan kecepatan pada Ф 4 mm pada jenis fluida air ... 78

DAFTAR NOTASI

A = Luas permukaan (m2) cos φ =Faktor daya

� = Regangan

eff = Efisiensi turbin � = Modulus Elastisitas

F = Gaya (N)

g =Gayagravitasi(m/s2) h =Ketinggianefektif(m) H = Tinggi jatuh air efektif (m) I =Arus (ampere)

L = Panjang Jarak antara angker pipa (m)

m = Massa (kg atau g) NS =Kecepatan spesifik

N =Kecepatanputaranturbin(rpm)

η =Efisiensisaluran

P =Dayakeluaran secarateoritis (watt)

ph = Tekanan hidrostatis (N/m2)

Pout = Daya penerima(watt)

Pin =Dayapengirim(watt)

P = Tekanan (N/m2 = Pascal)

ρ =Massajenisfluida(kg/m3)

Pinturbin = Dayamasukanke turbin(kW)

Ploss =Daya rugidalam saluran(watt)

Poutturbin = Daya keluarandariturbin(kW) Preal = Dayasebenarnyayangdihasilkan(kW

Q =Debitair(m3/s) � = Jari-jari pipa(m)

�� = Bilangan Reynold

RN/km =Tahanankabelnetralperkm(Ω/km)

RP/km =Tahanankabelphasaper km(Ω/km)

RΩ/km = Tahananpenghantarperkm(Ω/km) �� = Tegangan pipa yang diizinkan (N/m2)

�� = Tegangan pipa keadaan dingin(N/m2)

�ℎ = Tegangan pipa keadaan panas (N/m2)

� = Tebal dinding pipa(m) � = Viskositas(kg/m s)

V =Volume (m3 atau cm3) � = Kecepatan aliran(m/s)

Vrnl =Teganganpadasumber(volt)

Vrfl =Teganganpadabebanpenuh(volt)

ABSTRAK

Air adalah sumber kehidupan bagi makhluk hidup. Daerah yang jauh dari sumber air membutuhkan sebuah pompa untuk memindahkannya. Pada umumnya, digunakan pompa sentrifugal untuk mengatasinya, tetapi pompa ini membutuhkan energi listrik atau bahan bakar untuk mengoperasikannya, dan energi listrik atau bahan bakar ini terkadang menjadi sebuah kendala. Pompa vakum yang memamfaatkan gaya gravitasi dan kapilaritas dan pompa hidram merupakan solusi dari permasalahan ini karena tidak menggunakan energi listrik maupun bahan bakar, dapat beroperasi 24 jam, harganya murah, dan mudah untuk dibuat.

Dalam penelitian tentang prototipe pompa vakum untuk menaikkan air dari sumur dengan memanfaatkan pipa kapiler dan gaya gravitasi ini yang pertama dilakukan adalah penentuan spesifikasi teknis komponen, pembuatan model percobaan, pengumpulan data percobaan seperti data diameter pipa kapiler, ketinggian pipa kapiler, jenis fluida, debit fluida, dan kecepatan fluida yang digunakan untuk menunjang dalam penulisan. Data-data tersebut digunakan dalam analisa alat percobaan yang telah dibuat.

Pada percobaan yang telah dilakukan dengan memvariasikan ketinggian (75 cm, 95 cm, 115 cm, 135 cm, 155 cm, 175 cm, 195 cm dan 215 cm) dan diameter pipa

(Ф 4 mm dan Ф 6 mm) maka didapatkan hasil percobaan berupa debit yaitu 1,818 x 10-5 m³/det, kecepatan fluida didalam pipa adalah 0,64 m/s, dengan ketinggian pipa adalah 215 cm dan kemudian dilakukan perhitungan daya listrik pada turbin dengan besar daya yaitu 3,34 watt.

Dari hasil penelitian diperoleh bahwa semakin tinggi selang yang digunakan maka semakin besar debit yang keluar dan semakin besar diameter selang maka semakin besar debit yang keluar, Semakin kecil massa jenis fluida maka semakin besar debit yang keluar dan semakin tinggi selang yang digunakan maka semakin besar kecepatan aliran fluida, serta semakin besar diameter selang maka semakin kecil kecepatan aliran fluida. Debitterbesar padapipayangberdiameter 6mmdengan tinggi215cm yaitusebesar1,818 x 10-5 m³/det.Pipa kapiler yang sesuai untuk pembuatan prototipe pompa vakum untuk menaikkan air dari sumur dengan memanfaatkan pipa kapiler dan gaya gravitasi yaitu berdiameter 6 mm dengan ketinggian 215cm,debit1,818 x 10-5 m³/det, kecepatan fluida di dalam pipa 0,64 m/s, serta daya yaitu sebesar 3,34 watt.

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Airadalah sumberkehidupanbagi makhlukhidup.Dalam semuaaspek kehidupan,

airmerupakankomponenyangmutlakharustersediabaik sebagai komponenutamamaupunsebagai komponenpendukung.Usahapemenuhan

kebutuhanairdalam kehidupansehari-haridapatdilakukandengan memanfaatkankondisialam dan hukumdasar fisikaataupun dengan memanfaatkan peralatanmekanis hasil karya manusia.

Masyarakat yangberdomisilipada daerahdibawahsumberairtidakperlu

bersusahpayahmenyediakanairuntukkehidupanmerekasehari-hari, karena sesuaidenganhukum fisika,airakanmengalir daritempatyangtinggi ketempat

yangrendah.Jadibagiyangtinggal didaerahsepertiitu,dapatmembuatjalur- jalurperpipaan untuk mengalirkan airke rumah-rumah. Sedangkan bagi masyarakat yangberada jauhdari sumberair atauberadapadadaerah yanglebih tinggi dari pada sumberair, dapatmenggunakanperalatanmekanisuntuk membantudalam penyediaanair.Pompaadalahperalatanmekanisyangtelah digunakanuntuk memindahkan air dari tempatyangrendahketempatyanglebihtinggiataudarisatutempatketempat laindenganjaraktertentu.

jikadicermatilebihmendalam,ternyatamasihadakendala yangdihadapiketika dihadapkan padakebutuhan energisebagai sumber tenaga penggerakutama (prime mover)pompa. Pada umumnya, penggerak utama pompa yang digunakan adalah motor listrik yangmemerlukan konsumsi energi listrik sebagai tenagapenggerak. Masalahnya,tidak semua daerahtelahmendapatkan aliranlistrik, masih banyak daerah yang belumdapat menikmati listrik dalamkesehariannya.

Sementara itu, jika kebutuhan energi untuk penggerak utamadipenuhi denganmenggunakanmesindiesel, akandihadapkanpadamasalahfinansialdan daya beli masyarakat yangmasih rendah.

Untukmenyelesaikanproblem tersebutdapatdigunakanpompayangtidak memerlukan energi luar sebagai sumber tenagapenggerakutama.Pompa vakumadalahsebuahpompayangtidakmemerlukanenergi luarsebagai sumbertenagapenggerakutama.Selaintidakmemerlukanenergiluar

sebagaisumbertenagapenggerakutama,pompavakum jugamemilikikelebihan lainyaituuntuk menaikkan air dari sumber air atau sumur serta untuk pembangkit listrik.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Apa penyebab terjadi naiknya fluida dari bawah ke atas bak hisap ?

2. Apakah ada pengaruhnyadengan diameterpipakapiler, ketinggianpipakapiler, jenisfluida, debitfluidadanketinggianbakhisap,sehingga naiknya fluida dari bawah ke atas bak hisap ?

1.3 Pembatasan Masalah

Mengingat sangat luasnya permasalahan yang bisa didapatkan dalam penelitian ini, maka kami membatasi ruang lingkup permasalah yaitu :

1. Mendesain prototipe pompa vakum untuk menaikkan air dari sumur dengan memanfaatkan pipa kapiler dangaya gravitasi untuk menghasilkan energi listrik.

2. Menghitung daya listrik yang dihasilkan dari alat percobaan yan sudah dibuat. 3. Perangkat alat uji tidak di desain dengan turbin dan generator.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penulisan tugas akhir prototipe pompa vakum untuk menaikkan air dari sumur dengan memanfaatkan pipa kapiler dangaya gravitasi ini bertujuan untuk :

1. Untuk mengetahui penyebab terjadi naiknya fluida dari bawah ke atas bak hisap dan turunnya fluida ke bak penampung.

2. Untuk mengetahui pengaruhnya dengan diameterpipakapiler, ketinggianpipakapiler, jenisfluida, debitfluida, jumlahdanketinggianbakhisap, sehingga naiknya fluida dari bawah ke atas bak hisap.

3. Untuk mengetahui berapa besar arus listrik yang dapat dihasilkan dari naik-turunnya fluida ke atas bak hisap.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagi penulis: sebagai studi mahasiswa tentang mata kuliah yang berkaitan denganpompa vakum untuk menaikkan air dari sumur dengan memanfaatkan pipa kapiler dangaya gravitasi yang didapat di kampus dengan aplikasi di lapangan.

2. Bagi akademik: sebagai mutu pembelajaran bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Transportasi pada Tumbuhan

Sistem pengangkutan pada tumbuhan berfungsi untuk mengatur air dan garam mineral dari akar menuju ke daun kemudian disebarkan keseluruh tubuh tumbuhan. Pengangkutan tumbuhan dilakukan jaringan pengangkut sebagai berikut.

a. Xilematau pembuluh kayu berfungsi untuk menyalurkan air dan garam yang diserap akar dari tanah menuju ke batang dan daun.

b. Floem atau jaringan pengangkut fotosintesis yang berfungsi untuk menyalurkan zat makanan hasil fotosintesis dari daun ke bagian tubuh lainnya.

Pengangkutan ini berlangsung di dalam xilem dengan arah akar menuju ke batang kemudian ke daun. Faktor-faktor yang mempengaruhi pengangkutan air adalah sebagai berikut.

2.1.1 Tekanan Akar

Air yang berasal dari tanah masuk secara osmosis melalui buluh akar dan masuk kedalam akar. Masuknya air mengakibatkan adanya tekanan dalam sel yang mendorong air masuk ke dalam pembuluh akar kayu. Selanjutnya, air masuk ke dalam pembuluh kayu. Tekanan yang mendorong air naik ke pembuluh akar menuju batang disebut tekanan akar.

Kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair pada pipa kapiler, semakin kecil diameter dalam pipa kapiler, kenaikan permukaan air di dalam pipa kapiler akan semakin tinggi. Gejala kapilaritas disebabkan adanya gaya adhesi atau kohesi antara zat cair dengan dinding celah. Bila kapiler kaca dimasukkan dalam zat cair, permukaannya menjadi tidak sama.

Naik atau turunnya permukaan zat cair dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

ℎ

=

2 �����

��� ... (2.1)

Dimana:

h = kenaikan atau penurunan zat cair (m)

γ = tegangan permukaan (N/m)

Ө = sudut kontak

g = percepatan gravitasi (m/s2) r = jari-jari alas tabung/pipa (m)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)

Sedangkan persamaan tegangan permukaan pada pipa kapiler adalah : 2 ᴫ����� = ᴫ�2��� ... (2.2) Dimana:

γ = tegangan permukaan (N/m)

Ө = sudut kontak

g = percepatan gravitasi (m/s2) r = jari-jari alas tabung/pipa (m) ᴫ�2

= luas permukaan pipa(m2)

y = kenaikan atau penurunan zat cair

2.1.3 Daya Isap Daun

berkurang dari pembuluh batang akan digantikan oleh air pembuluh kayu akar. Proses tersebut mengakibatkan aliran secara terus-menerus dari akar sampai kedaun. Kekuatan penarikan air oleh daun akibat transpirasi disebut daya isap daun.

2.1.4 Teori Vital

Naiknya air dari akar menuju ke batang melalui pipa kapiler selalu menentang gaya gravitasi dan gaya gesek pada dinding pipa kapiler dapat terjadi karena di dalam tubuh tumbuhan terdapat sel-sel hidup. Sel hidup ini terdapat di kayu yang bernama sel-sel parenkim kayu dan xylem bernama sel jari-jari empulur. (Dwijoseputro. 1994:84)

Gambar 2.1 Siklus Transportasi Tumbuhan

(Sumber : http://fandy-irfan99.blogspot.com/2012/03/transportasi-pada-tumbuhan.html)

Zat terdiri atas partikel-partikel yang saling tarik-menarik. Terdapat dua macam gaya tarik-menarik antar partikel yaitu kohesi dan adhesi.

a. Kohesi : gaya tarik-menarik antara partikel-partikel yang sejenis b. Adhesi : gaya tarik-menarik antara partikel-partikel yang tidak sejenis

Gaya kohesi dan adhesi dapat dilihat pada permukaan fluida yang berbentuk cembung atau cekung.

Gambar 2.2Meniskus cekung dan cembung

(Sumber

Meniskus cekung merupakan permukaan zat cair yang berbentuk cekung. Meniskus cekung terjadi pada air dan dinding tabung yang terbuat dari kaca, meniskus cekung terjadi karena gaya tarik menarik antara partikel raksa lebih besar daripada gaya tarik menarik antara raksa dengan dinding tabung (kohesi < adhesi).

Meniskus cembung adalah permukaan zat cair yang berbentuk cembung. Meniskus cembung terjadi pada raksa dan dinding tabung, meniskus cembung terjadi karena gaya tarik-menarik antara partikel raksa lebih kecil daripada gaya tarik menarik antara raksa dengan dinding tabung (kohesi > adhesi).

2.2 Tinjauan Mekanika Fluida

Cairandangasdisebutfluida,sebabzatcairtersebutdapat mengalir. Untukmengertialiranfluidamakaharusmengetahuibeberapasifatdasarfluida.

Adapunsifat- sifatdasarfluidayaitu;kerapatan(density),beratjenis(specific gravity), tekanan (pressure), dan kekentalan (viscosity).

2.2.1.1Kerapatan(density)

Kerapatandinyatakandengan�(�adalahhurufYunaniyang dibaca“rho”), didefenisikan sebagai massa per satuan volume.

�

=

�

SatuanSIuntukkerapatanadalahkg/m3. Kadangkerapatandiberikan dalam g/cm3.Dengancatatanbahwa jikakg/m3 = 1000 g/(100 cm)3, kemudian kerapatan diberikan dalam g/cm3 harus dikalikan dengan 1000untukmemberikanhasildalam kg/m3.Dengandemikiankerapatanairadalah 1g/cm3akan samadengan 1000 kg/m3.

2.2.1.2Berat jenis spesifik (specific gravity)

Beratjenisspesifiksuatubahandidefinikansebagaiperbandingan kerapatanbahanterhadapkerapatanair.

Beratjenis(specificgravitydisingkat

Untuk fluidacair:

SGc =

��

�� ... (2.4)

Untuk fluida gas:

SGg =

2.2.1.3Tekanan (pressure)

Tekanandidefinisikansebagaigayapersatuanluas,dengangayaFdianggap bekerja secarategak lurus terhadapluaspermukaan A,maka :

P = �

SatuanSIuntuktekananadalahN/m2.Satuaninimempunyainamaresmi pascal (Pa).

Karena satuan Pa sangat kecil, satuan tekanan

seringdinyatakandalamMPaatauBar.Dimana1MPa=106Padan1Bar=105Pa. Dalamtermodinamika,tekanansecaraumumdinyatakandalamharga

absolutnya.Tekananabsoluttergantungpadatekananpengukuransistem,yang akan dijelaskan sebagai berikut :

1. Bila tekanan pengukuran sistemdiatastekananatmosfer,maka :

����=�gauge+ ��tm ... (2.7)

2. Bila tekanan pengukuran dibawah tekanan atmosfer, maka :

tekanan absolut = tekanan pengukuran- tekanan atmosfer

����=�gauge-��tm ... (2.8)

1standaratmosfer = 1,01324×106dyne⁄cm3

=14,6959lb/in2

=10332kg/m2

=1,01 × 105N/m2

Gambar 2.3PengukuranTekanan

2.2.1.4Kekentalan (viscosity)

Kekentalandidefinisikansebagaigesekaninternalataugesekanfluida terhadapwadahdimanafluidaitumengalir.Iniadadalamcairanataugas,dan padadasarnyaadalahgesekanantarlapisanfluidayangberdekatanketika bergerakmelintasisatusamalainataugesekanantarafluidadenganwadah

Untukfluidayangberbeda,fluidayangkental,diperlukangayayang

lebihbesar.Tetapankesebandinganuntukpersamaaninididefinisikansebagai koefisien kekentalan :

�= ��

�� ... (2.9)

Dimana :

� = koefisienkekentalan (Pa.s) F = gaya (N)

A = luasan fluida yang bersinggungan dengan setiap lempengan (m2) v =kecepatanfluida(m/s)

L = jaraklempengannya (m)

2.2.2 Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida

Penentuankecepatandisejumlahtitikpadasuatupenampang memungkinkanuntuk

membantudalam menentukanbesarnyakapasitasaliran

sehinggapengukurankecepatanmerupakanfaseyangsangatpentingdalam menganalisasuatualiranfluida.Kecepatandapatdiperolehdenganmelakukan

pengukuranterhadapwaktuyangdibutuhkansuatupartikelyangdikenaliuntuk bergerak sepanjang jarakyang telahditentukan.

Besarnyakecepatanaliranfluidapadasuatupipamendekatinolpada dindingpipadanmencapaimaksimumpadatengah-tengahpipa.Kecepatan biasanyasudahcukupuntukmenempatkankekeliruanyangtidakseriusdalam masalahaliranfluidasehinggapenggunaankecepatansesungguhnyaadalahpada penampangaliran.Bentukkecepatanyangdigunakanpadaaliranfluidaumumnya

Gambar 2.4Profil kecepatan padasalurantertutup

Gambar 2.5Profil kecepatan padasaluranterbuka

Besarnyakecepatanakanmempengaruhibesarnyafluidayangmengalir dalamsuatupipa.Jumlahdarialiranfluidamungkindinyatakansebagaivolume, beratataumassafluidadenganmasing-masinglajualiranditunjukkansebagailaju aliranvolume (m3/s), laju aliran berat (N/s) dan laju aliran massa (kg/s).

Kapasitasaliran (Q) untuk fluida yang incompressible,yaitu:

Q= A. v ... (2.10) Dimana :

Q = laju aliran fluida (m3/s) A = luas penampang aliran (m2)

v = kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)

Ẇ= A.v . γ ... (2.11)

Dimana :

Ẇ = lajualiranberat fluida(N/s) A = luas penampang aliran (m2)

v = kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)

γ = beratjenisfluida(N/m2)

ṁ = A.v . ρ ... (2.12)

Dimana :

ṁ = lajualiran massa fluida (kg/s) A = luas penampang aliran (m2)

v = kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)

ρ = massa jenis fluida (kg/m3)

2.2.3 Gerak Fluida dan Laju Aliran

Duajenisaliranutamapadafluidayaitulurusataulaminardanaliran

turbulen.Aliranlurusataulaminaradalahjikaalirantersebutmulus,yaitu lapisan-lapisanyangbersebelahanmeluncursatusamalaindenganmulus.

Sedangkanaliranturbulenditandaidenganlingkaran-lingkarantakmenentu,kecil dan menyerupai pusaranyang disebut sebagai arus eddy.

LajualiranmassadidefinisikansebagaimassaΔmdarifluidayang melewatititiktertentupersatuanwaktuΔt;lajualiranmassa=Δm/Δt.Pada gambar2.6volumefluidayangmelewatititik1(yaitu,melaluiluasA1)dalam

waktuΔtadalahA1Δl1,dimanaΔl1adalahjarakyangdilaluifluidadalamwaktu

Δt.Karenakecepatanfluidayangmelewatititik1adalahv1=Δl1/Δt,lajualiran massaΔm/Δt

melalui luas A1adalah:

Dimana ��₁ = �1∆�1adalahvolumedenganmassa Δ�1dan�1

adalahmassajenisfluida.Dengancarayangsama,padatitik2(melaluiluasA2),lajualiran

adalah�2�2�2.Karenatidakadaaliranfluidayangmasukataukeluardarisisi-sisi,lajualiran

melalui A1danA2harus sama.

Dengan demikian, karena:

∆m1

msebagianbesarkondisi(dankadang-kadangjugauntukgas),maka�1

=�2,danpersamaankontinuitasmenjadi:

�1�1 =�2�2 ... (2.16)

Persamaaninimenyatakanbahwadimanaluaspenampanglintangbesar,kecepatank ecil,dandimanaluaspenampangkecil,kecepatanbesar.Untuk

mendapatkankaloryangmaksimalmakaluaspenampangdibuatbesardandebit air yang digunakan kecil.

2.2.4 Energi dan Head

kerjadinyatakandalamsatuanN.m(Joule).Setiapfluidayangsedangbergerak selalumempunyaienergi.Dalammenganalisamasalahaliranfluidayangharus dipertimbangkanadalahmengenaienergipotensial,energikinetikdanenergi

tekanan.Energipotensialmenunjukkanenergiyangdimilikifluidadengantempat jatuhnya. Energi potensial (Ep),dirumuskan sebagai:

��=�.� ... (2.17)

Dimana :

EP = energipotensial (J) W = berat fluida (N) z = beda ketinggian(m)

Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki oleh fluida karena pengaruh

kecepatan yang dimilikinya. Energi kinetik, dirumuskan sebagai :��=1

2��

EF = energitekanan(J)

p = tekananyang dialami oleh fluida(N/m2) A = luas penampang aliran (m2)

L = panjangpipa (m)

Besarnya energitekanan, dapat jugadirumuskan sebagai berikut :

��=��

Dimana :

EF = energitekanan(J)

p = tekananyang dialami oleh fluida(N/m2) W = berat fluida (N)

γ =berat jenisfluida (N/m3)

Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi diatas, dirumuskan sebagai:

�= �.�+ 1 denganW(berat fluida), dirumuskansebagai:

�= �+ �2

2.2.5 Persamaan Bernouli

Hukumkekekalanenergimenyatakanenergitidakdapatdiciptakandan tidakdapatdimusnahkannamundapatdiubahdarisuatubentukkebentuklain. Energiyangditunjukkandaripersamaanenergitotaldiatas,ataudikenalsebagai headpadasuatutitikdalamaliransteadyadalahsamadengantotalenergipada

titiklainsepanjangaliranfluidatersebut.Haliniberlakuselamatidakadaenergi yang ditambahkan ke fluida atau yang diambil dari fluida.

Konsepinidinyatakankedalambentukpersamaanyangdisebutdengan persamaan Bernoulli,yaitu :

Dimana:

�1dan�2 =tekananpada titik1dan2

�1dan�2 = kecepatanaliranpadatitik 1dan2

�1dan �2 = ketinggiantitik1dan 2diukur dari bidangreferensi

γ = beratjenis fluida

g = percepatan gravitasi

Persamaandiatasdigunakanjikadiasumsikantidakadakehilanganenergi tipealiran,biasanyauntukfluidaincompressibletanpaadanyapenambahanpanas atauenergiyangdiambildarifluida.Namun,persamaaninitidakdapatdigunakan

Gambar 2.7 Ilustrasi persamaan Bernoulli

2.2.6 Aliran Laminer dan Turbulen

Aliranfluidadidalamsebuahpipamungkinmerupakanaliranlaminar ataualiranturbulen.OsborneReynolds(1842-1912),ilmuwandanahli

matematikaInggris,adalahorangyangpertamakalimembedakanduaklasifikasi aliran ini dengan menggunakan sebuah peralatansederhana.

Alirandikatakanlaminarjikapartikel-partikelfluidayangbergerak mengikutigarislurusyangsejajarpipadanbergerakdengankecepatansama. Alirandisebutturbulenjikatiappartikelfluidabergerakmengikutilintasan

sembarangdisepanjangpipadanhanyagerakanrata-ratanyasajayangmengikuti sumbu pipa.

Darihasileksperimendiperolehbahwakoefisiengesekanuntukpipa

Besarnya Reynold (Re), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

v = kecepatan aliran rata-rata fluida (m/s)

μ = viskositas dinamik fluida(Pa.s)

Karenaviskositasdinamikdibagidenganmassajenisfluidamerupakanviskositas kinematik (�)maka bilangan Reynold,dapat juga dinyatakan :

�= �

� ... (2.26)

Sehingga: �� =��

� ... (2.27)

AliranakanlaminarjikabilanganReynoldkurangdari2000danakan

turbulenjikabilangan Reynoldlebihbesardari4000.Jikabilangan Reynold

terletakantara2000– 4000maka disebut alirantransisi.

2.2.7 Kerugian Head (Head Losses)

Kerugian head terdiri atas kerugian gesek di dalampipa-pipa,dan kerugian head di dalambelokan-belokan, reduser, katup-katup, dan sebagainya.

a. KerugianHead Mayor

Aliranfluidayangmelaluipipaakanselalumengalamikerugianhead.Halinidisebab kanolehgesekanyangterjadiantarafluidadengandindingpipaatau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida (kerugian kecil).

1. Aliran Laminar

Dalam hal aliran laminar, koefisien kerugian gesek untuk pipa (f) dihitung dengan rumus:

2. Aliran Turbulen

Untukmenghitungkerugiangesekdalampipapadaaliranturbulen

terdapatberbagairumusempiris.Dibawahinidiberikancaraperhitungan dengan rumus Hazen-Williamsdan Darcy – Weisbach.

 Rumus Hazen-Williams

Rumusinipadaumumnyadipakaiuntukmenghitungkerugian

headdalampipayangrelatifsangatpanjangsepertijalurpipapenyalurair minum. Bentuk umumpersamaan Hazen – Williams,yaitu:

ℎ�= 10.666�1.85

�1.85_�4.85 L ... (2.29)

Dimana:

ℎ� = kerugian gesekan dalampipa (m) Q =lajualirandalampipa(m3/s)

L = panjangpipa (m)

c = koefisien kekasaranpipa Hazen–Williams d = diameterdalampipa (m)

Untuk nilaiCdapat dilihat padatabel berikutini:

Tabel 2.1Koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams

Material

C Factor Low

C Factor High

Asbestos-cement 140 140

Cast Iron 100 140

Cement-Mortar Lined Ductile Iron Pipe 140 140

Concrete 100 140

Copper 130 140

Steel 90 110

Galvanizediron 120 120

Polyethylene 140 140

Polyvinyl chloride (PVC) 130 130

Fibre-reinforced plastic(FRP) 150 150

 Formula Darcy – Weisbach

DengancaraDarcy,koefisienkerugiangesek(f)dihitungmenurutrumus: ℎ�= 0,020 + 0,0005

� ... (2.30)

Kerugianheadakibatgesekandapatdihitungdenganmenggunakan rumus berikut, yaitu :

ℎ�= ���2

� 2� ... (2.31) Dimana :

hf = kerugian head karena gesekan(m)

f = faktor gesekan (dapatdicari dengan diagramMoody)

d = diameterdalampipa (m)

L = panjangpipa (m)

v = kecepatan aliran rata-rata fluida dalampipa (m/s)

g =percepatangravitasi (m⁄s2₎

DiagramMoodytelahdigunakanuntukmenyelesaikan

permasalahanaliranfluidadidalampipadenganmenggunakanfaktor gesekan pipa (f) dari rumus Darcy –Weisbach.

Gambar 2.8DiagramMoody

Tabel 2.2Nilai kekasaran (�) dindinguntuk berbagai pipa komersil

Sumber: Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill. New York. 1987, hal. 134.)

b. KerugianHead Minor

Selainkerugianyangdisebabkanolehgesekan,padasuatujalurpipajugaterjadikerug iankarenakelengkapanpipasepertibelokan,siku,sambungan,katup

dansebagainyayangdisebutdengankerugiankecil(minorlosses).Besarnya kerugian minor

akibat adanya kelengkapan pipa,dirumuskan sebagai:

hm =∑n. k.�2

2� ... (2.32) Dimana :

hm = head minor

n = jumlah kelengkapanpipa k = koefisien kerugian

v = kecepatan aliran fluida dalampipa (m/s2)

Menurutpersamaandiatasyaituuntukpipayangpanjang(L/d>1000),

minorlossesdapatdiabaikantanpakesalahanyangcukupberartitetapimenjadi penting pada pipa yangpendek.

2.3 Pompa Hidram

PompahidrampertamakalidibuatolehJohnWhitehurstseorangpeneliti asalInggrispadatahun1772.PompahidrambuatanWhitehurstmasihberupa

Bahan Kekasaran

ft m

Riveted 0.003- 0.03 0.0009- 0.009

Concrete 0.001 – 0.01 0.0003- 0.003

Wood Stave 0.0006- 0.003 0.0002- 0.009

Cast Iron 0.00085 0.00026

GalvanizedIron 0,0005 0,00015

Asphalted Cast Iron 0,0004 0,0001

Commercial Steel or Wrought Iron 0,00015 0,000046 Drawn Brass or Copper Tubing 0,000005 0,0000015

hidrammanual, di mana katup limbahmasih digerakkan secara manual. Pompa ini pertamakalidigunakanuntukmenaikkanairsampaiketinggian4,9meter(16

kaki).Padatahun1783,WhitehusrtmemasangpompasejenisinidiIrlandiauntuk keperluan air bersih sehari-hari.

PompahidramotomatispertamakalidibuatolehseorangilmuwanPrancis

bernamaJosephMichelMontgolfierpadatahun1796.DesainpompabuatanMontgolfiersud ahmenggunakan2buahkatup(wastevalvedandeliveryvalve)

yangbergeraksecarabergantian.Pompainikemudiandigunakanuntuk

menaikkanairuntuksebuahpabrikkertasdidaerahVoiron.Satutahunkemudian, Matius Boulton, memperoleh hak paten atas pompa tersebut di Inggris.

Padatahun1820,melaluiEaston’sFirmayangmengkhususkanusahanya dibidangairdansistemdrainase,JosiahEastonmengembangkanhidramhingga menjadiusaharamterbaikdalampenyediaanairbersihuntukkeperluanrumah tangga,peternakandanmasyarakatdesa.Padatahun1929,usahaEastonsini

dibeliolehGreenandCarter,yangkemudianmeneruskanmanufakturram tersebut.

DiBenuaAmerika,hakpatenhidram pertamakalidipegangolehJ. CernaudanSSHallet,diNewYork.Pompatersebutsebagianbesardigunakandi

daerahpertaniandanpeternakan.Memasukiperiodeberikutnya,kepopuleran hidrammulai berkurang,seiring berkembangnyapompa elektrik.

DikawasanAsia,pompahidrammulaidioperasikandiTajMahal,Agra, Indiapadatahun1900.Pompahidramyangdipasangdidaerahtersebutadalah

Pakistan,padatahun1925.Ditempatitu,Black’sHydramberhasilmemompaair hingga ketinggian 18,3mdengan debit mencapai 56,5 Liter/detik.

Padaakhirabad20,penggunaanpompahidramkembalidigalakkanlagi, karenakebutuhanpembangunanteknologidinegara-negaraberkembang,dan

jugakarenaisukonservasi energidalammengembangkanperlindungan ozon. ContohpengembangpompahidramyangbaikadalahAIDFoundationdiFilipina.

Merekamengembangkanpompahidramuntukdigunakandidesa-desaterpencil. Oleh sebab itu merekameraih Penghargaan Ashden.

• Kelebihan Pompa Hidram

Manfaat Hidram yang paling signifikan adalah efisiensi biaya untuk membeli energi seperti listrik. Dengan berfungsinya Hidram maka lahan-lahan yang dulunya tidak terjangkau irigasi dapat dipergunakan untuk budidaya tanaman. Dapat pula dipergunakan sebagai penyuplai air kebutuhan industri dan rumah tangga termasuk air minum dengan menggunakan filtrasi. Usaha perikanan dan peternakan juga akan sangat terbantu dengan adanya aliran air. Dengan sedikit memodifikasi, aliran air dalam pompa hidram juga dapat berfungsi menggerakkan turbin generator.

Dalam tataran yang lebih makro, dengan semakin banyak pompa hidram dioperasikan, dapat mengurangi resiko banjir. Kemudian dengan semakin meratanya penggunaan air, maka tanaman keras di perbukitan akan lebih mudah tumbuh, ini berarti konservasi lahan dan air tanah juga semakin terjaga, ditambah dengan manfaat berkurangnya tanah longsor dan erosi di perbukitan yang semakin rimbun tanaman keras.

Sebagai suatu teknologi alternatif yang memiliki kelebihan, pompa hidram juga memiliki beberapa kelemahan. 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 memperpendek 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 baktandon, berupa banyaknya belokan pipa. Agar hal tersebut tidak terjadi, pada saat instalasi pipa sedapat mungkin dikurangi lekukan atau belokan pipa menuju tandon.

2.3.1 Komponen Utama Pompa Hidram dan Fungsinya

Beberapakomponenutamasebuahpompahidramdijelaskanpadauraian di bawah ini:

Katuplimbahmerupakansalahsatukomponenterpentingpompahidram,

olehsebabitukatuplimbahharusdirancangdenganbaiksehinggaberatdangerakannyadapat disesuaikan.

Katuplimbahsendiriberfungsiuntukmengubahenergikinetikfluidakerja

yangmengalirmelaluipipapemasukanmenjadienergitekanandinamisfluida yang akan menaikkan fluida kerja menuju tabungudara.

Beberapa desain katup limbah yang sering digunakan diantaranya:

(a) (b)

(c)

Gambar 2.9Contoh desain katuplimbah. (a) katup kerdamsederhana; (b) katup karetlentur;(c) katup kerdamberpegas.

Gambar 2.10Bagian-bagiankatuplimbah.

Keterangangambar 2.10 : 1)Tangkai katup 2)Mur penjepit atas 3)Karet katup 4)Plat katup

5)Mur penjepit bawah

Katuplimbahdenganbebanyangberatdanpanjanglangkahyangcukup jauhmemungkinkanfluidamengalirlebihcepat,sehinggasaatkatuplimbah menutup,akanterjadilonjakantekananyangcukuptinggi,yangdapat

mengakibatkanfluidakerjaterangkatmenujutabungudara.Sedangkankatup limbahdenganbebanringandanpanjanglangkahlebihpendek,memungkinkan

terjadinyadenyutanyanglebihcepatsehinggadebitairyangterangkatakanlebih besar dengan lonjakantekanan yanglebih kecil.

2. Katup Pengantar(Delivery Valve)

Katuppengantaradalahsebuahkatupsatuarahyangberfungsiuntuk menghantarkanairdaribadanhidrammenujutabungudarauntukselanjutnya dinaikkanmenujutangkipenampungan.Katuppengantarharusdibuatsatuarah agarairyangtelahmasukkedalamtabungudaratidakdapatkembalilagike dalambadanhidram.Katuppengantarharusmempunyailubangyangbesar

sehinggamemungkinkanairyang dipompamemasukiruangudara tanpa hambatan pada aliran.

Tabungudaraharusdibuatdenganperhitunganyangtepat,karenatabung udaradigunakanuntukmemampatkanudaradidalamnyadanuntukmenahan tekanandarisiklusram.Selainitu,denganadanyatabungudaramemungkinkan airmelewatipipapengantarsecarakontinui.Jikatabungudarapenuhterisiair,

tabungudaraakanbergetarhebat,dapatmenyebabkantabungudarapecah.Jika terjadi kasusdemikian, ramharus segera dihentikan.

Pendapatdaribeberapaahli,untukmenghindarihal-haldiatas,volume tabung udara harus dibuat sama dengan volumedari pipa pengantar.

4. Katup Udara (Air Valve)

Udaradalamtabungudara,secaraperlahan- lahanakanikutterbawake

dalampipapengantarkarenapengaruhturbulensiair.Akibatnya,udaradalam pipa perlu diganti dengan udara baru melalui katup udara.

Ukurankatupudaraharusdisesuaikansehinggahanyamengeluarkan semprotanairyangkecilsetiapkalilangkahkompresi.Jikakatupudaraterlalu besar,udarayangmasukakanterlampaubanyakdanramhanyaakanmemompa udara.Namunjikakatupudarakurangbesar,udarayangmasukterlampausedikit,

ramakanbergetarhebat,memungkinkantabungudarapecah.Olehkarenaitu, katup udaraharus memiliki ukuran yang tepat.

5. Pipa Masuk (DrivenPipe)

Pipamasukadalahbagianyangsangatpentingdarisebuahpompahidram. Dimensipipamasukharusdiperhitungandengancermat,karenasebuahpipa masukharusdapatmenahantekanantinggiyangdisebabkanolehmenutupnya

6H< L< 12H (Eropa danAmerika Utara) L= h + 0.3 (h/H) (Eytelwein)

L= 900 H/(N2 x D) (Rusia) L= 150 <L/D< 1000 (Calvert) dengan :

L = panjangpipa masuk H = head supply

h = head output

D = diameter pipa masuk

N = jumlah ketukan katup limbah per menit.

Menurutbeberapapenelitianyangtelahdilakukan,referensiperhitungan panjang pipa masuk oleh Calvert memberikan hasil yang lebih baik.

2.3.2 Sistem Operasi Pompa Hidram

Berdasarkanposisikatuplimbahdanvariasikecepatanfluidaterhadap

Penjelasan gambar 2.11 :

A. Katuplimbahterbukadanairmulaimengalirmelaluipipamasuk,memenuhi badanhidramdankeluarmelaluikatuplimbah.Karenapengaruhketinggian

supplytank,airyangmengalirtersebutmengalamipercepatansampai

kecepatannyamencapaivo.Posisideliveryvalvemasihtertutup.Padakondisi

awalsepertiini,tidakadatekanandalamtabungudaradanbelumadaairyang keluar melalui delivery pipe.

Gambar 2.12Skema pompa hidrampada kondisi A

Gambar 2.13Skema pompa hidrampada kondisi B

C. Katuplimbahmasihtertutup.Penutupankatupyangdengantiba-tibatersebut menciptakantekananyangsangatbesardanmelebihitekananstatispipamasuk. Kemudiandengancepatkatuppengantarterbuka,sebagianairterpompamasuk ketabungudara.Udarapadatabungudaramulaimengembanguntuk

menyeimbangkan tekanan , dan mendorong air keluar melalui delivery pipe.

Gambar 2.14Skema pompa hidrampada kondisi C

D. Katuppengantartertutup.Tekanandidekatkatuppengantarmasihlebihbesar daripadatekananstatispipamasuk,sehinggaaliranberbalikarahdaribodi hidrammenujusupplytank.Peristiwainilahyangdisebutdenganrecoil.Recoil

masuknya sejumlah udara dari luar masuk ke bodi hidram melalui katuppernapasan(airvalve).Tekanandisisibawahkatuplimbahjugaberkurang,dan jugakarenaberatkatuplimbahitusendiri,makakatuplimbahkembaliterbuka. Tekananairpadapipakembaliketekananstatissebelumsiklusberikutnyaterjadi lagi.

Gambar 2.15Skema pompa hidrampada kondisi D

Bentukidealdaritekanandankecepatanaliranpadaujungpipa

Gambar 2.16Diagramsatu siklus kerja hidram

Keterangangambar2.16:

Periode1:Akhirsiklusyangsebelumnya,kecepatanairmelaluirambertambah,

airmelaluikatuplimbahyangsedangterbuka,timbultekanannegatif yang kecil dalamhidram.

Periode2: Aliranbertambahsampaimaksimummelaluikatuplimbahyang terbukadantekanandalampipapemasukanjugabertambahsecarabertahap. Periode3:Katuplimbahmulaimenutupdengandemikianmenyebabkannaiknya

tekanandalamhidram,kecepatanalirandalampipapemasukantelah mencapaimaksimum.

Periode4:Katuplimbahtertutup,menyebabkanterjadinyapaluair(water

Periode5:Denyuttekananterpukulkedalampipapemasukan,menyebabkan timbulnyahisapankecildalamhidram.Katuplimbahterbukakarena

hisapantersebutdanjugakarenaberatnyasendiri.Airmulaimengalir lagi melaluikatup limbah dan siklushidramterulang kembali.

2.4 Persamaan Energi Pada Pompa Hidram

2.4.1 Energi Yang Dibangkitkan Pada Pompa Hidram

Energiyangdibangkitkanpada

pompahidramberasaldarienergifluidaitusendiri.Airyangmengalirmelalui pipamasukdariketinggianH(ketinggianpermukaanairdalamsupplytank), mengalamipercepatan.Untuklebihjelasnya bisa dilihat pada gambar 2.17

. Gambar 2.17Skema instalasi pompa hidram

Berdasarkangambardiatas,dapatdituliskanpersamaanBernoullisebagai berikut: ��2

��

+

��

2g+ Zo – HL=

�32

��

+

�3

2g+ Z3 ... (2.33)

Dengan:

�3 =tekananpadatitik3(�⁄m2)

�0 = kecepatanaliran air pada titik0 (= 0)karena debit konstan, (m/s) �3 =kecepatanaliranairpadatitik3

�0 = ketinggiantitik 0daridatum (m)

�3 =ketinggian titik 3(= 0)karenadiasumsikan segaris datum,(m) �� = head losses (m)

� = massajenis fluida,untuk air= 1000 (�g⁄m3) g =percepatangravitasi(m/s2)

Jikadimasukkanharga- hargayangtelahditentukan,makapersamaan Bernoulli diatas menjadi:

H – HL = �3

ρg ... (2.34)

DenganHLatauHeadLossterdiridariMajorHeadLossdanMinorHead Loss.Karenaairmengalirdarisupplytankyangmemilikiketinggiantertentu, makaakantimbulgayayangdisebabkanpercepatanyangdialamiair,yang

besarnyasamadenganhasilkalimassafluidayangmengalirdanpercepatanyang dialami fluida (Hukum Newton). Seperti di bawah ini:

�=�.a ... (2.35)

Dengan:

F = gaya fluida yang mengalir (N) m =massa fluida yang mengalir(kg) � = percepatanfluidayangmengalir(m/s2)

Tekanandititik3dapatdicaridengancaramembagigayapadatitik3 (gaya akibatpercepatanair) dengan luas penampang pipa masuk (A).

Dengan HLadalah head losses pada pipa, yang besarnya ditentukan dengan

persamaan di bawah ini:

HL =

f

�

f = faktor gesekan bahan pipa masuk L = panjangpipa masuk (m) armelalui katuplimbahdengankecepatantertentu(�3),dantekanan di titik 3, P3akan sama

dengan atmosfer (= 0) karena katup limbah dalamkeadaan terbuka penuh. Sehingga persamaan Bernoulliakan menjadi:

H - HL = �32

2g ... (2.39)

Kecepatanv3dapatdihitungdenganmenggunakanpersamaankontinuitas,

dimanahargadebit(Q)bernilaikonstan(kondisiawalsemuafluidayangmasuk langsung keluar melaluikatup limbah). Sehingga:

Q = V3 x Awaste ... (2.40) Dengan:

� =debit airyangkeluarmelaluikatuplimbah (m3/s) V3 =kecepatanair dititik 3(m/s)

����t�= luaspenampanglubangkatuplimbah(m2)

Setelah nilai V3 didapatkan, maka kita dapat menghitung energiyang

dibangkitkan hidram dengan rumus:

E = 1

2 .� .�3

Dengan:

E = energi hidram (J)

m =massa fluida yang mengalir(kg)

�3 = kecepatanmassa fluidayang mengalir(m/s)

2.4.2 Peningkatan Tekanan PadaPompa Hidram Akibat Peristiwa Palu Air

Prinsipkerjapompahidramadalahmembuatairyangmengalirmelalui pipamasukberhentisecaratiba-tiba,yangakanmengakibatkanterjadinya

kenaikanheadtekananpadaair.Besarnyakenaikanheadtekanandapatdihitungdengan persamaan Joukowsky, seperti di bawahini:

∆�� = �(�1_g −�2) ... (2.42)

Dimana:

∆�� = kenaikanhead tekanan (m)

c = kecepatan gelombang suara dalamair(m/s) �1 = kecepatanair sebelumvalve menutup(m/s) �2 = kecepatanair sesudahvalve menutup(m/s) � =percepatangravitasi (m/s2)

Menurut David dan Edward, kecepatan gelombang suara di dalamair didefinisikan dengan persamaan:

c = ��� c =kecepatan gelombangsuara

Untukpeningkatantekananakibatpenutupankatupsecaragradual,dapat dihitung menggunakan rumus:

∆h = ��

gt ... (2.44)

∆ℎ = kenaikantekanan akibat paluair(m) v = kecepatan aliran (m/s)

L = panjangpipa (m)

g =percepatangravitasi(m/s2₎

t = waktu penutupan katup (s)

2.4.3 Daya Pompa Hidram

Untuk menghitung daya yang dihemat oleh pompa hidram digunakan rumus: P = � g Q hp ... (2.45)

Dimana:

P = daya yang dihemat (W) � =massajenisair(kg/m3) g =percepatangravitasi (m/s2) Q =debit limbah(m3/s)

ℎ�= head pemompaan (m)

2.4.4 Efisiensi Daya Pompa Hidram

Ada duametode dalamperhitungan efisiensi dayapompa hidram, yaitu :  Menurut D’ Aubuisson :

MenurutD’Aubuisson,katuplimbahdigunakansebagaidatum.Untuk lebih memahami, dapat dilihat padagambar 2.18.

Gambar 2.18Datumdalamperhitungan efisiensi menurut D’Aubuisson

ηA = �

(�+ℎ)

(Q+q)H ... (2.46)

dimana:

�� = efisiensidaya pompahidrammenurut D’ Aubuisson

q =debithasil(m3/s) Q =debitlimbah(m3/s) h = head keluar (m) H = head masuk (m)

 Menurut Rankine :

MenurutRankine,permukaanairpadatangkipemasukandigunakan sebagai datum. Untuk lebih memahami, dapat dilihat pada gambar 2.19.

Gambar 2.19Datumdalamperhitungan efisiensi menurut Rankine

Sehingga dapat dirumuskan:

ηR = �ℎ

QH ... (2.47)

�� = efisiensihidrammenurut Rankine

q =debithasil(m3/s) Q =debitlimbah(m3/s) h = head keluar (m) H = head masuk (m)

2.5 Dasar Perencanaan Pompa

Dalamperancanganpompauntukmemindahkanfluidadarisuatutempatke tempat yang lain denganhead tertentu diperlukanbeberapasyarat utama, yaitu:

2.5.1 Kapasitas

Kapasitas pompaadalahjumlahfluidayang dialirkanolehpompaper satuanwaktu.Kapasitaspompainitergantungpadakebutuhanyangharus dipenuhi sesuai dengan fungsi pompa yang direncanakan.

2.5.2 Head Pompa

Headpompaadalahketinggiandimanakolomfluidaharusnaikuntuk

memperolehjumlahyangsamadenganyangdikandungolehsatuanbobotfluida pada kondisiyang sama.Head ini adadalamtiga bentuk, yaitu :

a. Head potensial

Didasarkanpadaketinggianfluidadiatasbidangbanding(datumplane).

JadisuatukolomairsetinggiZmengandungsejumlahenergiyangdisebabkan oleh posisinya atau disebut fluida mempunyai head sebesarZkolomair.

b. Head kecepatan

Headkecepatanatauheadkinetikyaitusuatuukuranenergikinetikyang dikandung

c. Head tekanan

Headtekananadalahenergiyangdikandungfluidaakibattekanannyadan

dinyatakandengan�⁄�.Headtotaldaripompadiperolehdenganmenjumlahkan headyangdisebutdiatasdengankerugian-kerugianyangtimbuldalaminstalasi pompa (headmayor dan head minor)

2.6 Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah suatu pembangkitan energi listrik dengan mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik oleh turbin dan diubah lagi menjadi energi listrik oleh generator dengan memanfaatkan ketinggian dan kecepatan aliran air.

Berdasarkan output yang dihasilkan, pembangkit listrik tenaga air dibedakanatas :

1. Large-hydro:lebihdari100 MW 2. Medium-hydro:antara15–100 MW 3. Small-hydro:antara1–15MW

4. Mini-hydro:Dayadiatas 100kW,tetapidibawah1MW 5. Micro-hydro:antara5kW–100kW

6. Pico-hydro:dayayangdikeluarkan5kW

Pembangkitlistrik tenagaairmikrohidromerupakanpembangkitlistrik yangmenghasilkankeluarandayalistrikantara 5kW–100kW.

Pembangkitantenagaairadalahsuatubentukperubahantenagadaritenaga airdenganketinggiandandebittertentumenjaditenagalistrik,dengan

menggunakanturbinairdangenerator.

Dayayangdihasilkandapatdihitungberdasarkanrumusberikut:

P=ρ.Q.h.g ... (2.48)

Dimana:

P =Dayakeluaran secarateoritis (watt)

ρ =Massajenisfluida(kg/m3) Q =Debitair(m3/s)

h =Ketinggianefektif(m) g =Gayagravitasi(m/s2)

2.6.2 Prinsip Pembangkit Listrik Pompa Vakum Yang Memanfaatkan Pipa

Kapiler

Pembangkit listrik pompa vakum yang memanfaatkan pipa kapiler adalah pembangkitlistrikyangmemanfaatkannaiknyafluidamelaluipipakapilerdibatangtumbuha nyangaliranairnyaberasaldariakarmenujubatang,mengalirnaikterusmenujudaunsertake mbalilagidaridaunmenuju ke bawahtanahsehinggasifatfluidanya berotasi. Dariperistiwanaikdanturunnyaair

padatumbuhan,makadibuatkanprotipeyangmengacupadaprosesnaiknyaairkeatassecaran atural.

Gambar 2.20Site Plan prinsip dasar kinerja pompa vakum kapiler

(Sumber:

Prinsip dasar kinerja pompa vakum kapiler merupakan sebuah pemanfaatan energi potensial yang dimiliki oleh aliran air yang kita simpan pada bak tendon atau menara air pada jarak ketinggian tertentu menuju instalasi pembangkit listrik berupa girbox dengan turbin tadi kemudian mengalirkannya kembali ke tempat semula secara berkelanjutan (continue).

2.6.3 Keuntungan dan Kerugian Antara Pompa Vakum yang Memanfaatkan

Pipa Kapiler Dengan Alat Percobaan Heron Fountain

1. Dibandingkan dengan alat percobaan heron fountain, pompa vakum yang memanfaatkan pipa kapiler ini bisa digunakan untuk menaikkan air dari sumur tanpa menggunakan pompa listrik secara kontinui.

2. Dengan sedikit modifikasi pada pompa vakum yang memanfaatkan pipa kapiler ini bisa menghasilkan daya listrik dengan memanfaatkan siklus air yang berputar terus menerus pada pompa vakum dengan meletakkan turbin pada saluran pipa pengeluaran.

3. Dibandingkan dengan alat percobaan heron fountain, pompa vakum yang memanfaatkan pipa kapiler ini bisa bekerja terus menerus selama 24 jam tanpa menggunakan energi dari luar untuk pengoperasian alat pompa vakum tersebut, sedangkan alat heron fountain harus di isi terus menerus airnya ke bak penampung agar alatnya bisa berjalan, ini merupakan suatu konsep yang tidak efisien bila digunakan dikarenakan masih menggunakan energi dari luar untuk pengoperasiannya.

4. Kontruksinya yang portable dan sederhana, sehingga cocok digunakan di berbagai tempat seperti : daerah terpencil di pedalaman yang jauh dari sumber air, pemukiman padat penduduk/rumah susun dan juga perusahaan-perusahaan (misalnya, sebagai solusi jaringan listrik untuk tower pemancar jaringan telekomunikasi di pengunungan).

5. Tidak menimbulkan pencemaran.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Metodologiyangdigunakandalampengerjaan tugas akhiryangberjudul“Prototipe Pompa Vakum Untuk Menaikkan Air Dari Sumur Dengan Memanfaatkan Pipa Kapiler dan Gaya Gravitasi”adalahsebagaiberikut :

3.1 IdentifikasidanPerumusanMasalah

Dimulaidengan mengidentifikasidanmerumuskan

masalahmengenaipengerjaanyangakandilakukandanjugabatasanmasalahnya.Pengidenti fikasiandanperumusaninidilakukanuntukmenyederhanakanmasalahsehinggamemudah kanpengerjaandanpenyelesaianpenulisanskripsi.

3.2 Studi Literatur

Pengumpulanbahanpustakasepertiprosesyangterjadipadapipakapilerdanfluidaca iryangbersumberdaribuku,artikel,paperdan internetsedangkantempat pencarianliteraturmengenaidesainprototipepompa vakum untuk menaikkan air sumur

dengan memanfaatkan pipa kapiler dan gaya gravitasidibeberapatempat,diantaranyaperpustakaanpusatUSU,ruangbaca Fakultas Teknik,ruangbacaDepartemen TeknikSipil,LaboratoriumHidrolika Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3.3 Penentuan Spesifikasi Teknis Komponen

Padatahapanketigaini,sebelummelakukanpercobaandanpembuatanalatmakadila kukanpenentuanspesifikasikomponenuntukdapatmenunjangpercobaan

3.4 Pembuatan Model Percobaan

Pembuatanprototipepercobaaninimengacupadaprosesnaiknyafluidapadatumbuh anmulaidariakarlalumenujukebatangdannaikkeatasmenujukedaun.Prosestransportasitu mbuhaninidisebabkanolehtekananakar,dayakapilaritasbatangdan dayahisapdaun.Tiga prosesintiinilahmakadibuatkan perancangan sebuah alatyangmengacu pada prosestransportasitumbuhantersebutsehinggafluidadapatnaikkeatassecaranaturaltanpaa danyaenergitambahansepertipompa.

3.5 Percobaan

Pelaksanaandilakukandidalamruangansehinggasuhunyamerupakansuhuruang2 70C.Langkah-langkahpercobaansebagaiberikut:

1. Mempersiapkan alat ukur sepertipenggaris, busur, dan stopwatch. 2. Variasijumlahdanvolumedaribakhisap, bakpenampungfluida.

3. Variasiukuranpanjangdandiameterpipakapiler. 4. Karakteristikdarifluida yangdigunakan.

3.6 Pengumpulan Data Percobaan

Setelah

dilakukanpercobaanmakapercobaanyangberhasilkarenafluidanaikkeatassecaranaturaldi ambildata-datapercobaanseperti :

1. Diameterpipakapiler 2. Ketinggianpipakapiler 3. Jenisfluida

4. Debitfluida

7. Laju aliran massa fluida

Daridata-datatersebutmakadidapatkanalatpercobaanyangterbaikuntukdigunakandalamperancang analatpembangkitlistriktenagaair.

3.7 Analisa Data Percobaan

Padatahapananalisadatapercobaan,data-datayangtelahdikumpulkandanprototipeyangsudahdirancangnantinyaakandianalisasesu aiteori, rumus perhitunganyangada. Dengan menggunakan analisa tersebut sehingga didapat alat percobaan sesuai sehingga prototipe dapat dirancang.

3.8 Perancangan Alat

SetelahpercobaanselesaimakadilakukanperancanganalatPembangkitListrikyang fluidanya dapat naik ke atas kemudian dikalibrasikan sehingga dapat diketahui berapa banyak alat yang dibutuhkan.

3.9 Pengumpulan Data Perancangan

SetelahdilakukanperancanganalatPembangkitListrikTenagaAirmakadiambildat a-datapercobaanseperti:

1. Jumlahmodelpercobaanyangdibutuhkan 2. Daya yangdihasilkan

3. Model pembangkit listrik tenaga air

3.10 Analisa Data Perancangan

3.11 Diagram Alir Pelaksana Program

Diagram alir pada pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut

Identifikasi dan

Fluida Naik Fluida Tidak Dapat _Naik

Pengumpulan Data Percobaan

Analisa Data Percobaan

Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Air

Pengumpulan Data Percobaan

Analisa Data Perancangan

4. Diameter Pipa Kapiler 5. Ketinggian Pipa kapiler 6. Jenis Fluida

7. Debit Fluida 8. Kecepatan Fluida

1. Jumlah Model Percobaan Yang Dibutuhkan

2. Daya Yang Dihasilkan 3. Model Pompa Vakum

Gambar 3.1 Diagram Alir Tugas Akhir

3.12 Kesimpulan dan Saran

BAB IV

SPESIFIKASI TEKNIS KOMPONEN

Dalam perancangan prototipe pompa vakum untuk menaikkan air dari sumur dengan memanfaatkan pipa kapiler dan gaya gravitasi ada beberapa komponen yang harus diketahui spesifikasinya. Komponen-komponen ini membantu saat melakukan percobaan. Ada 3 jenis komponen yaitu komponen utama, komponen pembantu dan alat ukur percobaan.

5.1 Komponen Utama

Komponen utama sangat dibutuhkan dalam proses percobaan. Komponen utama digunakan untuk membangun suatu prototipe pembangkit listrik tenaga mikro hidro kapiler. Secara detail komponen utama sebagai berikut:

5.1.1 Selang yang berdiameter kecil (≤ 6 mm)

Gambar 4.1 Selang diameter 4 mm (Sumber: Dokumentasi pribadi)

5.1.1.2 Diameter 6 mm

Gambar 4.2 Selang diameter 6 mm (Sumber: Dokumentasi pribadi)

5.1.2 Tabung Hisap, Bak Penampung dan Gelas Ukur

Gambar 4.3 Galon aqua volume 19 liter (Sumber: Dokumentasi pribadi)

5.1.2.2Bak Penampung dari Toples

Gambar 4.4 Bak Penampung dari Toples (Sumber: Dokumentasi pribadi)

5.1.2.3Gelas Ukur

Gambar 4.5 Gelas Ukur (Sumber: Dokumentasi pribadi)

5.1.3 Fluida Cair

Gambar 4.6 Air (Sumber: Dokumentasi pribadi)

5.1.4 Turbin

Gambar 4.7 Turbin (Sumber: Jurnal “pengaruh jarak dan ukuran nozzle pada putaran sudu terhadap daya listrik turbin pelton)

Spesifikasi turbin :

a. Diameter : 220 mm

Gambar 4.8 Poros Turbin (Sumber : jurnal “pengaruh jarak dan ukuran nozzle pada putaran sudu terhadap daya listrik turbin pelton)

Spesifikasi Poros :

a. Diameter : 14 mm

b. Panjang : 24 cm

c. Tebal dudukan sudu : 3 mm d. Diameter dudukan sudu : 10 mm e. Lubang baut sudu : 7 buah 5.1.6 Daun Sudu

Gambar 4.9 Daun Sudu (Sumber: Jurnal “pengaruh jarak dan ukuran nozzle pada putaran sudu terhadap daya listrik turbin pelton)

Spesifikasi Poros :

a. Diameter : 6 mm

b. Bahan : stainless stell 5.1.7 Bukaan Katup

5.1.8 Lampu (kapasitasnya 12 volt dan 10 watt)

Gambar 4.11 Lampu (Sumber: Jurnal “pengaruh jarak dan ukuran nozzle pada putaran sudu terhadap daya listrik turbin pelton)

5.1.9 Akumulator (kapasitasnya 12 volt dan 40 ampere)

Gambar 4.12 Akumulator (Sumber : jurnal “pengaruh jarak dan ukuran nozzle pada putaran sudu terhadap daya listrik turbin pelton)

5.1.10 Pulley dan V belt

Gambar 4.13 Pulley dan V belt (Sumber: Jurnal “pengaruh jarak dan ukuran nozzle pada putaran sudu terhadap daya listrik turbin pelton)

Spesifikasi :

a. Diameter Pulley : 60 mm

5.1.11 Alternator (kapasitas 45 ampere)

Gambar 4.14 Alternator (Sumber: Jurnal “pengaruh jarak dan ukuran nozzle pada putaran sudu terhadap daya listrik turbin pelton)

5.1.12 Penyangga Tabung Hisap dan Bak Penampung

Gambar 4.15 Penyangga (Sumber: Dokumentasi pribadi )

5.2 Komponen Penunjang

Komponen penunjang berfungsi untuk membantu terpasangnya semua komponen utama. Komponen penunjang tersebut diantaranya.

5.2.1 Lem Perekat

Gambar 4.16 Lem Dextone (Sumber: Dokumentasi pribadi )

5.2.1.2Lem Silikon

Gambar 4.17 Lem Silikon (Sumber: Dokumentasi pribadi)

5.2.2 Cutter

Gambar 4.18 Cutter (Sumber : Internet)

5.2.3 Gunting

Gambar 4.19 Gunting (Sumber: Dokumentasi pribadi)

Gambar 4.20 Kran ¼ inch (Sumber: Dokumentasi pribadi)

5.2.5 Glue Gun Stick

Gambar 4.21 Glue Gun Stick (Sumber: Dokumentasi pribadi)

5.2.6 Solder

Gambar 4.22 Solder (Sumber: Internet)

Gambar 4.23 Selotip (Sumber: Dokumentasi pribadi )

5.3Alat Ukur

Alat ukur digunakan untuk mengukur hasil percobaan yang telah berhasil sehingga dengan hasil yang di teliti tersebut sehingga mendukung kelancaran percobaan. Alat ukur tersebut antara lain:

5.3.1 Penggaris

Gambar 4.24 Penggaris (Sumber: Dokumentasi pribadi )

5.3.2 Jangka Sorong

Gambar 4.25 Jangka sorong (Sumber: Dokumentasi pribadi )