PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(1)

i

UNJUK KERJA POMPA HIDRAM LINIER 2 INCI DENGAN

PANJANG TABUNG UDARA 100 cm

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai gelar Sarjana Teknik Mesin

Program Studi Teknik Mesin

Oleh :

IGNATIUS ROBBY DWI HERMAWAN 105214026

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015

(2)

ii

THE PERFOMANCE OF TWO INCHES LINEAR

HYDRAULIC RAM PUMP WITH 100 cm LENGTH OF AIR

TUBE

THESIS

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain Sarjana Teknik of Engineering In Mechanical Engineering Study Program

By:

IGNATIUS ROBBY DWI HERMAWAN 105214026

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2015

(3)

iii

UNJUK KERJA POMPA HIDRAM LINIER 2 INCI DENGAN

PANJANG TABUNG UDARA 100 cm

Disusun oleh:

IGNATIUS ROBBY DWI HERMAWAN NIM : 105214026

Telah disetujui oleh :

(4)

iv

UNJUK KERJA POMPA HIDRAM LINIER 2 INCI DENGAN

PANJANG TABUNG UDARA 100 cm

Yang dipersiapkan dan disusun oleh :

Nama: IGNATIUS ROBBY DWI HERMAWAN NIM: 105214026

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal 28 Januari 2015

Susunan Dewan Penguji

Ketua : Budi Setyahandana, S.T, M.T. ………..

Sekretaris : Doddy Purwadianto, S.T, M.T. ……….. Anggota : RB. Dwiseno Wihadi,S.T, M.Si. ………..

Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta,10 Februari 2015 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

(5)

v

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas Akhir dengan judul :

UNJUK KERJA POMPA HIDRAM LINIER 2 INCI DENGAN

PANJANG TABUNG UDARA 100 cm

Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata-1, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas akhir yang sudah dipublikasikan di Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali bagian informasinya dicantumkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 10 Februari 2015

(6)

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta :

Nama : IGNATIUS ROBBY DWI HERMAWAN

Nomor Mahasiswa : 105214026

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta karya ilmiah saya yang berjudul :

UNJUK KERJA POMPA HIDRAM LINIER 2 INCI DENGAN

PANJANG TABUNG UDARA 100 cm

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

(7)

vii

INTISARI

Air merupakan senyawa yang paling penting bagi semua aspek kehidupan manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan. Namun kebutuhan air yang cukup banyak sering kali menimbulkan permasalahan baru bagi manusia, khususnya bagi masyarakat yang tinggal jauh dari sumber air dan sumber tenaga listrik atau bahan bakar. Maka dibutuhkan pompa hidram, karena pompa ini dapat mengangkat air tanpa menggunakan sumber tenaga listrik atau bahan bakar. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui debit hasil dan efisiensi pada pompa hidram linier.

Prinsip kerja pompa hidram linier hampir sama dengan pompa hidram pada umumnya, namun pompa hidram linier mempunyai model berbentuk linier. Hidram linier tersebut terbuat dari bahan pvc dengan diameter 2 inci. Katup hantar mempunyai variasi luasan lubang 103 % dari luasan diameter 2 inch, dengan pemberat katup buang terbuat dari besi berbentuk tabung pejal dan aluminium, dengan variasi berat sebesar 0 gram, 50 gram, dan 100 gram.

Pada penelitian ini ketinggain input dan ketinggian output mempengaruhi debit hasil yang dihasilkan oleh pompa hidram linier. Dimana debit hasil terbaik didapat pada ketinggian input 1,7 meter, ketinggian output 3,13 meter, panjang langkah 1,5 cm, dan tanpa menggunakan pemberat yaitu sebesar 11,338 l/m. Untuk efisiensi terbaik terjadi pada ketinggian input 1,7 meter, ketinggian output 3,13 meter, panjang langkah 1,25 cm dan tanpa menggunakan pemberat yaitu sebesar 61,757 %.

Kata kunci : pompa hidram, ketinggian input, ketinggian output, debit

(8)

viii

ABSTRACT

Water is the most important compound for all aspects of human life, animals and plants. But enough water needs often pose new problems for humans, especially for people who live far away from the water source and a source of electricity or fuel. Hydraulic ram is needed, because the pump can lift water without the use of a source of electrical power or fuel. The purpose of this study was to determine the yield and efficiency of the discharge Hydraulic ram linear.

The working principle of the linear Hydraulic ram Hydraulic ram almost the same as in general, but has a linear Hydraulic ram-shaped linear models. The linear Hidram made of pvc material with a diameter of 2 inches. Carrying a variable valve orifice area 103% of the area of a diameter of 2 inches, with a weight exhaust valve is made of solid steel and aluminum tubular, with the ballast variation of 0 grams, 50 grams and 100 grams.

In this study ketinggain input and output height affects the discharge results generated by linear Hydraulic ram. In this study ketinggain input and output height affects the discharge results generated by linear Hydraulic ram. Where debit best results obtained at a height of 1.7 meters input, output height of 3.13 meters, length measures 1.5 cm, and without the use of weights is equal to 11.338 l / m.

Keywords : Hydraulic ram, input height, output height, discharge output,

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan YangMaha Esaatas lindungan dan karunia-Nya sehingga penulisdapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam mencapai gelar Sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam menyusun laporan ini penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. sebagai Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. PK Purwadi, M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. A. Prasetyadi, S.Si., M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4. RB. Dwiseno Wihadi, ST, M.Si. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

5. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan, serta fasilitas yang diberikan selama masa kuliah.

6. Y. Saridjo dan Sri Hartati, selaku orang tua yang selalu memberikan dukungan moril dan materil.

7. Prasetyo Edi Wibowo, Argand Febry Wijaya, Markus Dwi Melandri dan Aloysius Krisna Askrinda Putra selaku teman satu tim yang membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.

(10)

x

8. Seluruh teman-teman Teknik Mesin khususnya Teknik Mesin Angkatan 2010 danteman-temansayalainnya yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu.

9. Agnes Febriana Yogyasari yang selalu membantu dan memberi dukungan dalam proses pengerjaan skripsi ini.

10. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini,terimakasih.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan, kekeliruan, dan kurang dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kemajuaan yang akan datang. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini memberi dan menambah informasi yang bermanfaat bagi kita semua.

(11)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... .ii

LEMBAR PERSETUJUAN ... iii

SUSUNAN DEWAN PENGUJI ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vi

INTISARI ... vii

ABATRAC ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR TABEL ... xv BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar belakang... 1 1.2.Rumusan masalah ... 3 1.3.Tujuan penelitian ... 3 1.4.Batasan masalah ... 3 1.5.Manfaat penelitian ... 4

BAB II DASAR TEORI ... 6

2.1.Tinjauan pustaka ... 6

2.2.Pompa Hidram Linier ... 7

(12)

xii

BAB III METODE PENELITIAN ... 18

3.1. Alat penelitian ... 18

3.2.Tahap penyusunan dan susunan alat ... 19

3.3.Variabel penelitian ... 21

3.4.Variasi panjang langkah ... 21

3.5.Variasi pemberat ... 23

3.6.Perbandingan momen lengan beban dan lengan katup ... 24

3.7.Variasi ketinggian input dan ketinggian output ... 25

3.8.Metode perhitungan ketinggian rata-rata air pada sensor ... 26

3.9.Metode perhitungan ketinggian rata-rata air pada V-nocth ... 27

3.10.Diagram Flow Chart ... 30

BAB IV HASIL dan PEMBAHASAN ... 32

4.1.Hasil penelitian ... 32

4.2.Perhitungan debit ... 37

4.3.Perhitungan Efisiensi ... 39

4.4.Pembahasan ... 43

BAB V KESIMPULAN dan SARAN ... 54

5.1.Kesimpulan ... 54

5.2. Saran ... 55

DAFTAR PUSTAKA ... 56

(13)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Pompa hidram linier ... 7

Gambar 2. Komponen pompa hidram linier... 8

Gambar 3. Aliran air periode pertama ... 10

Gambar 4. Aliran air periode kedua ... 11

Gambar 5. Aliran air periode ketiga ... 11

Gambar 6. Aliran air periode keempat ... 12

Gambar 7. Diagram siklus kerja pompa hidram ... 13

Gambar 8. Penampang V-nocth ... 16

Gambar 9. Susunan alat ... 20

Gambar10. Panjang langkah 1 cm... 22

Gambar 11. Panjang langkah 1,25 cm... 22

Gambar 12. Panjang langkah 1,5 cm... 23

Gambar 13. Tanpa pemberat ... 23

Gambar 14. Pemberat 50 gr... 24

Gambar 15. Pemberat 100 gr... 24

Gambar 16. Perbandingan momen ... 24

Gambar 17. Ketinggian output dan input ... 24

Gambar 18. V-nocth bak limbah ... 27

Gambar 19. V-nocth bak output ... 28

(14)

xiv

Gambar 21. Grafik hubungan antara panjang langkah dan ketinggian output terhadap debit hasil pada input 0,7 m dan pemberat 0 gram, 50 gram, 100 gram. ... 43 Gambar 22. Grafik hubungan antara panjang langkah dan ketinggian

output terhadap debit hasil pada input 1,2 m dan pemberat 0 gram, 50 gram, 100 gram. ... 45 Gambar 23. Grafik hubungan antara panjang langkah dan ketinggian

output terhadap debit hasil pada input 1,7 m dan pemberat 0 gram, 50 gram, 100 gram. ... 47 Gambar 24. Grafik hubungan antara panjang langkah dan ketinggian

output terhadap efisiensi pada input 0,7 m dan pemberat 0 gram, 50 gram, 100 gram. ... 49 Gambar 25. Grafik hubungan antara panjang langkah dan ketinggian

output terhadap efisiensi pada input 1,2 m dan pemberat 0 gram, 50 gram, 100 gram. ... 51 Gambar 26. Grafik hubungan antara panjang langkah dan ketinggian

output terhadap efisiensi pada input 1,7 m dan pemberat 0 gram, 50 gram, 100 gram. ... 52

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Hasil penelitian pompa hidram linier pada ketinggian input 1,7 m dan panjang langkah

1,25 cm ... 33 Tabel 2. Hasil penelitian pompa hidram linier pada

ketinggian input 1,2 m dan panjang langkah

1,25 cm ... 33 Tabel 3. Hasil penelitian pompa hidram linier

pada5ketinggian input 0,7 m dan panjang langkah

1,25 cm ... 34 Tabel 4. Hasil penelitian pompa hidram linier pada

ketinggian input 0,7 m dan panjang langkah 1 cm ... 34 Tabel 5. Hasil penelitian pompa hidram linier pada

ketinggian input 1,7 m dan panjang langkah 1,5 cm ... 36 Tabel 8. Hasil penelitian pompa hidram linier pada

ketinggian input 1,2 m dan panjang langkah 1,5 cm ... 36 Tabel 9. Hasil penelitian pompa hidram linier pada

(16)

xvi

Tabel 10. Hasil perhitungan debit limbah dan debit hasil pada

input 0,7 m ... 40 Tabel 11. Hasil perhitungan debit limbah dan debit hasil pada

input 1,2 m ... 41 Tabel 12. Hasil perhitungan debit buang dan debit hasil pada

(17)

1

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Untuk menunjang kehidupan mahkluk hidup, banyak kebutuhan pokok yang wajib terpenuhi agar siklus kehidupan dapat berjalan dengan baik. Salah satu kebutuhan bagi mahkluk hidup yang sangat penting adalah air.

Air merupakan senyawa yang paling penting bagi semua aspek kehidupan manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan. Ketersediaan air yang melimpah cukup untuk memenuhi kebutuhan mahkluk hidup dibumi yang juga cukup banyak. Namun kebutuhan air yang cukup banyak sering kali menimbulkan permasalahan baru bagi manusia, khususnya bagi masyarakat yang tinggal jauh dari sumber air. Masyarakat biasa menggunakan pompa air, untuk memompa air dari sumber air ketempat tinggal mereka. Tetapi pada proses penggunaan pompa air masih mengalami kesulitan, antara lain tidak tersedianya sumber tenaga listrik, sulitnya mendapat bahan bakar, dan mahalnya biaya operasional pompa.

Masyarakat sangat membutuhkan keberadaan air, bagi pemenuhan kebutuhan akan air. Tetapi, ketersediaan air tidak selalu dapat dirasakan masyarakat. Bagi masyarakat yang bertempat tinggal jauh dari sumber air, dan jauh dari sumber tenaga listrik, ataupun bahan bakar, membutuhkan suatu alat yang dapat memompakan air tanpa membutuhkan sumber tenaga listrik ataupun bahan bakar. Pompa hidram adalah salah satu alat yang tepat untuk permasalahan ini. Pompa hidram digunakan untuk mengangkat air dari suatu tempat yang lebih rendah ketempat yang lebih tinggi dengan memanfaatkan energi potensial yang

(18)

dimiliki oleh air yang akan dialirkan dari sumber air menuju pompa hidram. Selain itu, pompa hidram memiliki beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan jenis pompa yang lain, yaitu tidak membutuhkan energi listrik ataupun bahan bakar dalam pemakainnya, tidak membutuhkan pelumasan, biaya pembuatan serta pemeliharaan relatif murah, pembuatannya cukup mudah, dan tidak membutuhkan tempat yang luas untuk pemasangannya. Namun kurangnya pengertian pompa hidram terhadap masyarakat, pengguanaan pompa hidram masih jarang. Masarakat juga belum paham betul bagaimana pompa air tanpa menggunakan listrik atau bahan bakar tersebut bekerja, sehingga masyarakat menjadi ragu dengan pompa air jenis ini. Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi maka pengembangan tentang pompa hidram harus dikembangkan. Penelitian lain tentang berbagai rangcangan dan unjuk kerja pompa hidram telah dilakukan.

Dalam perancangan pompa hidram, agar menghasilkan debit hasil dan efisiensi yang baik harus dilakukan penelitian terhadap komponen-komponen utama pada pompa hidram.

Penelitian yang dilakukan peneliti kali ini berbeda dengan penelitian yang sudah dilakukan. Perbedaan yang ada yaitu peneliti menggunakan bentuk linier pada pompa hidram. Prinsip kerja pompa hidram linier hampir sama dengan pompa hidram pada umumnya, namun pompa hidram linier mempunyai model berbentuk linier atau horisontal, sehingga aliran air pada pompa hidram berbeda dengan pompa hidram biasa. Hidram tersebut menggunakan diameter 2 inci, dan panjang tabung 100 cm, serta adanya variasi pada langkah kerja katub

(19)

buangsebesar 1 cm, 1,25 cm, dan 1,5 cm dan pemberat sebesar 0 gram, 50 gram, dan 100 gram pada pompa hidram linier.

1.2. Rumusan Masalah

Bagaimana debit hasil dan efisiensi sebuah pompa hidram linier jika dilakukannya variasi terhadap ketinggian input masukan air, ketinggian output keluaran air, panjang langkah kerja pompa hidram, dan pemberat?

1.3. Tujuan Penelitian

Mengetahui debit hasil (q) dan efisensi (η) terbaik pada pompa hidram linier 2 inci dengan panjang tabung udara 100 cm terhadap variasi ketinggian input, ketinggian output, panjang langkah, dan pemberat.

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah yang dapat diambil pada pembuatan hidram linier ini adalah : 1. Gesekan air dengan material pompa hidram diabaikan, sehingga tidak ada

head lost dalam perhitungan.

2. Luasan katup hantar yang digunakan sebesar 103 % dari diameter luasan lubang input sebesar 273,4 mm².

3. Panjang tabung udara yang digunakan berukuran 100 cm dengan diameter 2 inci.

4. Luasan input pompa hidram sebesar 2 inci.

(20)

6. Ketinggian input pada pompa hidram menggunakan variasi ketinggian sebesar 0,7 m, 1,2 m, dan 1,7 m.

7. Ketinggian output pada pompa hidram menggunakan variasi ketinggian 3,13 m, 4,13 m, dan 5,13 m.

8. Pemberat yang digunakan menggunakan variasi berat sebesar 0 gram (tanpa pemberat), 50 gram, dan 100 gram.

1.5. Manfaat Penelitian

Bagi Mahasiswa :

1. Mahasiswa dapat mengetahuicara membuat pompa hidram linier.

2. Mahasiswa mendapat pengetahuan secara nyata mengenai pompa hidram linier.

3. Mahasiswa dituntut aktif berfikir kreatif dan logis dalam menyelesaikan suatu permasalahan.

Bagi Universitas :

1. Dapat memberikan wawasan kepada rekan Universitas tentang fungsi dan cara kerja pompa hidram linier.

2. Dapat memberikan referensi bagi pengembangan pompa hidram tingkat lanjutan.

3. Dapat menjadi acuan agar dapat menghasilkan pompa hidram yang lebih baik.

(21)

Bagi Masyarakat :

1. Dapat menjadi alternatif dalam sistem pengairan tanpa menggunakan bahan bakar atau listrik.

(22)

6

BAB II DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Cahyanta dan Indrawan (1996) telah melakukan penelitian dengan kesimpulan bahwa besar kecilnya beban pada katup buang sangat berpengaruh pada efektifitas kerja pompa hidram terutama pada debit pemompaan.

Muhamad Candrika (2014) berdasarkan hasil analisis data didapatkan nilai debit rata-rata pompa hidram pada tinggi permukaan air keluar 1,3 meter sebesar 0,144 liter/menit, pada tinggi permukaan air keluar 1,8 meter sebesar 0,079 liter/menit, dan pada tinggi permukaan air keluar 2,3 meter sebesar 0,0494 liter/menit. Semakin tinggi permukaan air keluar, debit air yang dihasilkan pompa hidram semakin kecil dan semakin rendah permukaan air keluar, debit air yang dihasilkan pompa hidram semakin besar.

PTP-ITB dalam Cahyanta dan Indrawan (1996) mengemukakanhasil penelitian bahwa beban katup limbah berpengaruh terhadap efisiensi pompa hidram. Penelian ini menunjukkan bahwa efisiensi pompa terbesar diperoleh pada beban katup limbah 400 gram yaitu 42,92 %.

2.2. Pompa Hidram Linier

Pompa hidram atau singkatan dari hydraulic ram berasal dari kata hidro berarti air (cairan), dan ram adalah hantaman, pukulan atau tekanan, Jadi pompa hidram adalah sebuah pompa yang energi atau tenaga penggeraknya berasal dari

(23)

tekanan atau hantaman air yang masuk kedalam pompa melalui pipa. Masuknya air yang berasal dari berbagai sumber air ke dalam pompa harus berjalan secara kontinyu atau terus menerus (Fane dkk, 2012).

Penggunaan hidraulik ram tidak terbatas hanya pada penyediaan air untuk kebutuhan rumah tangga, tetapi juga dapat digunakan untuk pertanian, peternakan dan perikanan darat. Pompa ini bekerja tanpa menggunakan bahan bakar minyak (BBM) atau tanpa motor listrik.

Prinsip kerja pompa hidram linier hampir sama dengan pompa hidram pada umumnya, namun pompa hidram linier mempunyai model berbentuk linier sehingga antara pipa masuk, katup buang, katup hantar, tabung udara mempunyai kedudukan yang sama atau sejajar.

Gambar 1. Pompa hidram linear

Di dalam pompa hidram, terjadi proses palu air, gejala palu air terjadi karena adanya air dari reservoir dialirkan melalui pipa secara tiba -tiba dihentikan oleh suatu penutupan katup. Pompa hidram bekerja berdasarkan palu air, ketika suatu aliran fluida dalam pipa dihentikan secara tiba-tiba misalnya dengan menutup katup dengan sangat cepat, maka fluida akan membentur katup dan menimbulkan tekanan yang melonjak disertai fluktuasi tekanan di sepanjang pipa untuk beberapa saat. Sebagian gelombang tekanan tersebut akan menjadi arus

(24)

balik ke arah reservoir, dan ini berarti terjadi penurunan tekanan pada sistem pompa. Sehingga klep penghantar tertutup kembali sedangkan klep limbah membuka kembali. Akibat dari pembebasan gelombang tekanan tersebut kembali lagi arus massa air dari reservoir menuju pompa akan menekan naik klep limbah sehingga terjadi penutupan tiba-tiba yang mengakibatkan terjadi proses palu air. Proses yang terjadi berulang-ulang inilah yang mendorong naik air ke pipa penghantar untuk kemudian diteruskan ke bak penampung.

Komponen-komponen Pompa Hidram Linier

Gambar 2. Komponen Pompa hidram linier

4. 5.

1. 2.

3.

(25)

Komponen utama pada pompa hidram dijelaskan pada uraian ini di bawah ini :

1. Pipa masuk.

Pipa masuk atau saluran input, pipa ini digunakan untuk mengalirkan air dari ketinggian yang ditentukan menuju ke badan hidram.

2. Lubang udara.

Lubang udara ini disebut juga sebagai katub pernafasan, digunakan untuk menghisap udara dari luar menuju ke badan hidram pada saat terjadi kevakuman pada badan hidram yang diakibatkan karena terjadinya recoil. 3. Lubang output.

Lubang output atau saluran output, berguna untuk mengalirkan air yang terpompa dari hidram menuju ke bak penampungan dengan ketinggian yang diinginkan.

4. Tabung udara.

Tabung udara ini digunakan untuk menyimpan udara, dimana udara tersebut digunakan untuk mendorong atau memompa air keluar melalui lubang output.

5. Katup hantar.

Katup hantar atau katup searah. Katub ini berada diantara badan hidram dan tabung udara, sehingga katup ini dapat terbuka apabila mendapat tekanan dari badan hidram, sehingga mengalirkan air masuk ke tabung udara, setelah itu katup ini akan tertutup karena tekanan dari tabung udara, sehingga air

(26)

yang berada di tabung udara tidak bisa kembali ke badan hidram dan akan terpompa keluar melalui lubang output.

6. Katup buang.

Katup buang atau katup limbah, pada saat terbuka katup ini berguna untuk mengalirkan air keluar dari badan hidram yang kemudian disebut limbah, pada saat tertutup katup berguna untuk menghentikan laju aliran air, sehingga akan terjadi proses water hammer.

Prinsip Kerja Pompa Hidram Linier

Secara sederhana siklus kerja pompa hidram linier dibagi dalam empat periode yaitu:

1. Aliran air periode pertama

Gambar 3. Aliran air periode pertama

Air mengisi rangkaian hidram, percepatan air mulai bertambah karena adanya beda ketinggian antara bak input air dengan hidram. Ditandani dengan air yang mulai keluar dari katup buang.

Aliran air

(27)

2. Aliran air periode kedua

Gambar 4. Aliran air periode kedua

Kecepatan aliran air bertambah hingga sampai pada kecepatan maksimum melalui katup buang yang terbuka, sehingga menyebabkan tekanan pada katup buang, hingga katup buang mulai bergerak menutup dan akhrinya tertutup sepenuhnya.

3. Aliran air periode ketiga

Gambar 5. Aliran air periode ketiga

Tertutupnya katup buang menimbulkan tekanan yang besar di dalam rangkaian hidram. Demikian pula yang terjadi pada katup hantar. Kemudian dengan cepat katup hantar terbuka, sebagian air terpompa masuk ke tabung udara.

Katup buang tertutup

Air terpompa keluar

Katup hantar terbuka

(28)

Udara pada tabung udara tertekan, kemudian mulai mengembang untuk menyeimbangkan tekanan, dan mendorong air keluar melalui lubang output.

4. Aliran air periode keempat

Gambar 6. Aliran air periode keempat

Katup hantar tertutup akibat dari tekanan udara dan air yang berada di tabung udara lebih besar dari pada tekanan di badan hidram. Namun Tekanan disekitar badan hidram masih lebih besar dari pada tekanan statis pipa input, sehingga aliran berbalik arah dari badan hidram menuju bak tampungan input. Peristiwa inilah yang disebut dengan recoil. Recoil menyebabkan terjadinya kevakuman pada badan hidram, yang mengakibatkan masuknya sejumlah udara dari luar masuk ke badan hidram melalui katup pernafasan (air valve). Tekanan di sisi bawah katup buang juga berkurang, dan juga karena berat katup buang itu sendiri, maka katup buang kembali terbuka. Tekanan air pada pipa kembali ke tekanan statis sebelum siklus berikutnya terjadi lagi.

Hisapan udara

Katup limbah tertutup Katup hantar tertutup

(29)

Dalam satu siklus hidram terdapat lima periode yang digambarkan dengan grafik yaitu :

Gambar 7.Diagram siklus kerja pompa hidram. (Sumber : Jahja Hanafie, 1979)

Keterangan diagram siklus kerja pompa hidram : 1. Periode Pertama

Akhir siklus yang sebelumnya, kecepatan air melalui ram mulai bertambah,air melalui katup buang yang sedang terbuka timbul tekanan negatif yang kecil dalam ram.

(30)

2. Periode Kedua

Aliran bertambah sampai maksimum melalui katup buang yang terbuka dan tekanan dalam pipa-pipa masuk juga bertambah secara bertahap.

3. Periode Ketiga

Katup buang mulai menutup dengan demikan menyebabkan naiknya tekanan dalam ram. Kecepatan aliaran dalam pipa pemasukan telah mencapai maksimum.

4. Periode Keempat

Katup buang tertutup, menyebabkan terjadinya water hammer yang mendorong air melalui katup penghantar. Kecepatan dalam pipa pemasukan berkurang dengan cepat.

5. Periode Kelima

Denyut tekanan terpukul kedalam pipa pemasukan, menyebabkan timbulnya hisapan kecil dalam ram. Katup buang terbuka karena hisapan dan beban dari katup buang. Air mulai mengalir lagi melalui katup buang dan siklus hidraulik ram terulang lagi. (Daniel Ortega Panjaitan dan Tekad Sitepu, September 2012)

(31)

2.3. Persamaan Yang Digunakan

1. Perhitungan debit menggunakan V-nocth, yaitu :

Dalam perhitungan debit hasil (output) maupun debit buang (limbah), peneliti menggunakan sensor ketinggian. Dari sensor tersebut didapatkan data yang kemudian diolah dengan rumus debit menggunakan v-notch. (Streeter, Victor L., dkk, 1985)

Qt = √ ⁄ (2.1)

Dengan Qt adalah debit air. _{adalah gaya gravitasi. adalah sudut takik} V-notch. adalah tinggi air dari permukaan V-notch.

Sehingga rumus untuk debit hasil (output) adalah :

q = √ ⁄ (2.2)

Dengan q adalah debit hasil (output). _{adalah gaya gravitasi. adalah} sudut takik V-notch. adalah tinggi air dari permukaan V-notch.

Sedangkan rumus untuk debit limbah adalah :

Q = √ ⁄ (2.3)

Dengan Q adalah debit limbah. _{adalah gaya gravitasi. adalah sudut} takik V-notch. adalah tinggi air dari permukaan V-notch.

(32)

Gambar 8.Penampang V-nocth

(Sumber: Munson, B.R, dkk, 2004, MEKANIKA FLUIDA, 1, 4, 155.)

2. Hukum Bernoulli

Dalam pompa hidram, aliran yang digunakan adalah aliran termampatkan karena fluida yang bekerja berupa fluida cair. Untuk itu, persamaan Bernoulli yang digunakan yaitu sebagai berikut : (Triatmodjo, B.,1996).

(2.4)

dimana P adalah tekanan hidrostatis. m adalah massa fluida. gadalah percepatan gravitasi. h adalah tinggi fluida. v adalah kecepatan aliran fluida.

3. Tekanan hidrostatis pada fluida

Besarnya tekanan pada fluida dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

(2.5)

P adalah tekanan fluida, ρ adalah massa jenis air, g adalah gaya gravitasi, h adalah ketinggian permukaan air.

(33)

4. Kecepatan aliran pada suatu titik

Kecepatan aliran pada suatu titik dapat dihitung dengan menggunakan rumus :(Triatmodjo, B.,1996).

v =√ (2.6)

denganv adalah kecepatan aliran, adalah percepatan gravitasi, h adalah tinggi kolom udara.

5. Perhitungan efisiensi hidram.

Setelah didapat hasil dari debit hasil (q) dan debit limbah (Q), maka dilakukan perhitungan untuk mencari efisiensi pompa hidram linier. Untuk perhitungan efisiensi menggunakan persamaan menurut D’ Aubuisson yaitu : (Panjaitan, D.O, dan Sitepu, T.,2012)

ηA =

( ) (2.7)

ηA adalah efisiensi hidram menurut D’Aubuisson, q adalah debit hasil, Q

(34)

18

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Alat Penelitian

Penelitian ini menggunakan hidram 2 inci, dengan panjang tabung udara 100 cm, alat yang digunakan untuk pengambilan data adalah :

1. Pompa Hidram

Merupakan komponen utama dalam penelitian. Pompa hidram yang digunakan adalah pompa hidram linier berukuran 2 inci.

2. Pompa Air

Pompa air digunakan untuk mengisi bak input agar ketersediaan air pada pompa hidram tetap tersedia.

3. Pipa Input

Pipa paralon input ini berguna untuk menyalurkan air dari bak input ke hidram linier. Ketersediaan air pada pompa hidram sangat bergantung pada pipa paralon input ini.

4. Selang Saluran Output

Dalam menyalurkan air keluaran pompa, dibutuhkan selang guna menyalurkan air dari pompa hidram menuju tempat yang ingin dialirkan air tersebut, spesifikasi selang output hidram linear berukuran ¾ in.

(35)

5. Sensor

Sebagai pengukur ketinggian permukaan air hasil dan air limbah. Sensor ini dipakai guna mempermudah dalam pengambilan data, sehingga untuk pengambilan data hidram linear menjadi lebih akurat dan efisien.

6. Bak V-nocth

Bak ini berfungsi untuk menampung hasil dari pemompaan maupun air limbah. Pada bak ini terdapat v-notch yang berguna untuk mengukur debit yang dihasilkan

7. Notebook

Notebook digunakan sebagai alat pengolah data yang didapatkan oleh sensor tinggi permukaan air tersebut. Data yang didapatkan dari sensor langsung masuk ke dalam notebook, data masuk dalam notebook dalam program Microsof Exel.

3.2. Tahap Persiapan dan Susunan Alat

Sebelum proses pengambilan data, proses atau tahap persiapan dan penyusunan alat akan dilakukan. Mulai dari tahap persiapan pompa hidram, proses persiapan bak input dan ouput hingga persiapan notebook saat pengambilan data. Setelah itu dilakukan pemasangan serta penyusunan alat pada tempat yang tersedia.

(36)

Gambar 9. Susunan pompa hidram Keterangan gambar susunan alat :

1. Pompa air.

2. Bak tampungan input. 3. Pipa saluran input. 4. Pompa hidram.

5. Selang saluran output. 6. Bak tampungan output. 7. Sensor ketinggian.

8. Bak tampungan air limbah. 9. Arduino.

(37)

3.3. Variabel Penelitian

Data dalam penelitian ini dibedakan dalam variabel bebas dan variabel terikat. Variabel tersebut yaitu :

1. Variabel menentukan :

a. Variasi panjang langkah katup buang yaitu : 1 cm, 1,25 cm, 1,5 cm. b. Variasi tinggi input yaitu : 0,7 meter; 1,2 meter; dan 1,7 meter. c. Variasi tinggi output yaitu : 3,1 meter; 4,1 meter; dan 5,1meter. d. Variasi beban pada katup buangyaitu : 0 gram, 50 gram, 100gram.

2. Variabel ditentukan : a. Debit air limbah (Q) b. Debit hasil (q) c. Efisiensi (ηA)

Dalam penelitian ini, terdapat 81 variasi, pengambilan data ketinggian air bak v-notch dilakukan pada setiap variasi dengan menggunakan alat ukur v-notch. Pengambilan data tersebut dilakukan setiap 8 sampai 10 detik selama 5 menit pada setiap variasi. Sehingga setiap variasi didapat data sebanyak kurang lebih 30 sampai 35 data. Dari perolehan data tersebut dicari nilai rata – rata.

3.4. Variasi Panjang Langkah

Panjang langkah pada hidram berfungsi untuk menentukan langkah gerak katup buang dalam pemompaan hidram linear. Sebagai acuan langkah itu sendiri, panjang langkah di ukur dari kondisi katup buang saat menutup, kemudian katup

(38)

buang dibuka sesuai dengan variasi langkah yang akan di pakai. Variasi panjang langkah yang digunakan adalah 1 cm, 1,25 cm, dan 1,5 cm.

1. Panjang Langkah 1 cm.

Gambar 10. Panjang langkah 1 cm.

2. Panjang Langkah 1,25 cm.

Gambar 11. Panjang Langkah 1.25 cm. 1 cm

(39)

3. Panjang Langkah 1,5 cm.

Gambar 12. Panjang Langkah 1.5 cm.

3.5. Variasi Pemberat

Fungsi dari berat pemberat pada hidram adalah sebagai pemberat pada katup buang, agar katup buang dapat kembali terbuka pada saat terjadi siklus pemompaan ataupun saat tidak terjadi siklus pemompaan. Pemberat terbuat dari besi pejal dan aluminium lunak, berat pemberat pada katup buang di variasikan menjadi tiga, yaitu:

1. Tanpa Pemberat

Gambar 13. Tanpa Pemberat

(40)

2. Pemberat 50 gram

Gambar 14. Pemberat 50 gram. 3. Pemberat 100 gram

Gambar 15. Pemberat 100 gram.

3.6. Perbandingan Momen Lengan Beban terhadap Lengan Katup

Gambar 16. Perbandingan momen pada lengan beban dan lengan katup limbah Persamaan momen gaya yang terjadi pada beban dan katup limbah adalah:

(41)

Dimana F1 adalah gaya yang timbul pada katup limbah. L1 adalah lengan katup limbah ke engsel. F2 adalah gaya yang timbul pada pemberat. L2 adalah lengan beban ke engsel. Momen yang terjadi pada lengan beban (F2.L2), Momen yang terjadi pada katup limbah (F1.L1) . Dari persamaan tersebut dapat diperoleh persamaan untuk memperoleh perbandingan lengan beban terhadap lengan katup limbah yaitu:

L2

( )

3.7. Variasi Ketinggian Input (H) dan Output (h)

Dalam penelitian ini terdapat 3 variasi ketinggian input (H) dan ketinggian output (h), masing-masing variasi, nilai ketinggiannya dinyatakan secara terukur. Ketinggian output (h) di ukur dari pompa hidram linier ke ketinggian permukaan air pada bak output. Untuk ketinggian input (H) di ukur dari pompa hidram linier ke ketinggian permukaan air pada bak input.

Hasil pengukuran ketinggian input (H) dan output (h) sebagai berikut: Ketinggian input (H) : 0,7 m, 1,2 m, dan 1,7 m.

(42)

Gambar 17. Ketinggian input dan output.

3.8. Metode Perhitungan Ketinggian Rata-rata Air Pada Sensor

Ketinggian rata-rata air yang diukur sensor pada bak tampung limbah : Hs = ( )

Sebagai contoh perhitungan, ambil salah satu hasil pengambilan data pada variasi panjang langkah 1,25 cm dengan ketinggian input 1,7 m, ketinggian output 3,13 m dan berat pemberat 50 gram :

Hs = ( ) Hs = 0,118 m

Hs adalah selisih ketinggian permukaan air pada bak tampung limbah

dengan ketinggian sensor. Bak output

Bak input

(43)

Tinggi rata – rata air yang diukur sensor pada bak tampung output : Hs = ( )

Sebagai contoh perhitungan, ambil salah satu hasil pengambilan data pada variasi panjang langkah 1,25 cm dengan ketinggian input 1,7 m, ketinggian output 3,13 m dan berat pemberat 50 gram :

Hs = ( ) Hs = 0,128 m

Hs adalah selisih ketinggian permukaan air pada bak tampung output dengan ketinggian sensor.

3.9. Perhitungan Ketinggian Air Pada V-nocth Bak Tampung Limbah

Gambar 18. Bak tampung limbah

Pada bak tampung output, tinggi total adalah 0,18 m. Maka untuk mendapatkan H total : H total = 0,18 m - 0,03 m H total = 0,15 m Hv limbah Hs 3 cm 0,15 m

(44)

H total tidak dihitung dari dasar bak v-notch, namun dihitung pada permukaan dasar v-notch , maka untuk mendapatkan Hv hasil digunakan persamaan :

Hv limbah = H total - Hs

Sebagai contoh perhitungan, data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 1,7 meter, ketinggian output 3,13 meter, dan pemberat 50 gram, tinggi rata – rata yang diukur sensor pada bak tampung output adalah 0,118 m.

Hvlimbah= H total - Hs Hv limbah = 0,15 - 0,118 Hv limbah = 0,032 m.

Perhitungan Ketinggian Air Pada V-nocth Bak Tampung Output

Gambar 19. Bak tampung output

Pada bak tampung output, tinggi total adalah 0,18 m. Maka untuk mendapatkan H total : H total = 0,18 - 0,03 H total = 0,15 m Hv output 3 cm Hs 0,15 m

(45)

H total tidak dihitung dari dasar bak v-notch, namun dihitung pada permukaan dasar v-notch , maka untuk mendapatkan Hv hasil digunakan persamaan :

Hv output = H total - Hs

Sebagai contoh perhitungan, data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 1,7 meter, ketinggian output 3,13 meter, dan pemberat 50 gram, tinggi rata – rata yang diukur sensor pada bak tampung output adalah 0,128 m.

Hvoutput= H total - Hs Hv output = 0,15 - 0,128 Hv output = 0,022 m.

(46)

3.10. Diagram Flow Chart

Gambar 20. Diagram Alir Penilitian Pompa Hidram. Penjelasan diagram alir penelitian pompa hidram :

Pemasangan pompa hidram

Variasi panjang langkah (1,25 cm, 1 cm, 1,5 cm) Variasi ketinggian input

(1,7 m, 1,2 m, 0,7m)

Variasi ketinggian output (3,13m, 4,13 m, 5,13 m)

Variasi pemberat (0 gram, 50 gram, 100 gram) Pengambilan data CE Uji coba CE selesai Pengolahan data BELUM YA YA TIDAK

(47)

Setelah pemasangan pompa hidram selesai mulai dengan pemakaian tabung udara dengan panjang 100 cm, katup hantar 103%, tinggi input 1,7 m, dan tinggi output 3,13 m, panjang langkah 1,25 cm, dan pemberat 0 gram, dilakukan uji coba guna mengetahui apakah pompa hidram tersebut bekerja atau tidak. Jika pompa hidram tidak atau belum bekerja secara baik maka pada instalasi pompa akan dilakukan perakitan ulang, namun jika pompa hidram dapat bekerja dengan baik maka akan dilakukan pengambilan data. Ketika data pada variasi pertama dengan pemakaian tabung udara 100 cm, katup hantar 103%, tinggi input 1,7 m, dan tinggi output 3,13 m, panjang langkah 1,25 cm, beban 0 gram selesai diabil, maka langkah selanjutnya yaitu mengganti beban output dengan 50 gram dan 100 gram. Jika data pada variasi tersebut sudah didapatkan, selanjutnya melakukan penggantian terhadap tinggi outputnya menjadi 4,13 m, setelah selesai mengganti tinggi output menjadi 5,13 m. Jika data pada variasi ketiga sudah didapatkan, selanjutnya tinggi input dirubah menjadi 1,2 m , kemudian ulang seperti langkah sebelumnya yaitu mengganti variasi beban dan ketinggian output, cara tersebut juga dipakai di ketinggian input 0,7 m, setelah selesai panjang langkah pada hidram diganti menjadi 1 cm dan lakukan kembali seperti langkah pertama. Setelah selesai pada variasi panjang langkah 1 cm, lakukan langkah tersebut terus menerus hingga sampai pada panjang langkah 1,5 cm. Jika semua variasi sudah dilakukan dan semua data sudah didapatkan, maka data yang diperoleh kemudian diolah dan dilakukan pembahasan.

(48)

32

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

Proses pengambilan data pada penelitian ini menggunakan sensor ketinggian yang diletakkan pada bak tampung V-notch. Data yang diperoleh berupa jarak ketinggian dari sensor ke permukaan air, kemudian diolah dan dari data tersebut akan diperoleh jarak dari ujung V-notch ke permukaan air yang kemudian akan digunakan untuk menentukan besarnya debit hasil.

Terdapat beberapa hal yang menghambat dalam proses pengambilan data seperti adanya kotoran yang masuk kedalam pompa hidram dan adanya kebocoran pada beberapa bagian pompa hidram. Hal ini menyebabkan diperolehnya data yang kurang baik, sehingga data yang kurang baik tersebut dihilangkan.

(49)

Tabel 1. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1,7 meter dan panjang langkah 1,25 cm. NO h output (m) Pemberat (g) Hs (m) Hs (m) Hv Limbah (m) Hv Output (m) 1 3,13 0 0,127 0,119 0,031 0,023 2 3,13 50 0,128 0,118 0,032 0,022 3 3,13 100 0,126 0,115 0,035 0,024 4 4,13 0 0,131 0,119 0,031 0,019 5 4,13 50 0,131 0,118 0,032 0,019 6 4,13 100 0,129 0,116 0,034 0,021 7 5,13 0 0,137 0,120 0,030 0,013 8 5,13 50 0,136 0,118 0,032 0,014 9 5,13 100 0,136 0,118 0,032 0,014

(50)

Tabel 4. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,7 meter dan panjang langkah 1 cm. NO h output (m) Pemberat (g) Hs (m) Hs (m) Hv Limbah (m) Hv Output (m) 1 5,13 0 0,143 0,114 0,036 0,007 2 5,13 50 0,143 0,113 0,037 0,007 3 5,13 100 0,143 0,111 0,039 0,007 4 4,13 0 0,143 0,116 0,034 0,007 5 4,13 50 0,144 0,111 0,039 0,006 6 4,13 100 0,144 0,111 0,039 0,006 7 3,13 0 0,143 0,116 0,034 0,007 8 3,13 50 0,142 0,112 0,038 0,009 9 3,13 100 0,141 0,110 0,040 0,009

(51)

(52)

Tabel 7. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1,7 meter dan panjang langkah 1,5 cm. NO h output (m) Pemberat (g) Hs (m) Hs (m) Hv Limbah (m) Hv Output (m) 1 3.13 0 0.121 0.107 0.043 0.029 2 3.13 50 0.122 0.105 0.045 0.028 3 3.13 100 0.124 0.101 0.049 0.026 4 4.13 0 0.126 0.107 0.043 0.024 5 4.13 50 0.125 0.104 0.046 0.025 6 4.13 100 0.124 0.101 0.049 0.026 7 5.13 0 0.127 0.107 0.043 0.023 8 5.13 50 0.128 0.105 0.045 0.022 9 5.13 100 0.128 0.101 0.049 0.022

Tabel 8. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 1,2 meter dan panjang langkah 1,5 cm. NO h output (m) Pemberat (g) Hs (m) Hs (m) Hv Limbah (m) Hv Output (m) 1 5.13 0 0.132 0.104 0.046 0.018 2 5.13 50 0.131 0.100 0.050 0.019 3 5.13 100 0.130 0.097 0.053 0.020 4 4.13 0 0.127 0.104 0.046 0.023 5 4.13 50 0.127 0.101 0.049 0.023 6 4.13 100 0.126 0.096 0.054 0.024 7 3.13 0 0.127 0.105 0.045 0.023 8 3.13 50 0.127 0.101 0.049 0.024 9 3.13 100 0.126 0.097 0.053 0.024

(53)

Tabel 9. Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi input 0,7 meter dan panjang langkah 1,5 cm. NO h output (m) Pemberat (g) Hs (m) Hs (m) Hv Limbah (m) Hv Output (m) 1 3.13 0 0.131 0.100 0.050 0.019 2 3.13 50 0.132 0.096 0.054 0.018 3 3.13 100 0.133 0.094 0.056 0.017 4 4.13 0 0.136 0.100 0.050 0.014 5 4.13 50 0.136 0.097 0.053 0.014 6 4.13 100 0.137 0.093 0.057 0.013 7 5.13 0 0.138 0.101 0.049 0.012 8 5.13 50 0.138 0.097 0.053 0.012 9 5.13 100 0.138 0.092 0.058 0.012 4.2. Perhitungan Debit

Perhitungan debit hasil (q), debit limbah (Q)dilakukan dengan mempergunakan data-data seperti tersaji pada Tabel 1. Data lain yang dipergunakan yaitu :

Gaya gravitasi (g) : 9,8 m/s2

Sudut Ø : 60o

Tan Ø/2 : 0,58

Perhitungan Debit hasil (q)

Perhitungan debit hasil pada percobaan pompa hidram dihitung menggunakan persamaan :

(54)

Sebagai contoh perhitungan, data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 1,7 meter, ketinggian output 3,13 meter dan pemberat 50 gram. (Pengambilan contoh pada Tabel 1). Hvoutput yaitu 0,022 meter.

q = √ ⁄

q = √

q = 6,085 l/menit

Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 10, Tabel 11, Tabel 12.

Perhitungan Debit Limbah (Q)

Perhitungan debit limbah pada percobaan pompa hidram dihitung menggunakan persamaan :

Q =

√ ⁄

Sebagai contoh perhitungan, data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 1,7 meter, ketinggian output 3,13 meter dan pemberat 50 gram. (Pengambilan contoh pada Tabel 1). Hvlimbah yaitu 0,032 meter.

Q = √ ⁄

Q = √ ⁄ Q = 15,065 l/menit

(55)

4.3. Perhitungan Efisiensi ( )

Perhitungan efisiensi pompa hidram dihitung menggunakan persamaan :

_{( )}

Sebagai contoh perhitungan, data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 1,7 meter, ketinggian output 3,13 meter dan pemberat 50 gram (Pengambilan contoh pada Tabel 1). q = 6,085 l/menit. Q = 15,065 l/menit.

( ) ( ) _{( )} %

(56)

Tabel 10. Hasil perhitungan debit limbah (Q), debit hasil (q) dan efisiensi ( ) pada input 0,7 meter.

NO h output (m) Panjang langkah (cm) pemberat (g) nilai g (m/s^2) Qlimbah (l/m) qhasil (l/m) Efisiensi D'aubuisson 1 3,13 1 0 9,8 17,135 0,377 9,547 2 4,13 1 0 9,8 17,842 0,318 10,244 3 5,13 1 0 9,8 19,936 0,308 11,051 4 3,13 1,25 0 9,8 35,736 2,663 30,751 5 4,13 1,25 0 9,8 30,841 1,479 26,763 6 5,13 1,25 0 9,8 31,295 0,796 18,030 7 3,13 1,5 0 9,8 46,762 4,014 35,044 8 4,13 1,5 0 9,8 46,030 1,815 22,196 9 5,13 1,5 0 9,8 44,030 1,216 19,531 10 3,13 1 50 9,8 23,730 0,545 9,962 11 4,13 1 50 9,8 24,439 0,243 5,757 12 5,13 1 50 9,8 21,472 0,366 12,194 13 3,13 1,25 50 9,8 44,452 2,194 20,856 14 4,13 1,25 50 9,8 38,351 1,716 25,056 15 5,13 1,25 50 9,8 39,914 0,842 15,008 16 3,13 1,5 50 9,8 56,002 3,489 26,003 17 4,13 1,5 50 9,8 52,125 1,768 19,193 18 5,13 1,5 50 9,8 51,960 1,362 18,560 19 3,13 1 100 9,8 26,984 0,591 9,504 20 4,13 1 100 9,8 24,893 0,228 5,317 21 5,13 1 100 9,8 24,913 0,377 10,835 22 3,13 1,25 100 9,8 51,608 2,007 16,599 23 4,13 1,25 100 9,8 47,068 1,302 15,752 24 5,13 1,25 100 9,8 48,624 0,853 12,533 25 3,13 1,5 100 9,8 60,381 2,983 20,870 26 4,13 1,5 100 9,8 64,356 1,608 14,263 27 5,13 1,5 100 9,8 66,216 1,257 13,536

(57)

NO h output (m) Panjang Langkah (cm) Pemberat (g) nilai g (m/s^2) Debit buang (Q) (l/m) Debit hasil (q) (l/m) Efisiensi D'aubuisson (%) 1 3,13 1 0 9,8 17,065 0,981 14,111 2 4,13 1 0 9,8 15,827 0,726 15,012 3 5,13 1 0 9,8 18,286 0,694 15,559 4 3,13 1,25 0 9,8 29,164 7,118 50,918 5 4,13 1,25 0 9,8 29,363 4,075 41,731 6 5,13 1,25 0 9,8 31,148 3,470 42,641 7 3,13 1,5 0 9,8 35,567 6,534 40,278 8 4,13 1,5 0 9,8 36,689 6,444 51,163 9 5,13 1,5 0 9,8 36,645 3,602 38,070 10 3,13 1 50 9,8 16,959 1,000 14,455 11 4,13 1 50 9,8 16,995 0,813 15,638 12 5,13 1 50 9,8 22,561 0,673 12,315 13 3,13 1,25 50 9,8 35,721 6,257 38,683 14 4,13 1,25 50 9,8 35,637 4,419 37,783 15 5,13 1,25 50 9,8 35,885 3,684 39,607 16 3,13 1,5 50 9,8 43,410 6,932 35,739 17 4,13 1,5 50 9,8 44,078 6,569 44,419 18 5,13 1,5 50 9,8 46,030 3,971 33,784 19 3,13 1 100 9,8 17,241 0,987 14,060 20 4,13 1 100 9,8 17,206 0,758 14,445 21 5,13 1 100 9,8 25,608 0,629 10,201 22 3,13 1,25 100 9,8 40,561 6,550 36,082 23 4,13 1,25 100 9,8 43,099 5,752 40,323 24 5,13 1,25 100 9,8 41,334 3,927 36,910 25 3,13 1,5 100 9,8 54,017 7,307 30,925 26 4,13 1,5 100 9,8 56,636 7,015 37,740 27 5,13 1,5 100 9,8 52,262 4,379 32,886

(58)

NO h output (m) Panjang Langkah (cm) Pemberat (g) nilai g (m/s^2) Debit buang (Q) (l/m) Debit hasil (q) (l/m) Efisiensi D'aubuisson (%) 1 3,13 1 0 9,8 11,970 1,039 14,656 2 4,13 1 0 9,8 12,471 1,000 17,975 3 5,13 1 0 9,8 12,314 0,962 21,795 4 3,13 1,25 0 9,8 13,525 6,863 61,757 5 4,13 1,25 0 9,8 13,516 4,001 55,289 6 5,13 1,25 0 9,8 12,471 1,471 31,717 7 3,13 1,5 0 9,8 32,008 11,338 47,991 8 4,13 1,5 0 9,8 31,042 7,015 44,620 9 5,13 1,5 0 9,8 32,218 6,479 50,344 10 3,13 1 50 9,8 14,484 1,039 12,282 11 4,13 1 50 9,8 14,581 1,030 15,969 12 5,13 1 50 9,8 15,000 1,136 21,175 13 3,13 1,25 50 9,8 15,065 6,085 52,784 14 4,13 1,25 50 9,8 15,065 3,957 50,355 15 5,13 1,25 50 9,8 15,000 1,834 32,757 16 3,13 1,5 50 9,8 34,313 11,119 44,903 17 4,13 1,5 50 9,8 37,047 8,302 44,317 18 5,13 1,5 50 9,8 35,624 5,802 42,118 19 3,13 1 100 9,8 15,833 1,374 14,649 20 4,13 1 100 9,8 15,713 1,200 17,171 21 5,13 1 100 9,8 16,046 1,193 20,812 22 3,13 1,25 100 9,8 18,655 7,392 52,067 23 4,13 1,25 100 9,8 16,924 5,320 57,898 24 5,13 1,25 100 9,8 14,842 1,791 32,378 25 3,13 1,5 100 9,8 44,452 9,093 31,158 26 4,13 1,5 100 9,8 43,000 8,926 41,613 27 5,13 1,5 100 9,8 43,839 6,149 36,991

(59)

4.4. Pembahasan

Dari hasil penelitian di atas, untuk penjelasan dari Tabel 10, Tabel 11, dan Tabel 12, tentang hubungan antara panjang langkah dan ketinggian output (h) terhadap debit hasil (q) pada ketinggian input (H) dan pemberat adalah sebagai berikut:

Gambar 21.Grafik hubungan antara panjang langkah dan ketinggian output terhadap debit hasil pada ketinggian input 0,7 m dan pemberat 0 gram, 50 gram, dan 100 gram.

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 q (d e b it h asi l) (l /m ) ketinggian output (h) (m) langkah 1 langkah 1,25 langkah 1,5 Tanpa pemberat Pemberat 50 gram Pemberat 100 gram

(60)

Berdasarkan gambar diatas, debit hasil terbaik sebesar 4,014 l/m diperoleh pada ketinggian output 3,13 m dengan pemberat 0 gram atau tanpa pemberat dan panjang langkah 1,5 m. Berdasarkan gambar diatas, bisa dilihat juga bahwa semakin tinggi output, maka semakin turun nilai debit hasilnya. Ini menunjukan bahwa semakin tinggi output, semakin besar pula energi yang dibutuhkan pompa hidram untuk menaikan atau memompa air naik. Ini sesuai dengan persamaan (2.5) yaitu dengan input yang tetap dan menghasilkan kecepatan aliran air yang sama, maka energi yang dihasilkan pun juga sama. Sehingga, dengan energi yang sama dan dipakai untuk menaikan pada variasi ketinggian output, maka semakin tinggi output, debit hasilnya akan semakin rendah. Untuk variasi pemberatnya sendiri nilai terbaik pada grafik ini didapat pada pemberat 0 gram atau tanpa pemberat. Tanpa pemberat disini maksudnya adalah pada tuas katup buang pompa hidram tidak diberi pemberat sama sekali atau 0, tetapi karena pompa hidram ini menggunakan engsel dan tuas pada katup buangnya sehingga sudah memiliki berat sendiri pada katup buang, tetapi itu semua diabaikan sehingga tidak ada perhitungan berat pada engsel katup buang atau bisa dikatakan dihitung 0 gram, jika pompa tersebut tidak diberi pemberat atau beban. Pada pemompaan pompa hidram linear dengan pemberat 0 gram ini, waktu penutupan katup buang sangat cepat, sehingga pemompaan terjadi lebih banyak dibanding menggunakan pemberat lain. Untuk panjang langkah sendiri, panjang 1,5 cm merupakan variasi panjang langkah terbaik dibandingkan dengan variasi panjang langkah lainnya. Hal ini bisa dikarenakan jarak main pada langkah ini lebih panjang, sehingga

(61)

dapat menghasilkan tekanan yang besar pada saat pemompaan pompa hidram, maka dapat menaikan air dengan debit yang cukup banyak.

Gambar 22.diatas adalah hubungan antara panjang langkah dan ketinggian output terhadap debit hasil pada ketinggian input 1,2 m dan pemberat 0 gram, 50 gram, dan 100 gram. Dari grafik tersebut didapat nilai debit hasil terbaik sebesar

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 q (d e b it h as il) ( l/ m ) ketinggian output (m) langkah 1 langkah 1,25 langkah 1,5 Tanpa pemberat Pemberat 50 gram Pemberat 100 gram

(62)

7,307 l/m, nilai tersebut didapatkan pada ketinggian output 3,13 m, dengan pemberat 100 gram dan panjang langkah 1,5 m. Dilihat dari grafik diatas ketinggian output tetap mempengaruhi nilai debit hasilnya, dimana ketinggian output bertambah, maka nilai debit hasilnya turun.

Pada gambar grafik 20. dengan input 0,7 m, debit hasil terbaik adalah 4,014 l/mpada output 3,13 m dengan panjang langkah 1,5 cm dan pemberat 0 gram. Jika melihat perbandingan antara kedua gambar grafik tersebut menunjukan bahwa ketinggian input juga mempengaruhi debit hasil yang dihasilkan, semakin tinggi input maka debit hasilnya juga semakin banyak. Hal tersebut dikarenakan semakin tinggi input maka semakin besar kecepatan aliran yang dihasilkan dan mengakibatkan tekanan didalam tabung pompa hidram semakin besar, sehingga debit pemompaan air semakin banyak. Hal tersebut sesuai dengan teori tentang kecepatan aliran fuida, dimana pada persamaan (2.5) tentang kecepatan aliran fluida, semakin tinggi letak input pada pompa hidram maka kecepatan fluida yang dihasilkan juga semakin besar, hal ini berpengaruh pada banyaknya fluida yang mengalir menuju badan pompa karena pengaruh tekanan. Selain karena pengaruh tekanan, bertambahnya debit hasil juga dipengaruhi oleh energi potensial fluida. Jika menggunakan persamaan (2.4) mengenai energi potensial,semakin tinggi inputnyamaka energi yang dihasilkan untuk memompa air juga semakin besar sehingga menghasilkan debit hasil yang banyak juga. Dilihat dari grafik tersebut apabila ketinggian input semakin tinggi maka debit hasil bertambah. Seperti pada gambar grafik 21. dengan input 0,7 m debit hasil terbaik sebesar 4,014 l/m dan pada gambar grafik 22. dengan input 1,2 m debit yang dihasilkan 7,307 l/m.

(63)

Dari gambar 23.diatas nilai debit hasil terbaik sebesar 11,338 l/m, nilai ini didapat pada ketinggian output 3,13 m, dengan pemberat 0 gram atau tanpa pemberat dan panjang langkah 1,5 cm.

Dari ketiga gambar grafik diatas menunjukan ketinggian output 3,13 m, menghasilkan debit hasil yang paling besar. Hal ini menunjukan bahwa pada

0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 q (d e b it h asi l) (l /m ) ketinggian output (m) langkah 1 langkah 1,25 langkah 1,5 Tanpa pemberat Pemberat 50 gram Pemberat 100 gram

(64)

ketinggian 3,13 m memperoleh energi yang lebih besar dari pada ketinggian output 4,13 m, dan 5,13 m.

Untuk panjang langkah pada gambar grafik 23. debit hasil terbaik dengan panjang langkah 1,5 cm sama seperti pada gambar grafik 21. dan gambar grafik 22. Hal ini menunjukan bahwa panjang langkah 1,5 cm dapat menghasilkan tekanan yang paling baik dibanding dengan panjang langkah 1 cm dan 1,25 cm. Sedangkan untuk pemberatnya sendiri, rata-rata hasil terbaik yang menghasilkan debit hasil terbaik pada pemberat 0 gram atau tanpa pemberat.

Dilihat dari gambar grafik 23, gambar grafik 22, dan gambar grafik 21. variasi input 1,7 m pada gambar grafik 23. menghasilkan debit hasil yang paling baik, hal ini menunjukan bahwa pada input 1,7 m menghasilkan energi pemompaan yang lebih besar, sehingga dapat menghasilkan debit hasil sebesar 11,338 l/m, dibandingkan pada input 1,2 m yang menghasilkan debit hasil sebesar 7,307 l/m atau dibandingkan pada input 0,7 m yang hanya menghasilkan debit hasil sebesar 4,014 l/m.

(65)

Dari hasil penelitian di atas, untuk penjelasan dari Tabel 10, Tabel 11, dan Tabel 12,tentang hubungan antara panjang langkah dan ketinggian output (h) terhadap efisiensi ( ) pada ketinggian input (H) dan pemberat adalah sebagai berikut:

Gambar 24. Grafik hubungan antara panjang langkah dan ketinggian output terhadap efisiensi pada ketinggian input 0,7 m dan pemberat 0 gram, 50 gram, dan 100 gram.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 Efi si e n si (% )

ketinggian output (m) _{langkah 1}

langkah 1,25 langkah 1,5 Tanpa pemberat Pemberat 50 gram Pemberat 100 gram

(66)

Gambar grafik 24.di atas adalah grafik hubungan panjang langkah dengan ketinggian output terhadap efisiensi (η) pada ketinggian input (H) 0,7 m dan pemberat 0 gram, 50 gram dan 100 gram . Dari grafik tersebut didapatkan nilai efisiensi tertinggi yaitu 35,044 %. Nilai tersebut didapatkan pada ketinggian input 0,7 meter dan ketinggian output 3,13 meter dengan pemberat 0 gram atau tanpa pemberat dan panjang langkah 1,5 cm. Nilai efisiensi terendahnya sebesar 5,317 %, nilai tersebut didapatkan pada tinggi input 0,7 meter dan output 4,13 meter dengan pemberat 100 gram dan panjang langkah 1 cm.Dari grafik diatas ketinggian output, berat pemberat dan panjang langkah tetap mempengaruhi hasil efisiensi pompa hidram linier.

(67)

Gambar grafik 25. di atas adalah grafik hubungan panjang langkah dengan ketinggian output terhadap efisiensi (η) pada ketinggian input (H) 1,2m dan pemberat 0 gram, 50 gram dan 100 gram . Dari grafik tersebut didapatkan nilai efisiensi tertinggi yaitu 51,163 %. Nilai tersebut didapatkan pada ketinggian input 1,2 meter dan ketinggian output 4,13 meter dengan pemberat 0 gram atau tanpa

0 10 20 30 40 50 60 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 Efi si e n si (% ) ketinggian output (m) langkah 1 langkah 1,25 langkah 1,5 Tanpa pemberat Pemberat 50 gram Pemberat 100 gram

(68)

pemberat dan panjang langkah 1,5 cm. Nilai efisiensi terendahnya sebesar 10,201 %, nilai tersebut didapatkan pada tinggi input 1,2 meter dan output 5,13 meter dengan pemberat 100 gram dan panjang langkah 1 cm. Dari perbandingan gambar grafik 25. dengan dengan gambar grafik 24. diatas ketinggian input mempengaruhi hasil efisiensi, semakin tinggi ketingian input maka hasil efisiensinnya semakin baik juga.

0 10 20 30 40 50 60 70 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 3,13 4,13 5,13 Efi si e n si (% ) ketinggian output (m) langkah 1 langkah 1,25 langkah 1,5

(69)

Gambar grafik 26. di atas adalah grafik hubungan panjang langkah dengan ketinggian output terhadap efisiensi (η) pada ketinggian input (H) 1,7 m dan pemberat 0 gram, 50 gram dan 100 gram . Dari grafik tersebut didapatkan nilai efisiensi tertinggi yaitu 61,757 %. Nilai tersebut didapatkan pada ketinggian input 1,7 meter dan ketinggian output 3,13 meter dengan pemberat 0 gram atau tanpa pemberat dan panjang langkah 1,25 cm. Nilai efisiensi terendahnya sebesar 12,282 %, nilai tersebut didapatkan pada tinggi input 1,7 meter dan output 3,13 meter dengan pemberat 50 gram dan panjang langkah 1 cm. Dari ketiga gambar grafik diatas menunjukan bahwa ketinggian input mempengaruhi nilai efisiensinya, disamping itu juga dari data tabel diatas menunjukan bahwa semakin tinggi input debit limbah yang dihasilkan semakin kecil, sehingga nilai efisiensi dari pompa hidram bisa semakin baik. Seperti pada persamaan (2.7) yaitu tentang persamaan efisiensi, pebandingan antara debit hasil dengan debit limbah, jika debit limbah semakin kecil, maka efisiensi yang dihasilkan semakin baik.

(70)

54

BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan

Dari data dan gambar grafik pompa hidram linier 2 inci dengan panjang tabung udara 100 cm, dapat disiimpulkan bahwa :

1. Debit hasil (q) terbaik pompa hidram linier 2 inci dengan panjang tabung udara 100 cm yang dipengaruhi oleh variasi ketinggian input, ketinggian output, panjang langkah dan pemberat adalah :

Pada ketinggian input 0,7 meter, debit hasil terbaik sebesar 4,014 l/m, nilai tersebut didapat pada ketinggian output 3,13 meter dengan menggunakan panjang langkah 1,5 cm dan pemberat 0 gram atau tanpa pemberat.

Pada ketinggian input 1,2 meter, debit hasil terbaik sebesar 7,307 l/m, nilai tersebut didapat pada ketinggian output 3,13 meter dengan menggunakan panjang langkah 1,5 cm dan pemberat 100 gram.

Pada ketinggian input 1,7 meter, debit hasil terbaik sebesar 11,338 l/m, nilai tersebut didapat pada ketinggian output 3,13 meter dengan menggunakan panjang langkah 1,5 cm dan pemberat 0 gram atau tanpa pemberat.

2. Efisiensi ( ) terbaik pompa hidram linier 2 inci dengan panjang tabung udara 100 cm yang dipengaruhi oleh variasi ketinggian input, ketinggian output, panjang langkah dan pemberat adalah :

(71)

Pada ketinggian input 0,7 meter, efisiensi terbaik sebesar 35,044%, nilai tersebut didapat pada ketinggian output 3,13 meter dengan menggunakan panjang langkah 1,5 cm dan pemberat 0 gram atau tanpa pemberat.

Pada ketinggian input 1,2 meter, debit hasil terbaik sebesar 51,163 %, nilai tersebut didapat pada ketinggian output 4,13 meter dengan menggunakan panjang langkah 1,5 cm dan pemberat 0 gram atau tanpa pemberat.

Pada ketinggian input 1,7 meter, debit hasil terbaik sebesar 61,757 %, nilai tersebut didapat pada ketinggian output 3,13 meter dengan menggunakan panjang langkah 1,25 cm dan pemberat 0 gram tanpa pemberat.

5.2. Saran

1. Pada saat pengambilan data diusahakan agar sensor ketinggian dipasang secara datar, sejajar dengan ketinggian pada bak tampung. Sehingga sensor dapat membaca ketingian air secara akurat.

2. Pada saat pengambilan data sebisa mungkin hindari aliran angin dan daun daunan berguguran yang masuk dalam bak, yang dapat mengakibatkan gangguan sensor pada saat mengukur ketinggian air.

(72)

56

DAFTAR PUSTAKA

Cahyanta, Y. A. dan Indrawan. (1996). Studi Terhadap PrestasiPompa Hydraulic Ram Dengan Variasi Beban Katup Limbah, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, Cakram.

Candrika, M. (2014) : Rancang Bangun dan Pengukuran Debit Pompa Hidram Pada Ketinggian Permukaan Air 0,3 Meter dengan Sudut Kemiringan Pipa Penghantar 00, Jurnal Skripsi, 8.

Fane, Didin S, Sutanto, R, Mara, I.Made. (2012) : Pengaruh Konfigurasi Tabung Kompresor Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram, Jurnal Teknik Mesin

Universitas Mataram, 2, 1-5.

Munson, B.R, Young, D. F, Okiishi, T.H, (2004) :MEKANIKA FLUIDA, 1, 4, 155, Erlangga, Jakarta.

Panjaitan, D.O, dan Sitepu, T. (2012) :Rancang Bangun Pompa Hidram dan Pengujian Pengaruh Variasi Tinggi Tabung Udara dan Panjang Pipa Pemasukan Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram, Jurnal e-dinamis, 2, 1-9.

Streeter, Victor L., Wylie E. Benjamin., 1985, Mekanika Fluida, Erlangga, Jakarta, 8 (2), pp 345-347.

(73)

57

LAMPIRAN

Pompa air digunakan untuk mengisi air pada bak input.

(74)

Hidram Linier 2 inci dengan tabung udara

Tabung Udara dengan panjang 100 cm