SKRIPSI PENGARUH DIAMETER PENAMPANG PIPA PENGHANTAR TERHADAP TINGGI TEKANAN LEMPARAN DEBIT PADA POMPA HIDRAM

PENGARUH DIAMETER PENAMPANG PIPA PENGHANTAR TERHADAP TINGGI TEKANAN LEMPARAN DEBIT PADA

POMPA HIDRAM

Oleh :

MUH RIZAL AGUSSALIM

105 81 01293 10 105 81 01241 10

JURUSAN SIPIL PENGAIRAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2016

ii

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah- Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan baik.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan yang harus dipenuhi dalam rangka menyelesaikan Program Studi pada Jurusan Sipil dan Perencanaan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

Adapun judul tugas akhir kami adalah: “PENGARUH DIAMETER PENAMPANG PIPA PENGHANTAR TERHADAP TINGGI TEKANAN LEMPARAN DEBIT PADA POMPA HIDRAM .

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis mendapatkan banyak masukan yang berguna dari berbagai pihak sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu dengan segala ketulusan serta keikhlasan hati, kami mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada:

1. Bapak Hamzah Al Imran, ST., MT. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

2. Bapak Muh. Syafaat S. Kuba, ST. sebagai Ketua Jurusan Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

3. Ibu Dr. Ir. Hj. Fenty Daud s, M.T. selaku pembimbing I dan Bapak Mahmuddin, ST.,MT. selaku pembimbing II, yang telah meluangkan

iii

4. Bapak dan Ibu dosen serta staf pegawai pada Fakultas Teknik atas segala waktunya telah mendidik dan melayani kami selama mengikuti proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.

5. Ayahanda dan ibunda tercinta yang senantiasa memberikan limpahan kasih sayang, doa, serta pengorbanan kepada penulis.

6. Rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik, terkhusus Saudaraku Angkatan 2010 dengan rasa persaudaran yang tinggi banyak membantu dan memberi dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Pada akhir penulisan tugas Akhir ini, penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis meminta saran dan kritik sehingga laporan tugas akhir ini dapat menjadi lebih baik dan menambah pengetahuan kami dalam menulis laporan selanjutnya.

Semoga laporan tugas akhir ini dapat berguna bagi penulis khususnya dan untuk pembaca pada umumnya.

Wassalamu`alaikum, Wr. Wb.

Makassar, Maret 2016

Penulis

S1 pendidikan teknik sipil pengairan , fakultas teknik , universitas muhammadiyah Makassar

Agussalim

S1 pendidikan teknik sipil pengairan , fakultas teknik , universitas muhammadiyah makassar

Abstrak

Air merupakan elemen penting untuk menunjang setiap kegiatan makhlup hidup khususnya manusia. Untuk memindahkan air dari sumber menuju tempat yang diinginkan dibutuhkan suatu alat yaitu pompa hidram. Dalam pengomparasian pompa air maka menggunakan listrik atau bahan bakar minyak semakin mahal dan semakin langkah. Sehingga dibutuhkan solusi dari permasalahan ini. Salah satu solusinya yaitu pompa hidram. Pompa hidram merupakan pompa air yang dapat bekerja tanpa

menggunakan energy listrik dan bahan bakar minyak. Pompa hidram bekerja dengan memamfaatkan energy aliran yang jatuh dari sumber menuju ke dalam pompa hidram.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui defripstik tentang . 1. Pengaruh debit terhadap pompa hidram

2. pengaruh tentang diameter pipa pada pompa hidram

Dalam penelitian ini menggunakan metode dalam eksperimen dengan membuat pompa hidramdan selanjutnya diuji kinerjanya. Teknik analisis digunakan dalam penelitian ini yaitu dengan menggunakan analisis defrikstif yaitu diameter pipa yang digunakan yaitu pipa 1,5 ‘’ (inchi) , 2,0 ‘’ (inchi) , 2,5 ‘’(inchi)dari penelitian ini di dapatkan rancangan pompa hidram yang optimal dengan diameter pipa. Pompa dengan rancangan tersebut menghasilan kapasitas air yang banyak.

Kata kunci ; pompa hidram dengan diameter pipa pengantar, panjang pipa dan efisiensi kapasitas pompa hidram

PIPA INPUT WATER MUR WATER MUR ⁴

4

1

SUMBER AIR

V2 P2 P1 V1

Q H

ZA

ZB

h

iv

HALAMAN JUDUL………..i

HALAMAN PERSETUJUAN ...ii

KATA PENGANTAR...iii

DAFTAR ISI ...iv

DAFTAR TABEL...vi

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ... x

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Rumusan Masalah... 3

C. Tujuan Peneliti ………..…3

D. Manfaat Penelitian... 3

E. Batasan Masalah... 4

F. Sistematika Penulisan...………...4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... .6

A. Teknologi dan ruang lingkup ... .6

B. Penelitian sebelumnya ... .6

a. Pompa hidram... .7

b. Komponen utama pompa hidram... 8

c. Aliran saluran tertutup………..……17

d. Fluida………... 19

e. Kecepatan kapasitas fluida………...19

f. Tekanan pada fluida……..………...…21

v

i. Kerugian head (head losses)………..…26

j. Persamaan empiris dan untuk aliran pipa………... 28

k. Persamaan energy pada pompa hidram………..………... 27

BAB III METODE PENELITIAN………...29

A. Lokasi dan Waktu Penelitian ... 29

B. Jenis Penelitian dan Sumber Data ... 29

C. Alat dan Bahan……….…………...30

D. Analisis penelitian…….………..35

E. Prosedur penelitian..………...37

F. Langkah penelitian…………...………...38

G. Variabel yang diteliti ... 39

H. Analisa data... 40

I. Flow chart penelitian..………...……….41

BAB IV ANALISIS HASIL DAN PEMBAHASAN A. Analisis data ...………..………..42

B. Analisis dan pembahasan………...………..………50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan………..………...57

B. Saran……….……….58

vi

Diameter pipa penghantar (D)……...……….….36

 Tabel Tabel hubungan panjang pipa masuk (L) dan diameter pipa masuk (D)………36

 Table presedur simulasi penelitian………..……….38

 Data hasil penelitian………...43

 Tabel hubungan antara debit pipa penghantar dengan diameter pipa panjang pipa 8 meter pada diameter pipa 1,5”2,0’’2,5………...44

 Table hubungan antara diameter pipa dengan tekanan water

hammer masuk (p1) pada pipa penghantar pada pipa diameter 1,5’’

2,0’’ 2,5’’……….45

 Tabel hubungan antara tinggi lemparan dan debit tekanan water

hammer keluar (p2) pada pipa diameter 1,5’’ 2,0’’ 2,5’’………..47

 Tabel hubungan diameter dengan tinggi lemparan pada diameter pipa 1,5’’ 2,0’’ 2,5’’…………..………..49

 Table ∆z pada variasi diameter pipa……..………...55

vii b. Katup kerdam berpegas,

c. Katup karet lentur katup karet lentur..………9

 Gambar bagian-bagian ketup limba ………...10

 Gambar perubahan percepatan terhadap waktu pada pompa hidram masuk……….13

 Gambar skema pompa hidram………...16

 Gambar profil kecepatan pada saluran tertutup………...20

 Gambar profil kecepatan pada saluran terbuka………...20

 Gambar aliran fluida melalui pipa yang diameter berubah ubah……..23

 Gambar skema instalasi pompa hidram………27

 Gambar variasi diameter pipa input 8 meter……….31

 Gambar detail bagian pipa aliran masuk………...32

 Gambar detail pipa aliran keluar……..………...32

 Gambar detail diameter pipa 1,5 inchi………...33

 Gambar detail diameter pipa 2.0 inchi………...33

 Gambar detail diameter pipa 2,5 inchi………...33

 Gambar detail water mur 1,5 inchi………..34

 Gambar detail water mur 2,0 inchi………..34

 Gambar detail water mur 2,5 inchi………..34

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar belakang

Air merupakan salah satu faktor yang sangat penting dan dibutuhkan dalam kehidupan makhluk hidup. Selain untuk pengembangan fisologis makhluk hidup, menjadi input bagi beragam upaya atau kegiatan makhluk hidup dalam rangka atau menghasilkan sesuatu untuk kelangsungan hidupnya. Air harus tersedia kapanpun dan dimanapun dalam jumlah waktu dan mutu yang memadai. Jumlah air yang tersedia relatif tetap, sementara kebutuhan air semakin meningkat, maka air dari sisi ketersedian dan permintaannya perlu dikelola dan diatur sedemikian rupa, air dapat disimpan jika berlebihan dan dimanfaatkan di distribusikan bila diperlukan.

Munculnya permasalahan yang menyangkut air yang disebabkan oleh peningkatan beragam kebutuhan dan kepentingan kehidupan makhluk hidup, yang gilirannya berdampak terhadap terganggunya kondisi permintaan dan penyediaan air. Peningkatan jumlah penduduk yang harus di imbangi oleh peningkatan kebutuhan permukiman dan pangan (pertanian), pembangunan industri serta sarana dan prasarana sosial ekonomi lainnya menyebabka permintaan akan air semakin tinggi. Untuk memenuhi permintaan tersebut, beragam teknologi pemanfaatan air telah

banyak dikembangkan sehingga kebutuhan air dapat terpenuhi dalam jumlah yang memadai.

Dalam penelitian merupakan hasil penelitian bahwa penelitian tentang pompa hidram dapat bermanfaat bagi masyarakat untuk mengambil contoh perakitan yang dilakukan untuk menanggulangi penyediaan air baku di desa tersebut kami bermaksud untuk membuat sebuah teknologi yang ramah lingkungan dan mempunyai prospek yang baik. Teknologi ini bekerja tanpa menggunakan bahan bakar atau tambahan energi dari luar. Alat ini memanfaatkan tenaga aliran air yang jatuh dari tempat suatu sumber dan sebagian dari air itu dipompakan ke tempat yang lebih tinggi. Pada berbagai situasi, penggunaan alat ini memiliki keuntungan dibandingkan penggunaan jenis pompa air lainnya, yaitu: Tidak membutuhkan bahan bakar atau tambahan tenaga dari sumber lain, tidak membutuhkan pelumasan, bentuknya sederhana, dan biaya pembuatannya serta pemeliharaannya murah. Pompa ini bekerja dua puluh empat jam per hari.

Mengingat akan pentingnya kegunaan alat yang disebut di atas, maka dari itu kami akan mencoba melakukan uji eksperimental terkait tentang” Pengaruh Diameter Penampang Pipa Penghantar Terhadap Tinggi Tekanan Lemparan Debit Pompa Hidram.

B. Rumusan Masalah

Dari uraian tersebut di atas maka rumusan masalah pada penelitian ini yaitu:

1). bagaimana mengetahui tekanan yang terjadi pada pompa hidram.

2). bagaimana mengetahui pengaruh perubahan diameter terhadap debit aliran keluar.

C. Tujuan Penelitian

Berdasarkan latar belakang dan rumusan masalah sebagaimana yang diuraikan di atas, maka penulis merumuskan tujuan penelitian sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui pengaruh diameter pipa penghantar pada debit aliran masuk ke pompa hidram.

2. Untuk mengetahui pengaruh perubahan diameter pada debit lemparan keluar .

D. Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat diantaranya sebagai berikut :

1) Air dapat di jadikan sumber tanaga air dalam membuat teknologi yang ramah lingkungan.

.

2) Dapat menghasilkan penelitian yang dapat membantu masyarakat mendapatkan air bersih tanpa aliran listrik.

E. Batasan Masalah

Untuk menciptakan pengetahuan dalam perkembangan dalam menciptakan air pada masyarakat maka dilakukan penelitian yang dilakukan dilapangan perlu ditetapkan batasan masalah. Batasan masalah yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1) Penelitian ini bersifat eksperimental dengan metode uji coba .

2) Penelitian ini menggunakan aliran tertutup dengan diameter pipa tertentu

3) Hanya mengamati debit aliran masuk sebelum terjadi aliran balik . 3) Hanya mengamati hasil di inginkan debit yang masuk dan aliran keluar F. Sistematika Penulisan.

Sistematika laporan ini terdiri dari lima bab, dimana masing- masing bab membahas masalah tersendiri diantaranya sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisa BAB II TINJUAN PUSTAKA

Menguraikan tinjauan mengenai permasalahan yang akan menjadi bahan penelitian dalam penulisan tugas akhir pada suatu wilayah

tertentu. Dimana dalam hal ini mencakup teori-teori beserta formula yang berkaitan langsung dengan penelitian yang akan dilakukan.

BAB III METODE PENELITIAN

Merupakan gambaran umum mengenai lokasi penelitian, peralatan penelitian serta metode penelitian yang akan digunakan.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi hasil kajian dari judul penelitian tugas akhir secara mendetail dan terperinci. Diantaranya pengaruh penampang diameter saluran pipa input dan auotput pada pompa hidram yang baik dan perhitungan diameter pada saluran tersebut.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran setelah melakukan penelitian tugas akhir.

.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Teknologi dan ruang lingkup

Pompa hidram merupakan suatu alat yang digunakan untuk menaikkan air dari tempat rendah ke tempat yang lebih tinggi secara automatik dengan energy yang berasal dari air itu sendiri (Hanafie dan De Longh, 1979). Di desa Bissoloro merupakan daerah yang susah mendapatkan air. Karena desa tersebut memiliki ketinggian yang cukup jauh dari mata air, maka dari itu kami akan menerapkan penelitian kami, dan akan membantu masyarakat yang susah mendapatkan air bersih.

B. Penelitian sebelumnya

Penelitian sebelumnya yang pernah di lakukan yaitu :

pengaruh panjang lintasan air tehadap kinerja pompa hidram yang di teliti oleh ; M.Yahya Alfarizi dan Indra Herlambang Siregar (Fakultas Teknik, Universitas Surabaya) tahun 2015. Dan kali ini kami akan mengangkat lebih dari penelitian sebelumnya. Maka dari itu kami akan meneliti tentang penelitian yang belum dilakukan pada penelitian sebelumnya. Yaitu tentang pengaruh perubahan diameter pipa penghantar pada pompa hidram. Yang dilaksanakan simulasi

penelitian ini dilakukan di samping gedung menara Iqra Universitas Muhammadiyah Makassar.

a. Pompa Hidram

Sejarah Pompa Hidram Pompa hidram pertama kali dibuat oleh John Whitehurst seorang peneliti asal Inggris pada tahun 1772.

Pompa hidram buatan Whitehurst masih berupa hidram manual, di mana katup limbah masih digerakkan secara manual. Pompa ini pertama kali digunakan untuk menaikkan air sampai ketinggian 4,9 meter (16kaki). Pada tahun 1783, Whitehusrt memasang pompa sejenis ini di Irlandia untuk keperluan air bersih sehari - hari. Pompa hidram otomatis pertama kali dibuat oleh seorang ilmuwan Prancis bernama Joseph Michel Montgolfier pada tahun 1796. Desain pompa buatan Montgolfier sudah menggunakan 2 buah katup (waste valve dan delivery valve) yang bergerak secara bergantian. Pompa ini kemudian digunakan untuk menaikkan air untuk sebuah pabrik kertas di daerah Voiron. Satu tahun kemudian, Josiah Easton mengembangkan hidram hingga menjadi usaha hidram terbaik dalam penyediaan air bersih untuk keperluan rumah tangga, peternakan dan masyarakat desa. Pada tahun 1929, usaha Eastons ini dibeli oleh Green and Carter, yang kemudian meneruskan manu faktur ram tersebut. Di Benua Amerika, hak paten hidram pertama kali di pegang oleh J.Cernau dan SS Hallet, di New York. Pompa tersebut sebagian besar digunakan didaerah pertanian dan peternakan.

Pompa hidram adalah suatu alat untuk mengaliri air dari tempat yang rendah ke tempat yang tinggi secara kontinyu dengan menggunakan energi pontesial sumber energi yang akan dialirkann sebagai daya penggerak tanpa menggunakan sumber energi luar. Karena itu, pompa hidram atau di sebut juga sebagai pompa hidrolid cram atau motor cless pump (Hanafie dan De longh, 1979). Beragam penelitian pernah dilakukan untuk mengkaji performa dari pompa ini pada tahun 2008, S. Iman Wahyudi dan Fauzi Facruddin melakukan penelitian untuk mencari korelasi tekanan dan debit air pompa hidram

b. Komponen utama pompa hidram dan fungsinya

Beberapa komponen utama sebuah pompa hidram dijelaskan pada uraian di bawah ini ;

1.Katup Limbah (Waste Valve )

Katup limbah merupakan salah satu komponem terpenting pompa hidram, oleh sebabnya itu katub limbah harus dirancang dengan baik sehingga berat dan gerakan dapat disesuiakan. Katub limbah sendiri berfungsi untuk menggubah energi kenetik fluida yang mengalir melalui pipa pemasukan menjadi energi tekanan dinamis fluida yang akan menaikan fluida kerja menuju pada tabung pipa.

Beberapa desain katup limbah yang sering digunakan diantaranya:

(a) ( b)

( c )

Gambar 1

a) Katup kerdam sederhana, b) Katup kerdam berpegas,

c) Katup karet lentur katup karet lentur.

(sumber Hanafie,j De longh,H.1979, teknologi pompa hidrolic pusat teknologi pembangunan institut teknologi bandung, bandung)

Adapun bagian – bagian sebuah katup limbah dapat dilihat dari gambar Dibawah;

Gambar

Keterangan gambar (2)

1) Karet katup 4) Plat Katup

2) Mur penahan katup 5) Mur pengikat katup 3) Tangkai katup

2. Katup Penghantar (Delivery Valve

)

Katup penghantar adalah sebuah katup satu arah yang berfungsi untuk menghantarkan air dari badan hidram menuju tabung untuk selanjutnya dinaikkan menuju tangkih penampungan. Katup penghantar harus agar air yang telah masuk ke dalam tabung udara tidak dapat kembali lagi ke dalam badan hidram. Katup penghantar harus mempunyai lubang besar sehingga memungkinkan air yang di pompa memasuki ruang udara tanpa hambatan pada aliran (Hanafie dan De longh, 1979 ).

3. Tabung Udara (Air Chamber)

Tabung udara harus dibat dengan perhitungan yang tepat, karena tabung udara digunakan untuk memamfaatkan udara di dalamnya dan untuk menahan tekanan dari siklus ram. Selain itu, dengan adanya tabung udara memungkinkan air melewati pipa penghantar secara kontinyu. Jika tabung udara panuh terisi air, tabung udara akan bergetar hebat, dapat menyebabkan tabung udara pecah. Jika terjadi kasus demikian,ram harus segera dihentikan . pendapat dari beberapa ahli untuk menghindari hal – hal di atas, volume tabung udara harus dibuat sama dengan volume dari pipa penghantar.

4. Katup Udara (Air Valve)

Udara dalam tabung udara, secara perlahan–lahan akan ikut terbawa ke dalam pipa penghantar karena pengaruh turbules air.

Akibatnya, udara dalam pipa perlu disesuikan sehingga hanya mengeluarkan semprotan air yang kecil setiap kali langkah kompresi. Jika katup udara terlalu besar, udara yang masuk akan terlampau banyak dan ram hanya akan memompa udara.namun jika katup udara kurang besar, udarayang masuk terlampau sedikit, ram akan bergetar hebat, memungkinkan tabung udara pecah. Oleh karena itu, katup udara harus memiliki ukuran

5. Pipa Masuk (Driven Pipe)

Pipa masuk adalah bagian yang sangat penting dari sebuah pompa hidram. Dimensi pipa masuk harus diperhitungkan dengan cermat, karena sebuah pipa masuk harus dapat menahan tekanan tinggi yang disebabkan oleh menutupnya katup limbah secara tiba-tiba. Untuk menentukan panjang sebuah pipa masuk bias digunakan referensi yang telah tersedia seperti di bawah ini ;

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

L = 900 H/(N2*D) (Rusia) L = 150 < L/D < 1000 (Calvert) Dengan :

L = Panjang pipa masuk H = Head supply

h = Head output

D = Diameter pipa masuk

N = Jumlah ketukan katup limbah per menit

Menurut beberapa penelitian yang telah dilakukan, referensi perhitungan panjang pipa masuk oleh Calvert memberikan hasil yang lebih baik.

Sistem operasi pompa hidram

Berdasarkan posisi katup limbah dan variasi kecepatan fluida terhadap waktu, sistem operasi sebuah pompa hidram dapat dibagi menjadi 4 periode,seperti yang digambarkan pada diagram di bawah ini:

Gambar 3 perubahan percepatan terhadap waktu pada pompa hidram masuk.

A. Katup limbah terbuka dan air mulai mengalir melalui pipa masuk, memenuhi badan hidram dan keluar melalui katup limbah. Karena penggaruh ketinggian supply tank, air yang mengalir tersebut mengalami percepatan sampai kecepatan mencapai Vo. Posisi delivery valve masih tertutup. Pada kondisi awal seperti ini, tidak ada tekanan dalam tabung udara dan belum ada air yang keluar melalui delivery pipe.

Gambar 4 skema pompa hidram pada kondisi A Keterangan: a. pipa pemasukan,

b. katup buang, c. katup hantar, d. pipa discharge,

e. budara pada tabung

.

B. Air telah memenuhi badan hidram, ketika tekanan air telah mencapai nilai tertentu, katup limbah mulai menutup. Pada pompa hidram yang baik, proses menutupnya katup limbah terjadi sangat cepat.

Gambar 5. Katup skema pompa hidram pada kondisi B.

C. Katup limbah masih tertutup. Penutupan katup yang dengan tiba-tiba tersebut menciptakan tekanan yang sangat besar dan melebihi tekanan statis pipa masuk. Kemudian dengan cepat katup penghantar terbuka , sebagian air terpompa masuk ke tabung udara. Udara pada tabung udara mulai mengembang untuk menyeimbangkan tekanan dan mendorong air keluar melalui delivery pipe.

Gambar 6. skema pompa hidram pada kondisi c .

D. Katup penghantar tertutup. Tekanan di dekat katup penghantar masih lebih besar dari pada tekanan statis pipa masuk, sehingga aliran berbalik arah dari bodi hidram menuju supply tank Peristiwa inilah yang disebut dengan recoil Recoil menyebabkan terjadinya kevakuman pada bodi hidram, yang mengakibatkan masuknya sejumlah udara dari luar masuk ke bodi hidram melalui katup pernapasan (air valve).

Tekanan di sisi bawah katup limbah juga berkurang, dan juga karena berat katup limbah itu sendiri, maka katup limbah kembali terbuka.

Tekanan air pada pipa kembali ke tekanan statis sebelum siklus berikutnya terjadi lagi.

Gambar 7. skema pompa hidram pada kondisi D secara sederhana bentuk ideal dari tekanan dan kecepatan aliran.

pada ujung pipa pemasukan dan kedudukan katup limbah selama satu siklus kerja pompa hidram terjadi dalam lima periode yaitu:

periode 1. Akhir siklus yang sebelumnya, kecepatan air melalui ram mulai bertambah, air melalui katup limbah yang sedang terbuka timbul tekanan negatif yang kecil dalam ram.

Periode 2. Aliran bertambah sampai maksimum melalui katup imbah yang terbuka dan tekanan dalm pipa-pipa masuk juga bertambah secara bertahap.

Periode 3. Katup limbah mulai menutup dengan demikan menyebabkan naiknya tekanan dalam ram. Kecepatan aliaran dalam pipa pemasukan telah mencapai maksimum.

Periode 4. Katup limbah tertutup, menyebabkan terjadinya water hammer yang mendorong air melalui katup penghantar. Kecepatan dalam pipa pemasukan berkurang dengan cepat.

Periode 5. Denyut tekanan terpukul kedalam pipa pemasukan,

menyebabkan timbulnya hisapan kecil dalam ram. Katup limbah terbuka karena hisapan dan beban dari katup limbah. Air mulai mengalir lagi melalui katup limbah dan siklus hidraulik ram terulang lagi.

Skema Pompa Hidram

Gambar 8. diagram satu siklus kerja pompa hidram panjang pipa 8 meter

KLEP/KATUP PEMBUANGAN PIPA INPUT

VALVE

KRAN OUTPUT

DOBLE DRAG WATER MUR

SHOCK DRAG DALAM SHOCK DRAG LUAR

WATER MUR WATER MUR

STOP KRAN DATUM

Gambar.3 Simulasi ketiga pompa hidram variasi panjang pipa 12 meter

SUMBER AIR

WATER MUR

TABUNG PRESSURE

OPOR SHOCK DOP

1

c. Aliran Saluran Tertutup

Jenis-jenis Aliran

Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkarang yang digunakan untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh (Triatmojo 1996 ). Fluida yang di alirkan melalui pipa bisa berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer. Apabila zat cair di dalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka atau karena tekanan di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer (zat cair di dalam pipa tidak penuh).

Perbedaan mendasar antara aliran pada saluran terbuka dan aliran pada pipa adalah adanya permukaan yang bebas yang (hampir selalu) berupa udara pada saluran terbuka. Jadi seandainya pada pipa alirannya tidak penuh sehingga masih ada rongga yang berisi udara maka sifat dan karakteristik alirannya sama dengan aliran pada saluran terbuka (Kodoatie,2002). Misalnya aliran air pada gorong-gorong. Pada kondisi saluran penuh air, desainnya harus mengikuti kaidah aliran pada pipa, namun bila mana aliran air pada gorong gorong didesain tidak penuh maka sifat alirannya adalah sama dengan aliran pada saluran terbuka.

Perbedaan yang lainnya adalah saluran terbuka mempunyai kedalaman air (y), sedangkan pada pipa kedalam air tersebut ditransformasikan berupa (P/y).

Zat cair riil didefinisikan sebagi zat yang mempunyai kekentalan, berbeda dengan zat air ideal yang tidak mempunyai kekentalan.

Kekentalan disebabkan karena adanya sifat kohesi antara partikel zat cair.

Karena adanya kekentalan zat cair maka terjadi perbedaan kecepatan partikel dalam medan aliran. Partikel zat cair yang berdampingan dengan dinding batas akan diam (kecepatan nol) sedang yang terletak pada suatu jarak tertentu dari dinding akan bergerak. Perubahan kecepatan tersebut merupakan fungsi jarak dari dinding batas. Aliran zat cair riil disebut juga aliran viskos.

Aliran viskos adalah aliran zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas). Viskositas terjadi pada temperature tertentu. Kekentalan adalah sifat zat cair yang dapat menyebabkan terjadinya tegangan geser pada waktu bergerak. Tegangan geser ini akan mengubah sebagian energi aliran dalam bentuk energi lain seperti panas, suara, dan sebagainya. Perubahan bentuk energi tersebut menyebabkan terjadinya kehilangan energi.

Aliran viskos dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam yaitu aliran laminer dan turbulen. Dalam aliran laminer partikel-partikel zat cair bergerak teratur mengikuti lintasan yang saling sejajar. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil dan atau kekentalan besar. Apabila pengaruh kekentalan (viskositas) adalah cukup dominan sehingga partikel-partikel zat cair bergerak secara teratur menurut lintasan lurus maka aliran disebut laminar. Aliran laminar terjadi apabila kekentalan besar dan kecepatan

aliran kecil. Dengan berkurangnya pengaruh kekentalan atau bertambahnya kecepatan maka aliran akan berubah dari laminar menjadi turbulen. Pada aliran turbulen partikel-partikel zat cair bergerak secara tidak teratur

d. Fluida

Zat dikenal dalam 3 bentuk yaitu; padat, cair atau gas. Apabila benda berada dalam bentuk cair atau gas, benda tersebut dikenal sebagai fluida. Sifat-sifat umum dari semua fluida ialah bahwa ia harus dibatasi dengan dinding kedap supaya tetap dalam bentuknya yang semula. Fluida secara khusus di definisikan sebagai zat yang berdeformasi terus menerus selama dipengaruhi suatu tegangan geser. Sebuah tegangan geser terbentuk apabila sebuah gaya tangensial bekerja pada sebuah permukaan.Apabila benda-benda padat biasanya seperti baja atau logam- logam lainnya dikenai oleh suatu tegangan geser, mula-mula benda itu akan berdeformasi (biasanya sangat kecil), tetapi tidak akan terus menerus berdeformasi (mengalir).

e. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida

Penentuan kecepatan di sejumlah titik pada suatu penampang memungkinkan untuk membantu dalam menentukan besarnya kapasitas aliran sehingga pengukuran kecepatan merupakan fase yang sangat penting dalam menganalisa suatu aliran fluida. Kecepatan dapat diperoleh dengan melakukan pengukuran terhadap waktu yang dibutuhkan suatu

partikel yang dikenali untuk bergerak sepanjang jarak yang telah ditentukan. Besarnya kecepatan aliran fluida pada suatu pipa mendekati nol pada dinding pipa dan mencapai maksimum pada tengah-tengah pipa.

Kecepatan biasanya sudah cukup untuk menempatkan kekeliruan yang tidak serius dalam masalah aliran fluida sehingga penggunaan kecepatan sesungguhnya adalah pada penampang aliran. Bentuk kecepatan yang digunakan pada aliran fluida umumnya menunjukkan kecepatan yang sebenarnya jika tidak ada keterangan lain yang disebutkan.

Gambar 9. profil kecepatan pada saluran tertutup

Gambar 10. profil kecepatan pada saluran terbuka

Besarnya kecepatan akan mempengaruhi besarnya fluida yang mengalir dalam suatu pipa. Jumlah dari aliran fluida mungkin dinyatakan

sebagai volume, berat atau massa fluida dengan masing-masing laju aliran ditunjukkan sebagai laju aliran volume (m3/s),laju aliran berat (N/s) dan laju aliran massa (kg/s).

Kapasitas aliran (Q) untuk fluida yang incompressible, yaitu:

Q = A . v………...(1) Dimana :

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

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

Laju aliran berat fluida (W), dirumuskan sebagai :

W = . A . γ………..……( 2 ) Dimana :

W = laju aliran berat fluida (N/s) γ = berat jenis fluida (N/m3)

Laju aliran fluida massa (M), dinyatakan sebagai :

M = . A . ρ………..……( 3 ) Dimana :

M = laju aliran massa fluida (kg/s) ρ = massa jenis fluida (kg/m3) .

f. Tekanan pada fluida

Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, di mana gaya Fdipahami bekerja tegak lurus terhadap permukaan A:

tekanan = P = ……….( 4 )

Keterangan : P = Tekanan F = Gaya

A = Luas Permukaan

Satuan SI untuk tekanan adalah N/m2 Satuan ini mempunyai nama resmi pascal (Pa).Karena Pa sangat kecil, satuan tekanan sering dinyatakan dengan Mpa atau bar dimana 1 Mpa = 106Pa atau 1bar = 10 Pa

g. Gerak fluida dan laju aliran

Dua jenis aliran utama pada fluida yaitu lurus atau laminar dan aliran turbulen. Aliran lurus atau laminar adalah jika aliran tersebut mulus, yaitu lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama lain dengan mulus. Sedangkan aliran turbulen ditandai dengan lingkaran-lingkaran tak menentu, kecil dan menyerupai pusaran yang disebut sebagai arus eddy.

Laju aliran massa didefinisikan sebagai massa Δmdari fluida yang melewati titik tertentu persatuan waktu Δt; laju aliran massa = Δm/Δt. Pada gambar .13 volume fluida yang melewati titik 1 (yaitu, melalui luasA1) dalam waktu Δtadalah A1Δl1, di mana Δl1adalah jarak yang dilalui fluida dalam waktu Δt. Karena kecepatan fluida yang melewati titik 1 adalah v1=

Δl1/Δt, laju aliran massa Δm/Δt melalui luas A1 adalah

=

^∆

∆ =

^∆

∆ =

……….……( )

Gambar 11. aliran fluida melalui pipa yang diameter berubah ubah . Di mana ; ∆ = ∆ 1 adalah volume dengan massa = ∆ adalah massa jenis fluida. Dengan cara yang sama, pada titik 2 (melalui luas A2),laju alir adalah Karena tidak ada aliran fluida yang masuk atau keluar dari sisi-sisi, laju aliran melalui dan harus sama.

Dengan demikian, karena:

∆

∆

=

^∆_∆

………(

⁶

)

Maka

………(

⁷

)

Persamaan ini disebut persamaan kontinuitas. Jika fluida tersebut tidak dapat ditekan (ρ tidak berubah terhadap tekanan), yang merupakan pendekatan yang baik untuk zat cair dalam sebagian besar kondisi (dan kadang-kadang juga untuk gas), maka

= (

p = kontan

)

………..( 8 ) Persamaan ini menyatakan bahwa di mana luas penampang lintang besar, kecepatan kecil, dan di mana luas penampang kecil, kecepatan

besar. Untuk mendapatkan kalor yang maksimal maka luas penampang dibuat besar dan debit air yang digunakan kecil.

h. Aliran laminar dan turbulen

Aliran fluida yang mengalir di dalam pipa dapat di klasifikasikan ke dalam dua tipe aliran yaitu “laminar” dan “turbulen”. Aliran dikatakan laminar jika partikel-partikel fluida yang bergerak mengikuti garis lurus yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-ratanya saja yang mengikuti sumbu pipa. Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa koefisien gesekan untuk pipa silindris merupakan fungsi dari bilangan Reynold (Re).

Besarnya Reynold (Re), dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

Re = _μ ………( 9 )

Dimana :

ρ = massa jenis fluida (kg/m3) d= diameter dalam pipa (m)

v = kecepatan aliran rata-rata fluida (m/s) μ = viskositas dinamik fluida (Pa.s)

i. Kerugian head (head losses)

A. Kerugian Head Mayor

Aliran fluida yang melalui pipa akan selalu mengalami kerugian head. Hal ini disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan

dinding pipa atau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida (kerugian kecil). Kerugian head akibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan salah satu dari dua rumus berikut, yaitu :

1.Persamaan Darcy – Weisbach, yaitu :

hf = f ………..………( 10 )

d = diameter dalam pipa (m)

v = kecepatan aliran rata-rata fluida (m/s) μ = viskositas dinamik fluida (Pa.s)

Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida

merupakan viskositas kinematik (μ) maka bilangan Reynold, dapat juga dinyatakan :

L= panjang pipa (m)

v= kecepatan aliran rata-rata fluida dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi (m/ s2)

2. Persamaan Hazen – Williams

Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head dalam pipa yang relatif sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air minum.

Bentuk umum persamaan Hazen – Williams, yaitu

hf = _{. .} … … … ( 11 ) Dimana :

hf = kerugian gesekan dalam pipa (m) Q = laju aliran dalam pipa (m3/s) L = panjang pipa (m)

C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams d = diameter dalam pipa (m)

J. Persamaan empiris untuk aliran di dalam pipa

Telah diuraikan sebelumnya, bahwa permasalahan aliran fluida dalam pipa dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan Bernoulli, persamaan Darcy dan Diagram Moddy. Pengguanaan rumus empiris juga dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran.

Dalam hal ini digunakan dua model rumus yaitu persamaan Hazen – Williams dan persamaan Manning.

1.

Persamaan Hazen – Williams dengan menggunakan satuan Internasional, yaitu:

V = C . R . S……….( 12 ) Dimana :

v = kecepatan aliran (m/s)

C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams R = jari-jari hidrolik

S = slope dari gradien energi (head losses/ panjang pipa)

2. Persamaan Manning dengan satuan Internasional, yaitu:

V = ^{. ⅔}. ^/ ……….………( 13)

Dimana :

N = koefisien kekasaran pipa Manning V = kecepatan aliran fluida (m/s) 3. Persamaan Hazen – Williams

umumnya digunakan untuk menghitung head loss yang terjadi akibat gesekan (Amerika Serikat). Persamaan ini tidak dapat digunakan untuk liquid lain selain air dan digunakan khusus untuk aliran yang bersifat turbulen. Persamaan Darcy – Weisbach secara teoritis tepat digunakan

untuk semua rezim aliran dan semua jenis liquid. Persamaan Manning biasanya digunakan untuk aliran saluran terbuka (open channel flow).

K. Persamaan Energi pada Pompa Hidram

Energi yang dibangkitkan ( bisa juga disebut energi yang dibutuhkan) pada pompa hidram berasal dari energi fluida itu sendiri. Air yang mengalir melalui pipa masuk dari ketinggian H (ketinggian permukaan air dalam supply tank), mengalami percepatan. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat dari gambar berikut ini :

Gambar 12. skema instalasi pompa hidram.

Berdasarkan gambar di atas, dapat dituliskan persamaan Bernoulli sebagai berikut:

+ v

2 + + 2 + Z ………..( 14 )

P0 = tekanan pada titik 0 yaitu tekanan atmosfer pada bak pemasok air (= 0) (N/m2)

= tekanan pada katup buang (N/m²)

T A B U N G P R E S S U R E

K L E P /K A T U P P E M B U A N G A N V A L V E

K R A N O U T P U T O P O R S H O C K

D O P

D O B L E D R A G W A T E R M U R

S H O C K D R A G D A L A M S H O C K D R A G L U A R

1

= kecepatan aliran air pada titik 0 pada bak pemasok (= 0) karenadebit Konstan (m/s)

= kecepatan aliran air pada katub buang (= 0) karena aliran air terhenti seiring menutupnya katub limbah (m/s)

= ketinggian titik 0 dari datum (m)

= ketinggian pada katup buang (= 0) karena diasumsikan segaris datum, (m)

HL= headlosses( m

p

= massa jenis fluida, untuk air (1000 kg/m3) g = percepatan gravitasi (9,81m/s2)

Jika dimasukkan harga – harga yang telah ditentukan, maka persamaan Bernoulli di atas menjadi:

H – HL ……….( 15 )

Dengan HL atau Head Loss terdiri dari Major Head Loss dan Minorb Head Loss. Karena air mengalir dari supply tank yang memiliki ketinggian tertentu, maka akan timbul gaya yang disebabkan Percepatan yangdialami air, yang besarnya sama dengan hasil kali massa fluida yang mengalirdan percepatan yang dialami fluida (Hukum Newton). Seperti di bawah ini:

F = ma………..( 16 )

dengan:

F = gaya fluida yang mengalir (N) m = massa fluida yang mengalir (kg)

m = ρA……….( 17 ) L a = percepatan fluida yang mengalir (m/s²)

Ρ = massa jenis fluida untuk air (1000 kg/m³) A = luas penampang pipa masuk (m²)

L = panjang pipa masuk (m)

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Lokasi dan waktu penelitian

Penelitian dan perakitan pompa hidram (hidrolik ram pump) akan dilaksanakan di laboratorium Universitas Muhammadiyah Makassar, serta instilasi penghubung pipa input ke tabung pompa menuju kearah pipa aoutput dilaksanakan laburatorium Universitas Muhammadiyah Makassar, dengan di rencanakan waktu penelitian 3 bulan yaitu mulai bulan September sampai bulan November, di mana pada bulan pertama yakni diawal bulan September merupakan kajian literature, survey lokasi, pengambilan data topografi dan curah hujan. Pada bulan ke dua yakni bulan oktober adalah pembutan atau perakitan instalasi pompa dan perpipaan serta pengambilan data pada tahap penglolaan data.

B. Jenis Penelitian dan Sumber Data

1. Jenis penelitian yang digunakan adalah eksperimental dimana kondisi tersebut dibuat dan diatur oleh peneliti dengan mengacu pada literatur-literatur yang berkaitan dengan penelitian tersebut.

2. Pada penelitian ini akan menggunakan dua sumber data, yaitu:

a). Data primer, yaitu data yang diperoleh langsung dari simulasi model fisik di lapangan.

b). Data sekunder, yaitu data yang diperoleh dari literatur dan hasil penelitian yang sudah ada, baik yang telah dilakukan di laboratorium maupun dilakukan di tempat lain yang berkaitan dengan penelitian water hammer pada saluran tertutup.

C. Alat dan Bahan

Secara umum, alat dan bahan yang digunakan dalam menunjang penelitian adalah sebagai berikut :

1. Alat :

a. stop watch untuk mengukur waktu yang di gunakan dalam pengukuran debit aliran.

b. Gergaji besi digunakan untuk memotong pipa.

c. Meter digunakan untuk mengukur panjang pipa.

d. Kamera digital digunakan untuk merekam (dalam bent`uk foto) momen-momen yang penting dalam keseluruhan kegiatan penelitian khususnya tahap-tahap dalam proses penelitian.

e. Komputer, printer dan scanner digunakan untuk membantu dalam menganalisa data.

2. Bahan:

a). Pipa pvc diameter 1.5 inchi, Pipa pvc diameter 2 inchi, dan pipa pvc 2.5 inchi.

b). Knee diameter 1.5 inchi - 1 buah

c). Plat sambungan Pipa ukuran diameter 1.5 inchi sebanyak 6 buah d). Plat besi

e). Karet Pelapis sambungan

f). Karet Luar ban mobil bekas secukupnya g). Baut penyambung pipa 24 buah

h). Baut untuk tuas klep hidraulik panjang 1 buah

TABUNG PRESSURE 4 INCHI

KLEP/KATUP PEMBUANGAN PIPA INPUT

VALVE

KRAN OUTPUT OPOR SHOCK

DOP

DOBLE DRAG WATER MUR

SHOCK DRAG DALAM SHOCK DRAG LUAR WATER MUR

WATER MUR STOP KRAN DATUM

4

4

1

SUMBER AIR

Gambar 13.variasi diameter pipa input 8 meter

 DETAIL GAMBAR PENELITIAN

Gambar 11. Detail bagian pipa aliran masuk

Gambar 12. Detail aliran keluar

OPOR SHOCK

KRAN OUTPUT

VALVE

DOBLE DRAG

WATER MUR STOP KRAN

 DETAI DIAMETER PIPA

Gambar 13. Diameter pipa 1,5 inchi

1,5 I nc

1,5 I nc

SHOCK

DRAG DALAM

Gambar 14. Diameter pipa 2,0 inchi

2,0 Inc

1,5 Inch

SHOCK

DRAG DALAM

Gambar 15. Diameter pipa 2,5 inchi

2,5 Inc

1,5 Inch

SHOCK

DRAG DALAM

 DETAIL GAMBAR PENYAMBUNG PIPA PENGHANTAR Gambar 16. Detail Water Mur 1,5 inchi

1, 5 In c

WATER MUR

Gambar 17. Detail Water Mur 2,0 inchi

2,0 Inc

WATER MUR

Gambar 18. Detail Water Mur 2,5 inchi

2, 5 I nc

WATER MUR

D. Analisis penelitian

a. Penentuan Head Masuk (H)

Untuk penelitian ini, penentuan head masuk digunakan untuk menentukan parameter – parameter yang lain (ukuran pipa masuk,).Pada awalnya diasumsikan head masuk 1 m, tetapi dalam pengujian dilapangan harga ini berubah menjadi 1,5 m. Hal itu karena dalam pengujian di lapangan, ada tambahan ketinggian permukaan air dalam tangki water source0,5 m. Dalam pengujian harga ini menjadi parameter yang ditetapkan.

b. Penentuan Head Keluar (H)

Berdasarkan penelitian Dr. Jagdish Lal (1975), head keluar kita asumsikan sebesar 8 m. Harga ini mengacu pada hasil penelitian beliau yang menyatakan bahwa panjang pipa keluar atau head keluar berhubungan dengan efisiensi, yang juga berarti berhubungan dengan panjang pipa masuk dan head masuk. Agar efisiensi pompa hidram menjadi maksimum, maka hubungan ketiga parameter diatas dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel (1) Besar head keluar (h) berdasarkan head masuk (H) dan Diameter pipa penghantar (D)

NO Diameter (D)

(inchi) Tinggi datum (z) Tinggi lemparan debit (h)

1 1,5” 0,5 13

2 2,0” 1.0 17

3 2,5” 1.5 19

c. penentuan Diameter Pipa

Penentuan Diameter Pipa Masuk (D) Setelah diketahui panjang pipa masuk, maka dari tabel di bawah inibisa kita tentukan diameter pipa masuk (drive pipe) yang akan kita gunakan.

Tabel (2).Tabel hubungan panjang pipa masuk (L) dan diameter pipa masuk (D).

No. Diameter(Erorr bookmark not defined.10 ³m)

Panjang pipa masuk L (m)

Minimum Maksimum

1 13 2 13

2 20 3 20

3 25 4 25

4 30 4,5 30

5 40 6 40

6 50 7,5 50

7 80 12 80

8 100 12 100

Setelah mendapatkan harga dari tabel (.1), kemudian kita cek harga tersebut menggunakan metode Calvert, dimana :

150 < D L< 1000

dengan memasukkan L = 10 m dan D = 3,175 x 10-2 m pada persamaan diatas maka didapatkanL / D= 314,96. Nilai tersebut memenuhi persamaan dari metode Calvert di atas. Nilai tersebut juga sesuai jika dicek pada table.

E. Prosedur Penelitian

Prosedur ini di bagi atas 2 bagian dan akan di jelaskan sebagai berikut:

1. Prosedur Penelitian a). Studi literature

b). Membuat model penelitian dengan tinggi datum yang bervariasi dengan panjang pipa yaitu 8 meter.

c). Dilakukan pengambilan data sesuai dengan penelitian.

d). Mengamati tekanan water hammer yang terjadi.

e). Menganalisis data dengan beberapa persamaan.

f). Menyimpulkan hasil penelitian yang telah ada.

2. Prosedur Simulasi

a). Menyiapkan alat dan bahan sesuai dengan penelitian b). Pembuatan model penelitian

c). Mempersiapkan semua peralatan yang akan digunakan khususnya alat ukur kecepatan.

d). Running

No .

PANJANG PIPA(L)

DIAMETER PIPA (D)

Tingg i m (Z)Datu

Debit input dari Datum (Qi)

Tinggi tekana n (h) maksim

um

Debit Hasil (Qo)

Tekana n Water hammer (P1)

Tekan an Water hammer (P2)

m Inc cm M lt/

me nit

melt/

nit m ltr/3

mnt ltr/de

tik kg/cm² kg/cm

2

1

8.00 1.50 3.68 0.5

2 1.0

3 1.5

4

8.00 2.00 4.90 0.5

5 1.0

6 1.5

7

8.00 2.50 6.13 0.5

8 1.0

9 1.5

Table (3) presedur simulasi penelitian ,Pengamatan tekanan (P1, P2) pada saat penelitian.

F. Langkah Penelitian

1. Persiapan Pengujian diawali dengan mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan, kemudian dirakit sesuai dengan instalasi yang dibutuhkan untuk pengujian. Setelah perakitan selesai dilakukan pengecekan kebocoran pada instalasi. penelitian, dilakukan terlebih dahulu simulasi penelitian. Simulasi dalam penelitian ini meliputi

simulasi performa pompa hidram, simulasi kesesuaian alat ukur, dan simulasi metode pengambilan data.

2. Simulasi Percobaan Sebelum melakukan penelitian, dilakukan terlebih dahulu simulasi penelitian. Simulasi dalam penelitian ini meliputi simulasi performa pompa hidram, simulasi kesesuaian alat ukur, dan simulasi metode pengambilan data.

3.Pelaksanaan Pengujian Sesuai dengan tujuan penelitian kali ini, yakni untuk mengetahui fungsi sebuah diameter pipa pada pompa hidram, maka variasi yang digunakan adalah variasi diameter pipa.

G. Variabel yang diteliti

Sesuai tujuan penelitian ini di laksanakan pada daerah yang memiliki mata air yang cukup memadai dan memacu pada rancangan yang telah disetujui untuk mendapatkan data sebagai bahan kajian. Adapun variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. variable bebas a). Diameter Pipa b).Kapasitas Aliran

2. variable terikat ( variabel tidak bebas) 1. Debit output

2. Waktu .

H . Analisa Data

Data dari lapangan laboratorium diolah sebagai bahan analisa terhadap hasil studi ini, sesuai dengan tujuan dan sasaran penelitian. Data yang diolah adalah data yang relevan yang dapat mendukung dalam menganalisa hasil penelitian.

Flow chart penelitian

Analisis data

kesimpulan

selesai

Uji model dan penelitian

Pengambilan data 1. Diameter 1,5”

2. Diameter 2,0”

3. Diameter 2,5”

Hasil Pengambilan

Data Mulai

Perencanaan dan pembuatan model

pompa hidram

Alat Bahan

BAB IV

ANALISIS HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Analisis Data

1. Data Simulasi Penelitian

Pada Penelitian ini merupakan variasi experimental pengaruh diameter pipa penghantar terhadap tinggi tekan lemparan pada simulasi pompa hidram.Parameter yang diamati dalam penelitian ini terdiri dari

Data hasil pengamatan digunakan dalam pengumpulan data pada penelitian, ini adalah penelitian eksperimen, yaitu pengumpulan data dengan cara menguji atau mengukur objek yang diuji selanjutnya mencatat data data dalam penelitiaan dan kemudian di catat hasil penelitin data data yang di perlukan meliputi yaitu;

1. Tekanan pipa penghantar 2. Tinggi lemparan

3. Tekanan input 4. Tekanan output 5. Debit aliran keluar

Tabel 4. Data HasilPenelitian

Panjang Pipa

(L) Tinggi

Datum (Z)

Tinggi tekanan (h)

maksimum

Tekanan Water

hammer (P1) Tekanan Water hammer (P2)

m inc m m lt/menit lt/detik m ltr/3 mnt ltr/dtk kg/cm² kg/cm²

1 0.50 7.70 0.13 5.00 7.60 0.42 0.90 0.80

2 1.00 8.70 0.15 9.00 2.00 1.11 1.50 1.40

3 1.50 9.40 0.16 13.00 7.80 0.43 2.40 2.20

4 0.50 8.20 0.14 9.00 5.00 0.27 1.30 1.25

5 1.00 9.70 0.16 13.00 3.00 1.66 1.90 1.30

6 1.50 10.30 0.17 17.00 2.00 1.11 2.90 2.70

7 0.50 10.60 0.18 14.50 6.00 0.33 1.50 1.40

8 1.00 12.40 0.21 17.00 2.60 0.14 2.40 2.30

9 1.50 13.40 0.22 19.00 5.00 0.27 3.10 2.90

8.00 1.50 0.04

No.

Diameter Pipa

(d) Debit input dari Datum

(Qi) Debit Hasil (Qo)

8.00 2.00 0.05

8.00 2.50 0.06

Tabel 5. Hubungan antara diameter pipa dengan debit pipa penghantar.

No. Panjang pipa tinggi datum

(Z)

diameter

pipa (D) Debit input dari Datum (Qi)

m m m lt/detik

1 8.00 0.50 1.5 0.13

2 2.0 0.15

3 2.5 0.16

4 8.00 1.00 1.5 0.14

5 2.0 0.16

6 2.5 0.17

7 8.00 1.50 1.5 0.18

8 2.0 0.21

9 2.5 0.22

Gambar 1.Hubungan antara variasi diameter pipa dengan debit pipa penghantar

Pada pipa penghantar untuk diameter (d) : 0.040 m tinggi datum (Z) : 0.50 m, debit pada pipa penghantar mencapai (Q) : 0.13 liter/menit sedangkan pada ketinggian tinggi datum (Z) : 1.00 meter mencapai debit pada pipa penghantar mencapai (Q) : 0.15 ltr/menit dan pada ketinggian datum (Z) : 1.50 m. mencapai debit pada pipa penghantar mencapai (Q) :

0.13 0.15 0.16

0.14

0.16 0.17

0.18

0.21 0.22

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

1.5 2.0 2.5

debit pada pipa penghantar (Q)

Diameter pipa (d) (m)

d : 0.040 m d : 0.050 m d : 0.060 m

0.16 ltr/menit. Pada pipa penghantar diameter (d) : 0.050 m, tinggi datum (Z) : 0.50 m. Debit pada pipa penghantar mencapai (Q) :0.14 ltr./menit sedangkan pada ketinggian tinggi datum (Z) : 1.0 m debit pada pipa penghantar mencapai (Q) : 0.16 ltr./menit dan pada ketinggian datum (Z) : 1.50 m mencapai debit pada pipa penghantar mencapai (Q): 0.17 ltr/menit dan Pada pipa penghantar d : 0.060 m tinggi datum(Z): 0.50 m debit pada pipa penghantar mencapai (Q): 0.18 ltr/menit sedangkan pada ketinggian tinggi datum (Z): 1.00 m mencapai debit pada pipa penghantar mencapai (Q): 0.21 ltr/menit dan pada ketinggian datum (Z): 1.50 m mencapai debit pada pipa penghantar mencapai (Q): 0.22 ltr/menit .Kesimpulan pada grafik di atas bahwa perubahan tekanan water hammer tergantung dari tinggi datum (Z).

Table 6. Hubungan antara diameter pipa dengan tekanan water hammer masuk (p1).

No. Panjang pipa (L) tinggi datum

(Z)

diameter

pipa (D) Tekanan Water hammer (P1)

m m m kg/cm²

1 8.00 0.50 1.5 0.90

2 2.0 1.50

3 2.5 2.40

4 8.00 1.00 1.5 1.30

5 2.0 1.90

6 2.5 2.90

7 8.00 1.50 1.5 1.50

8 2.0 2.40

9 2.5 3.10

Gambar 2.Hubungan antara diameter pipa dan tekanan water hammer masuk (p1) .

Pada gambar gambar diatas bahwa hubungan antara diameter pipa dan tekanan water hammer masuk, jadi pada pipa penghantar diameter d : 0.040 m pada tekanan water hammer (p1): 0.90 kg/cm²dan tinggi lemparan debit maksimal (h): 5 m dari permukaan tanan ,sedangkan pada tekanan water hammer (p1): 1.50 kg/cm²tekanan tinggi lemparan mencapai (h): 9 m dan pada tekanan water hammer (p1): 2.90 kg/cm²antara diameter pipa, sedangkan pada diameter pipa d : 0.050 m dengan tekanan water hammer (p1): 1.30 kg/cm² antara diameter pipa sedangkan pada tekanan water hammer (p1): 1.90 kg/cm² antara diameter pipa dan pada tekanan water hammer (p1): 2.90 kg/cm²antara diameter pipa dan pada pipa diameter (d): 0.060 m terjadi tekanan water hammer (p1): 1.50 kg/cm²antara diameter pipa sedangkan tekanan water hammer (p1): 2.40 kg/cm² antara diameter pipa pada tekanan water

0.90

1.50

2.40

1.30

1.90

2.90

1.50

2.40

3.10

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

1.5 2.0 2.5

tekanan water hammer (p1)

diameter pipa (d) (m)

d : 0.040 m d : 0 .050 m d : 0.060 m

hammer (p1): 3.10kg/ cm²,bahwa pada tekanan water hammer dan tekanan lemparan di pengaruhi oleh tergantung pada tinggi penampungan aliran atau tinggi datum (Z) pada pompa hidram.

Tabel 7. Hubungan antara tinggi lemparan dan debit tekanan water hammer keluar (p2).

No. Panjang pipa (L) tinggi datum

(Z)

diameter

pipa (D) Tekanan Water hammer (P2)

m inc m kg/cm²

1 8.00 0.50

1.5 0.80

2 2.0 1.40

3 2.5 2.20

4 8.00 1.00

1.5 1.25

5 2.0 1.50

6 2.5 2.70

7 8.00 1.50

1.5 1.40

8 2.0 2.30

9 2.5 2.90

Gambar 3.Hubungan antara tinggi lemparan dan tekanan water hammer pada debit keluar (p2).

0.80

1.40

2.20

1.25 1.50

2.70

1.40

2.30

2.90

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

1.5 2.0 2.5

tekanan water hammer (p2)

diameter pipa (d) (m)

d : 0.040 m d : 0.050 m d : 0.060 m

Pada gambar gambar diatas bahwa hubungan antara tekanan tinggi lemparan dan tekanan water hammer debit keluar, jadi pada pipa penghantar diameter d : 0.040 m pada tekanan water hammer (p2): 0.80 kg/cm² tinggi lemparannya maksimal (h): 5 m dari permukaan tanan ,sedangkan pada tekanan water hammer (p2): 1.40 kg/cm²tekanan tinggi lemparan mencapai (h): 9 m dan pada tekanan water hammer (p2): 2.20 kg/cm² mencapai tekanan tinggi lemparan (h): 13 m , sedangkan pada diameter pipa d : 0.050 m dengan tekanan water hammer (p2):1.25 kg/cm²mencapai tinggi tekanan lemparan setinggi (h): 9 m sedangkan pada tekanan water hammer (p2): 1.30 kg/cm²mencapai tinggi lemparan (h): 13 m dan pada tekanan water hammer (p2): 2.70 kg/cm² terjadi ketinggian (h) 17 meter dan pada pipa diameter d : 0.060 m terjadi tekanan water hammer (p2): 1.40 kg/cm² dengan ketingian tekanan lemparan (h): 14.5 m sedangkan tekanan water hammer (p2): 2.30 kg/cm²mencapai ketinggian (h): 17 m dan pada tekanan water hammer (p2): 2.90 kg/ cm^2. Bahwa pada tekanan water hammer dan tekanan lemparan di pengaruhi oleh tergantung pada tinggi penampungan aliran atau tinggi datum (Z) pada pompa hidram.

Tabel 10. Hubungan tinggi datum dengan tekanan tinggi lemparan .

No. Panjang pipa (L)

tinggi datum

(Z)

diameter

pipa (D) TinggiTekanan lemparan (h)

m inc m kg/cm²

1 8.00 0.50 1.5 5.00

2 2.0 9.00

3 2.5 14.50

4 8.00 1.00 1.5 9.00

5 2.0 13.00

6 2.5 17.00

7 8.00 1.50 1.5 13.00

8 2.0 17.00

9 2.5 19.00

Gambar 8 .Hubungan tinggi datum dengan tinggi tekanan lemparan

Pada grafik diatas menjelaskan bahwa hubungan tinggi lemparan dan tinggi datum ,jadi pipa diameter d : 0.040 m pada ketinggian variasi datum (Z): 0.50 m terjadi ketinggian lemparan (h): 5 m,sedangkan pada

5.00

9.00

14.50

9.00

13.00

17.00

13.00

17.00

19.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

1.5 2.0 2.5

tinggi tekanan lemparan (h)

Diameter pipa (d) (m)

d : 0.040 m d : 0.050 m d : 0.060 m

tinggian datum (Z): 1.0 m terjadi ketinggian lemparan (h): 9 m dan pada tinggian datum (Z): 1.50 m tekanan lemparan maksimal (h): 13 m , pada pipa diameter (d):0.050 m dengan tinggi datum (Z): 0.50 m tinggi tekanan lemparan (h): 9 m ,sedangkan pada tinggi datum (Z): 1.0 m tinggi tekanan lemparan mencapai (h): 13 m dan pada ketinggian datum (Z): 1.50 m ketinggian lemparan mencapai (h): 17 m, dan pada diameter d : 0.060 m dengan ketinggian datum (Z): 0.50 m dengan tinggi lemparan (h): 14.50 m sedangkan pada ketinggian datum (Z): 1.0 m mencapai tinggi lemparan (h): 17 m dan pada datum (Z): 1.50 m mencapai ketinggian lemparan (h):

19 m ,jadi bahwa pada tekanan tinggi lemparan di pengaruhi oleh variasi tinggi datum (Z) semakin tinggi datum semakin tinggi lemparan pada pompa hidram.

B. Analisis dan pembahasan

1. perhitungan kecepatan aliran dengan diameter ( D ) pipa = 0, 03 m menggunakan persamaaan kontinuitas.

a . perhitungan kecepatan aliran dengan diameter 1,5 ‘’ = 0, 04 m Q = V1 . A

V1=

A = . . D²

A = .3,14 . ( 0,04 )²

= 1.060 × 10^{– 3}

V1= = _, ^,_× = 1, 378× 10^-3

= 0, 00137 cm

b . perhitungan kecepatan aliran dengan diameter 2,0 ‘’ = 0, 05 m Q = V1 . A

V1=

A = . . D²

A = .3,14 . ( 0,05 )²

= 1,884 × 10^{– 4}

V1= = _, ^,_× = 7, 43× 10^-6

= 0,000074

c . perhitungan kecepatan aliran dengan diameter 2,5 ‘’ = 0, 06 m Q = V1 . A

V1 =

A = . . D²

A = .3,14 . ( 0,06 )²

= 2, 94 × 10^{– 3}

V1 = = _{, ×}^, = 6, 36× 10^-5

= 0,000064 cm

Table 11.

No.

PANJANG PIPA

(L) DIAMETER PIPA (D)

penampangLuas

( A ) ^V1

m inc cm Cm² Cm²

1

8.00 1.50 0,03 1,060× 10^-3 0.000134

2 1,060× 10^-3 0.000141

3 1,060× 10^-3 0,000150

4

8.00 2.00 0,05 1,884× 10^-3 0,000074

5 1,884× 10^-3 0,000085

6 1,884× 10^-3 0,000090

7

8.00 2.50 0,06 2,940× 10^-3 0,000061

8 2,940× 10^-3 0,000071

9 2,940× 10^-3 0,000075

2. Mencari kecepatan VB²dengan menggunakan rumus Bernoulli Diketahui;

∆ = 0.50 L = 8 m

D = 1,5 inchi = 0,03675 A = 0 ,001

T = 26⁰c

= 0.05 = 0, 0000 Km = 0,08

Ditanyakan QB……..?

Mencari kecepatan V²dengan persamaan Bernoulli sebagai berikut Z_A+

+

_.

=

^ZB+

+

_.

+ +

Karena tekanan atmosfer di A dan B sama dan jika bak A dan B besar maka kecepatan di A dan B = 0 , maka

ZA = ZB + hm + hf

∆z = hm + hf Sedangkan,

hm = kehilangan pada lubang masuk pipa + kehilangan pada lubang keluar aliran tenggelam

hm = km . _. + _.

dengan maka memasukkan persamaan hf dan hm dengan persamaaan (darcy- weisbach) di atas maka di dapatkan ;

0.5 = _.

+

_.

+ +

_.

0.5 =

.

+

_{. ,}^, _.

0.5 = _. (0.08 + 0.001) _.

Sampai pada tahapan ini perlu dicari nilai VBdengan cara coba coba Asumsi 1 ; VB= 0 , 2 m / s

a. Kekentalan kenematik

V = 1,792. 10 1 + ( ) ^1,165

= 1,792. 10 1 + ( ) ^1,165

= 8, 74 × 10^{- 7} A =

.

= . 3,14 . [0.0367]²

=1,060 × 10 m²