i
POMPA HIDRAM LINIER 3 INCI DENGAN VARIASI
KETINGGIAN INPUT PADA PANJANG TABUNG UDARA
50 CM
SKRIPSI
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin pada Jurusan Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Oleh :
ALOYSIUS KRISNA ASKRINDA PUTRA 105214028
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
ii
THREE INCH LINEAR HYDRAULIC RAM PUMP WITH THE
VARIATION OF INPUT HEIGHT USING 50 CM LONG OF
AIR CHAMBER
THESISPresented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain Sarjana Teknik of Engineering In Mechanical Engineering Study Program
ALOYSIUS KRISNA ASKRINDA PUTRA 105214028
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015
iii
POMPA HIDRAM LINIER 3 INCI DENGAN VARIASI
KETINGGIAN INPUT PADA PANJANG TABUNG UDARA
50 CM
Disusun oleh:
ALOYSIUS KRISNA ASKRINDA PUTRA
NIM : 105214028
Tanggal : 4 Februari 2015
Telah disetujui oleh :
Yogyakarta, 4 Februari 2015
Pembimbing Utama
iv
POMPA HIDRAM LINIER 3 INCI DENGAN VARIASI
KETINGGIAN INPUT PADA PANJANG TABUNG UDARA
50 CM
Yang dipersiapkan dan disusun oleh :
Nama : ALOYSIUS KRISNA ASKRINDA PUTRA NIM : 105214028
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
`Susunan Dewan Penguji
Ketua : Wibowo Kusbandono, S.T.,M.T.
Sekretaris : Prasetyadi, S.Si.,M.Si.
Anggota : R.B. Dwiseno Wihadi, S.T, M.Si.
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, 28 Januari 2015 Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
v
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Skripsi dengan judul :
POMPA HIDRAM LINIER 3 INCI DENGAN VARIASI
KETINGGIAN INPUT PADA PANJANG TABUNG UDARA
50 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 skripsi yang sudah dipublikasikan di Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali bagian informasinya dicantumkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 4 Februari 2015
Penulis
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta :
Nama : Aloysius Krisna Askrinda Putra
Nomor Mahasiswa : 105214028
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta karya ilmiah saya yang berjudul :
POMPA HIDRAM LINIER 3 INCI DENGAN VARIASI
KETINGGIAN INPUT PADA PANJANG TABUNG UDARA
50 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.
Yogyakarta, 4 Februari 2015 Yang menyatakan
vii
INTISARI
Air merupakan kebutuhan pokok yang dibutuhkan untuk menunjang kehidupan makhluk hidup. Namun berbagai permasalahan timbul dalam masyarakat untuk mendapatkan air khususnya bagi masyarakat yang tinggal jauh dari sumber air. Pompa hidram merupakan jalan keluar yang tepat untuk menyelesaikan permasalahan dalam masyarakat. Pompa hidram bekerja menggunakan efek water hammer yang timbul karena perbedaan ketinggian hidram dengan sumber air. Penelitian ini akan mencari debit output yang dihasilkan pada setiap variasi ketinggian input apabila dilakukan variasi pada ketinggian output, berat pemberat dan panjang langkah.
Pompa hidram yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan pvc 3 inci, dengan panjang tabung udara 50 cm, ketinggian input 0,7 m, 1,2 m dan 1,7 m. Ketinggian output 4,1 m, 5,1 m dan 6,1 m. Menggunakan berat pemberat 50 gram, 100 gram dan 150 gram. Menggunakan panjang langkah 1 cm, 1,25 cm dan 1,5 cm.
Pada penelitian ini, ketinggian input mempengaruhi debit output pompa hidram, dengan menggunakan ketinggian output yang sama, berat pemberat yang sama dan panjang langkah yang sama. Pada ketinggian input 0,7 m menghasilkan debit output terbaik 8,021 l/m diperoleh pada ketinggian output 4,1 m, menggunakan berat pemberat 150 gram dan panjang langkah 1,5 cm. Pada ketinggian input 1,2 m menghasilkan debit output terbaik 12,817 l/m pada ketinggian output 4,1 m, menggunakan berat pemberat 150 gram dan panjang langkah 1,5 cm. Pada ketinggian input 1,7 m menghasilkan debit output terbaik 16,935 l/m pada ketinggian output 4,1 m, menggunakan berat pemberat 150 gram dan panjang langkah 1,5 cm.
Efisiensi terbaik pada pompa hidram ini sebesar 51,786 % diperoleh pada ketinggian input 1,7 m, dan pada ketinggian output 4,1 m. Menggunakan berat pemberat 50 gram dan menggunakan panjang langkah 1 cm.
Kata kunci : pompa hidram, ketinggian input, ketinggian output, debit output,
viii
ABSTRACT
Water is one of the main necessary in life. But there are various problems that occur, especially for people who live far away from river or spring. Hydram pump is the solution to solve this problem. Hydram pump uses the impact of water hammer that occurs because of the elevated place. This research is about to look for the best discharge result of hydram pump using the variation of input elevated place, output elevated place, load of weight and distance of step.
The hydram pump that used on this research is made of 3 inch pvc, with 50 cm long of air chamber, 0,7 m, 1,2 m and 1,7 m height of input. 4,1 m, 5,1 m and 6,1 m height of output. Used 50 gram, 100 gram and 150 gram load of weight. Used 1 cm, 1,25 cm and 1,5 cm distance of step.
In this research, proved that the elevated place of input have the impact to disharge result by using the same variation of output height, the same weight of load and also using the same distance of step. At the 0,7 m of input height , it’s best result 8,021 l/m of disharge using 4,1 m of output height, using 150 gram load of weight and using 1,5 cm distance of step. At the 1,2 m of input height, it’s best result 12,817 l/m of discharge using 4,1 m of output height, using 150 gram load of weight and using 1,5 cm distance of step. At the 1,7 m of input height, it’s best result 16,935 l/m using 4,1 m of output height, using 150 gram load of weight and using 1,5 cm distance of step.
The best efficiency of this hydram pump is 51,786 %, by using 1,7 m of input height and using 4,1 m of output height, using 50 gram load of weight and using 1 cm distance of step.
Keywords: hydram pump, height of input, height of output, discharge result, efficiency
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas lindungan dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi 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. R.B. Dwiseno Wihadi, ST, M.Si. selaku Dosen Pembimbing Skripsi
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. Orang tua yang telah memberikan dukungan materi, semangat dan doa. 7. Prasetyo Edi Wibowo, Argand Febry Wijaya, Alan Dwi Melandri dan
Ignatius Robbi selaku teman satu tim yang membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data
8. Cindy Marcia Agustine yang telah memberikan dukungan semangat dan doa.
x
9. Seluruh teman-teman Teknik Mesin khususnya Teknik Mesin Angkatan 2010 dan teman-teman saya lainnya yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu, serta
10. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini, terima kasih.
Dalam penulisan Skripsi 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 Skripsi ini memberi dan menambah informasi yang bermanfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, Januari 2015
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
SUSUNAN DEWAN PENGUJI ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI... vi
INTISARI ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar belakang ... 1 1.2. Rumusan masalah... 3 1.3. Batasan masalah ... 3 1.4. Tujuan penelitian ... 3 1.5. Manfaat penelitian ... 4
xii
2.1. Tinjauan pustaka ... 5
2.2. Landasan teori ... 5
2.3.Persamaan yang digunakan ... 14
a. Perhitungan menggunakan persamaan debit menggunakan V-notch. ... 14
b. Tekanan hidrostatis pada fluida ... 15
c. Energi potensial ... 15
d. Energi kinetik ... 15
e. Hukum Bernoulli ... 16
f. Kecepatan aliran pada suatu titik ... 16
g. Efisiensi menurut D’ Aubuisson ... 16
BAB III METODE PENELITIAN... 17
3.1. Alat penelitian ... 17
3.2. Tahap persiapan dan susunan alat ... 18
3.3. Variabel penelitian ... 19
3.4. Variasi katup limbah ... 20
3.5. Variasi berat pemberat ... 21
3.6. Perhitungan tinggi rata-rata yang diukur sensor ... 22
3.7. Perbandingan momen lengan beban terhadap lengan katup ... 26
3.8. Ketinggian input dan output ... 27
3.9. Diagram flow chart ... 28
xiii
4.1. Hasil penelitian ... 30
4.2. Pembahasan ... 39
BAB V KESIMPULAN dan SARAN ... 43
5.1. Kesimpulan ... 43
5.2. Saran ... 43
DAFTAR PUSTAKA ... 45
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Pompa hidram linier ... 6
Gambar 2. Katup limbah (waste pump)... 7
Gambar 3. Katup hantar (delivery valve) ... 8
Gambar 4. Struktur bagian pompa hidram ... 9
Gambar 5. Arah aliran fluida pada periode pertama ... 10
Gambar 6. Arah aliran fluida pada periode kedua... 10
Gambar 7. Arah aliran fluida pada periode ketiga ... 11
Gambar 8. Arah aliran fluida pada periode keempat... 12
Gambar 9. Diagram siklus kerja pompa Hidram ... 13
Gambar 10. Penampang V- notch ... 15
Gambar 11. Susunan alat penelitian ... 19
Gambar 12. Patup buang dengan panjang langkah 1 cm ... 20
Gambar 13. Katup buang dengan panjang langkah 1,25 cm ... 20
Gambar 14. Katup buang dengan panjang langkah 1,5 cm ... 21
Gambar 15. Pemberat 50 gram ... 21
xv
Gambar 17. Pemberat 150 gram ... 22
Gambar 18. Bak tampung limbah... 24
Gambar 19. Bak tampung output ... 25
Gambar 20. Ketinggian input dan ketinggian output ... 26
Gambar 21. Diagram flowchart ... 27
Gambar 22. Grafik hubungan panjang langkah dan berat pemberat terhadap debit output pada ketinggian input 0,786 m dan pada ketinggian output 4,1 m, 5,1 m, 6,1m ... 38
Gambar 23. Grafik hubungan panjang langkah dan berat pemberat terhadap debit output pada ketinggian input 1,286 m dan pada ketinggian output 4,1 m, 5,1 m, 6,1 m ... 39
Gambar 24. Grafik hubungan panjang langkah dan berat pemberat terhadap debit output, pada ketinggian input 1,786 m dan pada ketinggian output 4,1 m, 5,1 m, 6,1 m ... 41
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil penelitian pompa hidram linier pada
ketinggian input 0,786 m ... 30
Tabel 2. Hasil penelitian pompa hidram linier pada ketinggian input 1,286 m ... 31
Tabel 3. Hasil penelitian pompa hidram linier pada ketinggian input 1,786 m ... 32
Tabel 4. Hasil perhitungan pada ketinggian input 0,786 m ... 35
Tabel 5. Hasil perhitungan pada ketinggian input 1,286 m ... 36
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Untuk menunjang kehidupan makhluk hidup, banyak kebutuhan pokok yang wajib terpenuhi agar siklus kehidupan dapat berjalan dengan baik. Salah satu kebutuhan pokok bagi makhkuk 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 makhluk hidup di bumi 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 ke tempat tinggal mereka. Pada proses penggunaan pompa air,masih banyak mengalami kesulitan, antara lain tidak tersedianya sumber tenaga listrik, sulitnya mendapat bahan bakar dan mahalnya biaya operasional pompa.
Masyarakat sangat membutuhkan air, bagi pemenuhan kebutuhan sehari-hari. Akan 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 airtanpa membutuhkan sumber tenaga listrik dan bahan bakar.Pompa hidram memiliki banyak keuntungan,
pompa hidram ini dinilai merupakan jalan keluar dan solusi yang tepat untuk menyelesaikan permasalahan bagi masyarakat yang kesulitan untuk mendapat pasokan air. Pompa hidram ini tidak memerlukan sumber tenaga listrik dan juga tidak memerlukan bahan bakar dalam pengoperasiannya, pompa hidram dapat menaikkan air ke daerah yang letaknya lebih tinggi dari sumber air.
Selain itu pompa hidram merupakan alat dengan perawatan yang relatif mudah dan proses pembuatannya cukup sederhana sehingga tidak memerlukan keahlian khusus, pompa hidram juga merupakan pompa dengan instalasi yang mudah sehingga tidak memerlukan tempat yang sangat luas.
Dalam perancangan pompa hidram agar mempunyai debit output dan efisiensi yang baik di perlukan penelitian terhadap komponen - komponen utama pada pompa hidram. Banyak pompa hidram yang telah dibuat namun debit yang dikeluarkan pompa masih dirasa kurang maksimal. Kurangnya debit output yang dihasilkan oleh pompa hidram dapat dipengaruhi dari beberapa komponen yaitu: ketinggian input, ketinggian output, berat pemberat dan panjang langkah. Prinsip kerja pompa hidram linier hampir sama dengan pompa hidram pada umumnya, namun pompa hidram linier mempunyai model berbentuk linier sehingga antara pipa masuk, katub buang, katub hantar, tabung udara mempunya kedudukan yang sama atau sejajar. Hidram linier tersebut terbuat dari bahan pvc dengan diameter 3 inci. Dengan variasi panjang langkah 1 cm,
1,25 cm dan 1,5 cm. Variasi berat pemberat 50 gram, 100 gram dan 150 gram. Variasi ketinggian input 0,7 m, 1,2 m, dan 1,7 m. Variasi ketinggian output 4,1 m, 5,1 m, 6,1 m.
1.2. Rumusan masalah
Bagaimana debit output dan efisiensi pada pompa hidram linier apabila dilakukan variasi pada ketinggian input, ketinggian output, berat pemberat dan panjang langkah.
1.3. Batasan masalah
1. Pengaruh gesekan air di dalam pipa pvc diabaikan.
2. Katup hantar yang digunakan sebesar 70% dari diameter tabung udara 3inci.
3. Tabung udara yang digunakan berukuran panjang 50 cm. 4. Body pompa hidram sebesar 3 inci.
5. Panjang langkah katup limbah sebesar 1 cm, 1,25 cm, 1,5 cm. 6. Variasi ketinggian input 0,7 m, 1,2 m, dan 1,7 m.
7. Output pada pompa hidram menggunakan variasi ketinggian output 4,1 m, 5,1 m, dan 6,1 m.
8. Pemberat yang digunakan sebesar 50 gram, 100 gram dan 150 gram
1.4. Tujuan penelitian
1. Mencari debit output terbaik pompa hidram pada setiap variasi ketinggian input.
1.5. Manfaat penelitian
a. Mahasiswa mendapat pengetahuan mengenai cara membuat pompa hidram linier.
b. Mahasiswa mendapat pengetahuan secara nyata mengenai pompa hidram.
c. Mahasiswa dilatih untuk aktif berpikir kreatif dan logis dalam menyelesaikan suatu permasalahan.
d. Dapat memberikan wawasan kepada masyarakat tentang fungsi dan cara kerja hidram.
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Tinjauan pustaka
Budiyanto (2009) melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh variasi tinggi inlet (tinggi jatuh air) dan diameter inlet terhadap kapasitas Pompa Hidram. Sehingga dengan adanya variasi tinggi inlet dan diameter inlet tersebut dapat memberikan pengaruh terhadap kapasitas pada Pompa Hidram yang lebih tinggi dan menghasilkan kapasitas debit air yang lebih besar.
Muhamad Candrika (2014) melakukan penelitian dan memperoleh kesimpulan bahwa 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
2.2. Landasan teori
Pompa hidram atau singkatan dari hydraulic ram berasal dari kata hydro berarti air (cairan ), dan ram adalah hantaman, pukulan atau tekanan, Jadi pompa hidram adalah sebuah pompa yang energi atau tenaga penggeraknya berasal dari tekanan atau hantaman air yang masuk kedalam pompa melalui pipa. (Fane dkk, 2012)
Masuknya air yang berasal dari berbagai sumber air ke dalam pompa harus berjalan secara kontinyu atau terus menerus. Dalam kerjanya
alat ini, tekanan dinamik yang ditimbulkan memungkinkan air mengalir dari tinggi vertikal (head) yang rendah ke tempat yang lebih tinggi. Penggunaan hydraulic ram tidak terbatas hanya pada penyediaan air untuk kebutuhan rumah tangga, tapi juga dapat digunakan untuk pertanian, peternakan, dan perikanan darat. Karena pompa ini bekerja tanpa menggunakan bahan bakar minyak atau tanpa motor listrik.
Gambar 1. Pompa hidram linier
Prinsip kerja pompa hidram linier hampir sama dengan pompa hidram pada umumnya, namun pompa hidram linier mempunyai model berbentuk linier sehingga antara pipa masuk, katub buang, katub hantar, tabung udara mempunya kedudukan yang sama atau sejajar.
Di dalam pompa hidram, terjadi proses palu air, gejala palu air terjadi karena adanya air dari reservoir dialirkan melalui pipa yang secara tiba-tiba dihentikan oleh suatu penutupan katup limbah. Pompa hidram bekerja berdasarkan palu air. ketika suatu aliran fluida dalam pipa dihentikan secara tiba-tiba misalnya dengan menutup katup dengan cepat, air akan membentur katup dan menimbulkan tekanan yang melonjak
disertai fluktuasi tekanan di sepanjang pipa untuk beberapa saat. Sebagian gelombang tekanan tersebut akan menjadi arus balik ke arah reservoir dan ini berarti terjadi penurunan tekanan pada sistem pompa sehingga katup penghantar tertutup kembali sedangkan katup limbah membuka kembali. Akibat dari pembebasan gelombang tekanan tersebut kembali lagi arus massa air dari reservoir menuju pompa akan menekan naik katup 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. (Fane dkk, 2012)
Komponen pompa hidram
Berikut merupakan komponen utama pompa hidram linier: 1.Katup limbah (waste pump)
Gambar 2. Katup limbah (waste pump)
Katup limbah berfungsi untuk mengubah energi kinetik fluida yang ditimbulkan oleh fluida yang bergerak menjadi
energi dinamis fluida yang digunakan untuk mendorong katup hantar agar dapat terbuka dan air dapat masuk ke tabung udara.
2. Katup hantar (delivery valve)
Gambar 3. Katup hantar (delivery valve)
Katup hantar merupakan katup satu arah yang berfungsi untuk menghantarkan air dari badan hidram menuju tabung udara.
3. Tabung udara (air chamber)
Tabung udara berfungsi untuk menyimpan tekanan yang dihasilkan oleh siklus ram.
4. Lubang udara (air valve)
Lubang udara berfungsi untuk memasukkan udara ke dalam pompa hidram saat proses recoil.
5. Pipa input (driven pipe)
Pipa input merupakan pipa yang menghubungan antara bak input dengan pompa hidram.
6. Pipa output (delivery head)
Pipa output merupakan pipa tempat air keluar untuk dinaikkan ke posisi bak tampung output.
Gambar 4. Struktur bagian pompa hidram
Prinsip kerja pompa hidram
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:
1. Periode pertama.
Dapat dilihat pada Gambar 2.5, air mengisi rangkaian hidram, percepatan air mulai bertambah karena adanya beda ketinggian antara bak input air dengan hidram.
5. 3. 4. 1. 6. 2.
Gambar 5. Arah aliran fluida pada periode pertama
2. Periode kedua.
Aliran bertambah sampai maksimum melalui katup limbah yang terbuka, sehingga menyebabkan tekanan pada katup limbah, pada akhirnya katup limbah mulai bergerak menutup kemudian tertutup sepenuhnya.
Gambar 6. Arah aliran fluida pada periode kedua
Aliran air Katup limbah terbuka
3. Periode ketiga.
Tertutupnya katup limbah menimbulkan tekanan yang besar di dalam rangkaian hidram. Hal ini menyebabkan katup hantar tertekan kemudian terbuka, udara di dalam tabung udara tertekan kemudian mengembang menyebabkan air terdorong naik ke lubang output.
Gambar 7. Arah aliran fluida pada periode ketiga
4. Periode keempat.
Tekanan air didalam tabung udara meningkat menyebabkan katup hantar terdorong menutup. Tekanan di dalam pompa hidram lebih besar dari pada tekanan pada pipa input, menyebabkan aliran air berbalik menuju bak input. Hal ini disebut dengan recoil. Recoil menyebabkan tekanan vakum pada pompa hidram karena saat air berbalik menuju bak input, katup hantar dan katup limbah dalam posisi menutup, menyebabkan udara masuk ke dalam bodi pompa
air terpompa keluar
Katup limbah tertutup Katup hantar
hidram melalui lubang udara dan katup hantar terbuka karena adanya beban pemberat.
Gambar 8. Arah aliran fluida pada periode keempat
5. Periode kelima.
Air mulai mengalir lagi melalui katup limbah dan siklus hidraulik ram terulang lagi. Dalam lima periode pompa hidram bekerja dalam satu siklus, waktu yang diperlukan untuk satu siklus pompa hidram tergantung dari panjang langkah katup, tekanan hidrostatis pada bak input dan beban dari katup limbah.
Hisapan udara
Gambar 9. Diagram siklus kerja pompa Hidram
( Jahja Hanafie ,1979 )
Periode 1 : Akhir siklus yang sebelumnya, kecepatan air melalui ram bertambah, air melalui katup limbah yang sedang terbuka, timbul tekanan negatif yang kecil dalam hidram.
Periode 2 : Aliran bertambah sampai maksimum melalui katup limbah yang terbuka dan tekanan dalam pipa pemasukan juga bertambah secara bertahap.
Periode 3 : Katup limbah mulai menutup dengan demikian menyebabkan naiknya tekanan dalam hidram, kecepatan aliran dalam pipa pemasukan telah mencapai maksimum.
Periode 4 : Katup limbah tertutup, menyebabkan terjadinya palu air (water hammer) yang mendorong air melalui katup
pengantar. Kecepatan aliran pipa pemasukan berkurang dengan cepat.
Periode 5 : Denyut tekanan terpukul ke dalam pipa pemasukan, menyebabkan timbulnya hisapan kecil dalam hidram. Katup limbah terbuka karena hisapan tersebut dan juga karena beratnya sendiri. Air mulai mengalir lagi melalui katup limbah dan siklus hidram terulang kembali.
2.3. Persamaan yang digunakan
2.3.1 Perhitungan menggunakan persamaan debit menggunakan V-notch.
Dalam perhitungan debit output (q) maupun debit buang (Q), peneliti menggunakan sensor ketinggian. Dari sensor tersebut didapatkan data yang kemudian diolah menggunakan rumus debit menggunakan v-notch.
Qt =
√
⁄ (2.1)
dengan Qt adalah debit air. adalah gaya gravitasi. adalah sudut takik V-notch. adalah tinggi air dari permukaan V-notch.
Gambar 10. Penampang V- notch
Sumber: Munson, B.R, dkk, 2004, MEKANIKA FLUIDA, 1, 4, 155.
2.3.2 Tekanan hidrostatis pada fluida
Besarnya tekanan pada fluida dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
P = ρ x g x h (2.2)
Dengan P adalah tekanan fluida, ρ adalah massa jenis air, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah tinggi permukaan air. 2.3.3 Energi potensial
Energi potensial merupakan energi yang timbul pada suatu benda karena ketinggiannya. Persamaan energi potensial dapat dituliskan sebagai berikut.
Ep = m x g x h (2.3)
dengan Ep adalah energi potensial fluida, m adalah massa fluida, g adalah percepatan gravitasi, dan h adalah ketinggian permukaan fluida.
2.3.4 Energi kinetik
Energi kinetik merupakan energi yang timbul karena adanya gerakan atau aliran pada suatu benda atau fluida. Persamaan energi kinetik dapat dituliskan sebagai berikut.
dengan Ek adalah energi kinetik fluida, m adalah massa fluida, dan v adalah kecepatan fluida.
2.3.5 Hukum Bernoulli
Persamaan Bernoulli merupakan persamaan yang digunakan pada fluida yang mengalir dalam pipa. 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.
zA + PA/γ + vA2/2g = zB + PB/γ + vB2/2g (2.5) dengan z adalah elevasi (tinggi tempat), P/γ adalah tinggi tekanan, v2/2g adalah tinggi kecepatan.
2.3.6 Kecepatan aliran pada suatu titik
Kecepatan aliran pada suatu titik dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
v =√ (2.6)
dengan v adalah kecepatan aliran, adalah percepatan gravitasi, h adalah tinggi kolom udara.
2.3.7 Efisiensi menurut D’ Aubuisson:
ηA = ( ) .100% (2.7) Dengan ηA adalah efisiensi hidram menurut D’Aubuisson, q adalah debit output, Q adalah debit limbah, h adalahketinggian output ,dan H adalah ketinggian input.
17
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Alat penelitian :
Penelitan ini menggunakan hidram 3 inci dengan tabung udara 50cm, alat yang digunakan untuk pengambilan data adalah :
1. Pompa hidram
Merupakan komponen utama dalam penelitian. Pompa hidram yang digunakan adalah pompa hidram linear.
2. Pompa air
Pompa air digunakan untuk mengisi bak input agar ketersediaan air pada pompa hidram tetap tersedia.
3. Pipa pralon input
Pipa pralon input ini berguna untuk menyalurkan air dari bak input ke hidram linear. Ketersediaan air pada pompa hidram sangat bergantung pada pipa pralon 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.
5. Sensor
Sensor digunakan sebagai pengukur ketinggi permukaan air output dan air limbah, sensor ini dipakai guna mempermudah dalam pengambilan data. Sensor diletakan di bak output dan juga bak limbah.
6. 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.
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 iput dan ouput hingga persiapan netbook saat pengambilan data
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. Sensor
10. Notebook.
Gambar 11. Susunan alat penelitian
3.3. Variabel penelitian
Variabel dalam penelitian ini adalah :
1. Variabel menentukan :
a. Variasi berat pemberat : 50 gr, 100 gr, dan 150 gr. b. Variasi panjang langkah : 1 cm, 1,25 cm, 1,5 cm. c. Variasi ketinggian input yaitu : 0,7 m, 1,2 m, dan 1,7 m.
d. Variasi ketinggian output yaitu : 4,1 m; 5,1 m; dan 6,1 m. e. Panjang tabung udara 50 cm.
f. Luasan lubang katup hantar 70 % dari luas lingkaran pvc 3 inci.
2. Variabel ditentukan :
a. Debit limbah (Q) b. Debit output (q)
3.4. Variasi katup limbah
1. Panjang langkah 1 cm
Gambar 12. Katup limbah dengan panjang langkah 1 cm
2. Panjang langkah 1,25 cm
Gambar 13. Katup limbah dengan panjang langkah 1,25 cm
1 cm
3. Panjang langkah 1,5 cm
Gambar 14. Katup limbah dengan panjang langkah 1,5 cm
3.5. Variasi berat pemberat
1. Pemberat 50 gram
Gambar 15. Pemberat 50 gram
2. Pemberat 100 gram
Gambar 16. Pemberat 100 gram
3. Pemberat 150 gram
Gambar 17. Pemberat 150 gram
3.6. Perhitungan tinggi rata – rata yang diukur sensor
Tinggi rata – rata yang diukur sensor pada bak tampung limbah
(Hs limbah) =
Sebagai contoh perhitungan, ambil salah satu hasil pengambilan data pada variasi panjang langkah 1 cm, ketinggian input 0,7 m, ketinggian output 4,1 m dan berat pemberat 50 gram.
(Hs limbah) =
(Hs limbah) = 209,1 cm
(Hs lombah) = 0,2091 m
Tinggi rata – rata yang diukur sensor pada bak tampung output
Sebagai contoh perhitungan, ambil salah satu hasil pengambilan data pada variasi panjang langkah 1 cm, ketinggian input 0,7 m, ketinggian output 4,1 m dan berat pemberat 50 gram.
(Hs output) =
(Hs output) =
(Hs output) = 138,2 cm
Perhitungan ketinggian air pada V-notch bak tampung limbah
Gambar 18. Bak tampung limbah
Pada bak tampung limbah, tinggi total adalah 0,2956 m. Maka untuk mendapatkan Hv limbah digunakan persamaan:
Hv limbah = tinggi total – Hs limbah
Sebagai contoh perhitungan, tinggi rata-rata yang diukur sensor pada bak tampung limbah (Hs limbah) adalah 0,2091 m.
Hv limbah = 0,2656 m – 0,2091 m Hv limbah = 0,056 m. Hv limbah 3 cm Hs input 0,2656 m Sensor
Perhitungan ketinggian air pada V-notch bak tampung output
Gambar 19. Bak tampung output
Pada bak tampung output, tinggi total adalah 0,18 m. Maka untuk mendapatkan Hv output digunakan persamaan:
Hv output = tinggi total – Hs output
Sebagai contoh perhitungan, tinggi rata – rata yang diukur sensor pada bak tampung output (Hs output) adalah 0,1382 m.
Hv output = 0,15 m – 0,1382 m Hv output = 0,012 m.
Perhitungan debit output (q), debit limbah (Q), dan efisiensi pompa hidram ( ) dilakukan dengan mempergunakan data-data seperti
tersaji pada Tabel 4.1. Data lain yang dipergunakan yaitu :
gaya gravitasi (g) : 9,8 m/s2 sudut Ø : 60o tan Ø/2 : 0,5 Hv output 3 cm Hs output 0,15 m Sensor
3.7. Perbandingan momen lengan beban terhadap lengan katup
Persamaan momen gaya yang terjadi pada beban dan katup limbah adalah:
F1.L1 = F2. L2
Dimana F1 adalah gaya yang timbul pada katup limbah. L1 adalah jarak katup limbah ke engsel. F2 adalah gaya yang timbul pada pemberat. L2 adalah jarak pemberat ke engsel. Dari persamaan
tersebut dapat diperoleh persamaan untuk memperoleh
perbandingan panjang lengan yaitu:
3.8. Ketinggian input dan output
Gambar 20. Ketinggian input dan ketinggian output Variasi ketinggian input (H) : 0,7 m; 1,2 m; 1,7 m.
Variasi ketinggian output (h) : 4,1 m; 5,1 m; 6,1m.
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 1 detik selama 5 menit pada setiap variasi. Sehingga setiap variasi didapat data sebanyak kurang lebih 300 data. Dari perolehan data tersebut dicari nilai rata – rata.
3.9. Diagram Flow Chart
4.
Gambar 21. Diagram flow chart Pemasangan pompa hidram
Variasi langkah (1 cm, 1,25 cm, 1,5 cm)
Variasi ketinggian input (0,7 m, 1,2 m, 1,7 m)
Variasi berat pemberat ( 50 gram, 100 gram, 150 gram)
Variasi ketinggian output (4,1 m, 5,1 m, 6,1 m) Pengambilan data CEK Selesai Pengolahan data BELUM YA Uji coba BAIK TIDAK CEK
Penjelasan Diagram Flow Chart
Langkah pertama dalam proses pengambilan data adalah melakukan pemasangan pompa hidram, kemudian menetapkan variasi panjang langkah 1 cm, kemudian menetapkan ketinggian input pada ketinggian 0,7 m, kemudian menetapkan ketinggian output pada ketinggian 4,1 m, kemudian memasang berat pemberat 50 gram. Kemudian melakukan uji coba pompa hidram, apabila tidak berhasil dalam proses uji coba tersebut, maka perlu dilakukan pengecekan dimulai dari variasi langkah, ketinggian input, ketinggian output kemudian berat pemberat. Apabila proses pengujian sudah berhasil kemudian dilakukan proses pengambilan data. Setelah pengambilan data telah selesai, dilakukan penggantian berat pemberat 100 gram, kemudian dilanjutkan penggantian berat pemberat 150 gram. Setelah itu dilakukan penggantian output menjadi 5,1 m dan seterusnya dilanjutkan dengan penggantian semua variasi.
30
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 output.
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.
Tabel 1. Hasil penelitian pompa hidram linier pada ketinggian input 0,7 m No langkah (cm) beban (gr) Hs output(m) Hs limbah(m) Hv limbah(m) Hv output(m) output 4,1 1 1 50 0,138 0,209 0,056 0,012 2 1 100 0,138 0,209 0,057 0,012 3 1 150 0,138 0,208 0,057 0,012 4 1,25 50 0,131 0,201 0,064 0,019 5 1,25 100 0,131 0,198 0,067 0,019 6 1,25 150 0,132 0,190 0,075 0,018 7 1,5 50 0,127 0,202 0,064 0,023 8 1,5 100 0,126 0,200 0,066 0,024 9 1,5 150 0,125 0,196 0,070 0,025 output 5,1 10 1 50 0,140 0,206 0,059 0,010 11 1 100 0,140 0,203 0,062 0,010 12 1 150 0,139 0,202 0,063 0,011 13 1,25 50 0,139 0,202 0,064 0,011 14 1,25 100 0,140 0,200 0,065 0,010 15 1,25 150 0,140 0,193 0,073 0,010 16 1,5 50 0,133 0,202 0,063 0,017 17 1,5 100 0,134 0,200 0,066 0,016 18 1,5 150 0,134 0,196 0,070 0,016 output 6,1 19 1 50 0,144 0,212 0,053 0,006 20 1 100 0,143 0,206 0,059 0,007 21 1 150 0,145 0,206 0,059 0,005 22 1,25 50 0,141 0,202 0,064 0,009 23 1,25 100 0,141 0,197 0,068 0,009 24 1,25 150 0,141 0,193 0,072 0,009 25 1,5 50 0,140 0,204 0,062 0,010 26 1,5 100 0,141 0,202 0,063 0,009 27 1,5 150 0,141 0,199 0,067 0,009
Tabel 2. Hasil penelitian pompa hidram linier pada ketinggian input 1,2 m No langkah (cm) beban (gr) Hs output(m) Hs limbah(m) Hv limbah(m) Hv output(m) output 4,1 1 1 50 0,132 0,221 0,045 0,018 2 1 100 0,131 0,215 0,051 0,019 3 1 150 0,131 0,215 0,051 0,019 4 1,25 50 0,126 0,209 0,056 0,024 5 1,25 100 0,127 0,210 0,056 0,023 6 1,25 150 0,124 0,205 0,061 0,026 7 1,5 50 0,121 0,202 0,063 0,029 8 1,5 100 0,121 0,200 0,066 0,029 9 1,5 150 0,120 0,200 0,065 0,030 output 5,1 10 1 50 0,139 0,216 0,049 0,011 11 1 100 0,140 0,215 0,051 0,010 12 1 150 0,140 0,216 0,049 0,010 13 1,25 50 0,130 0,210 0,056 0,020 14 1,25 100 0,129 0,205 0,060 0,021 15 1,25 150 0,130 0,205 0,061 0,020 16 1,5 50 0,131 0,204 0,062 0,019 17 1,5 100 0,131 0,201 0,065 0,019 18 1,5 150 0,131 0,199 0,067 0,019 output 6,1 19 1 50 0,141 0,216 0,050 0,009 20 1 100 0,140 0,215 0,050 0,010 21 1 150 0,140 0,217 0,048 0,010 22 1,25 50 0,136 0,209 0,057 0,014 23 1,25 100 0,138 0,205 0,061 0,012 24 1,25 150 0,138 0,201 0,065 0,012 25 1,5 50 0,129 0,204 0,062 0,021 26 1,5 100 0,129 0,202 0,063 0,021 27 1,5 150 0,129 0,200 0,066 0,021
Tabel 3. Hasil penelitian pompa hidram linier pada ketinggian input 1,7 m No langkah (cm) beban (gr) Hs output(m) Hs limbah(m) Hv limbah(m) Hv output(m) output 4,1 1 1 50 0,121 0,217 0,049 0,029 2 1 100 0,121 0,215 0,050 0,029 3 1 150 0,120 0,215 0,050 0,030 4 1,25 50 0,123 0,213 0,053 0,027 5 1,25 100 0,124 0,211 0,054 0,026 6 1,25 150 0,123 0,210 0,055 0,027 7 1,5 50 0,117 0,206 0,060 0,033 8 1,5 100 0,117 0,203 0,063 0,033 9 1,5 150 0,116 0,202 0,064 0,034 output 5,1 10 1 50 0,131 0,217 0,049 0,019 11 1 100 0,131 0,215 0,050 0,019 12 1 150 0,131 0,216 0,049 0,019 13 1,25 50 0,131 0,213 0,053 0,019 14 1,25 100 0,130 0,211 0,055 0,020 15 1,25 150 0,130 0,208 0,058 0,020 16 1,5 50 0,126 0,204 0,062 0,024 17 1,5 100 0,127 0,202 0,064 0,023 18 1,5 150 0,127 0,201 0,065 0,023 output 6,1 19 1 50 0,134 0,221 0,044 0,016 20 1 100 0,134 0,221 0,045 0,016 21 1 150 0,134 0,215 0,051 0,016 22 1,25 50 0,130 0,212 0,054 0,020 23 1,25 100 0,135 0,209 0,056 0,015 24 1,25 150 0,132 0,209 0,056 0,018 25 1,5 50 0,126 0,205 0,061 0,024 26 1,5 100 0,125 0,203 0,063 0,025 27 1,5 150 0,126 0,200 0,066 0,024
Perhitungan debit limbah (Q)
Perhitungan debit buang pada percobaan pompa hidram dihitung menggunakan persamaan :
Q = √ ⁄
Sebagai contoh perhitungan, data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,7 meter dan ketinggian output 4,1 meter. (Pengambilan contoh pada Tabel 4.). Hv limbah yaitu 0,056 meter.
Q = √ ⁄
Q = √ ⁄
Q = 0,001 m3/s
Q = 61,976 l/menit
Perhitungan debit output (q)
Perhitungan debit output pada penelitian pompa hidram dihitung menggunakan persamaan :
q = √ ⁄
Sebagai contoh perhitungan, data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,7 meter dan ketinggian output 4,1 meter. (Pengambilan contoh pada Tabel 4.). Hv output yaitu 0,012 meter.
q = √ ⁄ q = √ ⁄ q = 0,0000215 m3/s q = 1,232 l/menit
Perhitungan efisiensi pompa hidram
Perhitungan efisiensi pompa hidram pada percobaan pompa hidram dihitung menggunakan persamaan :
( ) (4.3)
Sebagai contoh perhitungan, data yang dipergunakan yaitu data dengan ketinggian input 0,7 m dan ketinggian output 4,1 m. ( Pengambilan contoh pada Tabel 4.). q = 1,292 l/menit. Q = 61,976 l/menit.
( ) ( ) ( ) %
Tabel 4. Hasil perhitungan pada ketinggian input 0,7 m No langkah (cm) beban (gr) Q (l/m) q (l/m) Efisiensi D'aubuisson (%) output 4,1 1 1 50 61,975 1,292 12,202 2 1 100 63,772 1,237 11,372 3 1 150 64,197 1,289 10,871 4 1,25 50 86,159 3,886 25,791 5 1,25 100 96,379 3,842 22,911 6 1,25 150 128,223 3,754 17,000 7 1,5 50 83,357 6,804 45,100 8 1,5 100 90,811 7,461 42,438 9 1,5 150 106,458 8,021 41,874 output 5,1 10 1 50 70,451 0,834 8,693 11 1 100 79,522 0,893 8,257 12 1 150 82,441 0,975 8,688 13 1,25 50 84,711 0,932 8,088 14 1,25 100 89,840 0,895 7,333 15 1,25 150 117,238 0,723 4,556 16 1,5 50 82,511 2,921 25,421 17 1,5 100 90,004 2,716 21,773 18 1,5 150 105,149 2,508 17,319 output 6,1 19 1 50 53,848 0,231 3,798 20 1 100 70,326 0,284 3,574 21 1 150 69,924 0,152 1,923 22 1,25 50 84,167 0,710 6,394 23 1,25 100 99,736 0,571 5,064 24 1,25 150 115,811 0,719 4,726 25 1,5 50 78,517 0,808 9,062 26 1,5 100 81,984 0,729 6,773 27 1,5 150 94,761 0,703 6,552
Tabel 5. Hasil perhitungan pada ketinggian input 1,2 m No langkah (cm) beban (gr) Q (l/m) q (l/m) Efisiensi D'aubuisson (%) output 4,1 1 1 50 34,908 3,715 33,253 2 1 100 48,207 4,122 27,233 3 1 150 47,324 4,300 28,793 4 1,25 50 62,089 7,530 37,390 5 1,25 100 60,960 6,822 34,794 6 1,25 150 75,097 9,129 37,468 7 1,5 50 81,924 11,938 43,970 8 1,5 100 90,254 12,214 41,208 9 1,5 150 89,035 12,817 43,503 output 5,1 10 1 50 44,357 0,819 9,210 11 1 100 48,009 0,889 7,814 12 1 150 44,519 0,834 7,910 13 1,25 50 60,728 4,075 30,106 14 1,25 100 72,797 4,566 27,485 15 1,25 150 75,487 4,470 26,259 16 1,5 50 77,714 5,040 22,030 17 1,5 100 88,073 4,632 19,419 18 1,5 150 94,027 4,632 19,001 output 6,1 19 1 50 45,900 0,746 7,137 20 1 100 46,259 0,747 8,169 21 1 150 41,900 0,739 8,910 22 1,25 50 62,884 1,942 15,412 23 1,25 100 74,654 1,309 8,863 24 1,25 150 86,707 1,346 7,862 25 1,5 50 76,840 3,782 32,750 26 1,5 100 82,793 3,324 29,667 27 1,5 150 90,535 3,385 27,944
Tabel 6. Hasil perhitungan pada ketinggian input 1,7 m No langkah (cm) beban (gr) Q (l/m) q (l/m) Efisiensi D'aubuisson (%) output 4,1 1 1 50 43,236 10,501 51,786 2 1 100 46,236 9,617 49,964 3 1 150 46,346 9,827 50,879 4 1,25 50 52,028 11,029 38,838 5 1,25 100 56,061 11,040 33,635 6 1,25 150 58,407 10,016 34,005 7 1,5 50 71,577 16,206 44,895 8 1,5 100 81,374 16,226 40,429 9 1,5 150 83,956 16,935 40,819 output 5,1 10 1 50 42,815 3,969 25,662 11 1 100 46,891 3,913 23,301 12 1 150 44,014 3,979 25,080 13 1,25 50 52,417 4,094 21,912 14 1,25 100 57,561 4,462 21,759 15 1,25 150 66,068 4,885 20,826 16 1,5 50 76,906 7,307 25,786 17 1,5 100 84,185 7,403 22,991 18 1,5 150 86,539 7,532 22,430 output 6,1 19 1 50 33,782 1,899 24,513 20 1 100 34,929 2,256 24,047 21 1 150 48,108 2,584 18,499 22 1,25 50 54,950 2,260 29,009 23 1,25 100 61,500 1,793 12,335 24 1,25 150 61,294 2,190 19,314 25 1,5 50 73,878 5,077 31,937 26 1,5 100 80,355 4,402 31,708 27 1,5 150 90,470 5,647 26,327
4.2. Pembahasan
Gambar 22. Grafik hubungan panjang langkah dan berat pemberat terhadap debit output pada ketinggian input 0,7 m dan pada ketinggian output 4,1 m; 5,1 m; 6,1m
Gambar diatas merupakan grafik hasil debit output yang didapatkan pompa hidram dengan ketinggian input 0,7 m Debit terbaik yang diperoleh pompa hidram dengan variasi ketinggian input 0,7 m sebesar 8,021 l/m, diperoleh pada ketinggian output 4,1 m dengan pemberat 150 gram dan menggunakan panjang langkah 1,5 cm.
. Dengan ketinggian input yang sama, terdapat kecenderungan
penurunan debit output pada kenaikan ketinggian output. semakin naik ketinggian output maka debit output pompa hidram mengalami penurunan. Dalam hal ini dengan ketinggian input yang sama, energi yang ditimbulkan hidram akan sama. Sesuai dengan persamaan Bernoulli (2.5) apabila terjadi kenaikan ketinggian maka kecepatan aliran juga seharusnya
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000 1 1.25 1.5 1 1.25 1.5 1 1.25 1.5 debit output (l/m panjang langkah (cm) h 4,1 m h 5,1 m h 6,1 m
semakin besar. Adanya pemberat dan panjang langkah juga berpengaruh terhadap besarnya debit output. Pada ketinggian input 0,7 m, hasil debit output yang paling baik menggunakan berat pemberat terbesar yaitu 150 gram dan panjang langkah terbesar yaitu 1,5 cm. Beban yang berat dan panjang langkah yang jauh memungkinkan aliran fluida mengalir lebih cepat dan dapat menimbulkan tekanan yang besar saat katup limbah menutup, sehingga cukup kuat mendorong fluida masuk menuju katup hantar.
Gambar 23. Grafik hubungan panjang langkah dan berat pemberat terhadap debit output pada ketinggian input 1,2 m dan pada ketinggian output 4,1 m; 5,1 m; 6,1 m
Gambar diatas merupakan grafik hasil debit output pada
ketinggian input 1,2 m dan pada output 4,1 m; 5,1 m; 6,1 m. Dapat dilihat bahwa debit output terbaik sebesar 12,817 l/m diperoleh pada ketinggian output 4,1 m dengan menggunakan berat pemberat 150 gram dan panjang
0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 1 1.25 1.5 1 1.25 1.5 1 1.25 1.5 debit output (l/m panjang langkah (cm) h 4,1 m h 5,1 m h 6,1 m
langkah 1,5 cm. Dapat dilihat bahwa debit output yang dihasilkan pada variasi ketinggian input 1,2 m lebih besar dari pada menggunakan variasi ketinggian input 0,7 m dengan ketinggian output, berat pemberat dan panjang langkah sama. Kenaikan ketinggian input menyebabkan kecepatan aliran fluida menuju pompa hidram meningkat. Sesuai dengan persamaan 2.8 mengenai kecepatan aliran pada suatu titik, dimana h merupakan tinggi input. Kecepatan aliran pada ketinggian input 1,2 m lebih besar dari pada kecepatan aliran pada ketinggian input 0,7 m. Semakin tinggi input maka kecepatan aliran juga akan meningkat, menimbulkan tekanan yang lebih besar pada pompa hidram saat katup hantar menutup. Sesuai dengan persamaan Bernouli 2.5 dimana tekanan pada pompa hidram dipengaruhi oleh tinggi tempat dan kecepatan aliran fluida yang masuk ke pompa hidram. Dengan tingginya tekanan yang ditimbulkan maka fluida yang ditekan masuk ke dalam tabung udara juga akan semakin banyak, menyebabkan debit output yang naik.
Gambar 24. Grafik hubungan panjang langkah dan berat pemberat terhadap debit output, pada ketinggian input 1,7 m dan pada ketinggian output 4,1 m; 5,1 m; 6,1 m.
Gambar diatas merupakan grafik hasil debit output pada ketinggian
input 1,7 m dan pada ketinggian output 4,1 m; 5,1 m; 6,1 m. Dapat dilihat bahwa debit output terbesar sebesar 16,935 l/m diperoleh pada ketinggian output 4,1 m, menggunakan berat pemberat 150 gram dan panjang langkah 1,5 cm. Dari ketiga variasi ketinggian input yaitu 0,7 m; 1,2 m dan 1,7 m yang digunakan, ketinggian input 1,7 m menghasilkan debit output terbesar pada ketinggian output 4,1 m dan menggunakan berat pemberat 150 gram dan panjang langkah 1,5 cm. Hal ini sesuai dengan persamaan Bernouli (2.5) dimana ketinggian tempat dan kecepatan aliran fluida berpengaruh terhadap tekanan yang akan ditimbulkan pompa hidram.
0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 1 1.25 1.5 1 1.25 1.5 1 1.25 1.5 debit output (l/m) panjang langkah (cm) h 4,1 m h 5,1 m h 6,1 m
43
BAB V
KESIMPULAN dan SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Pada ketinggian input 0,7 m, debit output terbaik 8,021 l/m
diperoleh pada ketinggian output 4,1 m dengan menggunakan berat pemberat 150 gr dan panjang langkah 1,5 cm. Pada ketinggian input 1,2 m, debit output terbaik 12,817 l/m diperoleh pada
ketinggian output 4,1 m dengan menggunakan berat pemberat 150 gr dan panjang langkah 1,5 cm. Pada ketinggian input 1,7 m, debit output terbaik 16,935 l/m diperoleh pada ketinggian output 4,1 m dengan menggunakan berat pemberat 150 gr dan panjang langkah 1 cm
2. Efisiensi terbaik pada pompa hidram ini sebesar 51,786 %
diperoleh pada ketinggian input 1,7 m, dan pada ketinggian output 4,1 m. Menggunakan berat pemberat 50 gram dan menggunakan panjang langkah 1 cm.
5.2. Saran
1. Setelah melakukan proses pengambilan data, sebaiknya data yang sudah diperoleh langsung dilakukan pengolahan data agar apabila terjadi kesalahan dalam proses pengambilan data, maka dapat segera dilakukan pengambilan data ulang.
2. Menambah variasi ketinggian input dan ketinggian output untuk mendapat perbandingan debit output yang lebih akurat.
3. Melakukan variasi bentuk katup buang agar dapat memperoleh perbandingan data yang lebih akurat.
45
DAFTAR PUSTAKA
Budiyanto. (2009) : PENGARUH TINGGI DAN DIAMETER INLET TERHADAP KAPASITAS POMPA HIDRAM DENGAN MODEL SIMULASI PROGRAM DELPHI. Tersedia:
http://www.e-jurnal.com/2014/08/pengaruh-tinggi-dan-diameter-inlet.html
CANDRIKA, M. (2014). RANCANG BANGUN DAN PENGUKURAN
DEBIT POMPA HIDRAM PADA KETINGGIAN
PERMUKAAN SUMBER AIR 0,3 METER DENGAN
SUDUT KEMIRINGAN PIPA PENGHANTAR 00, Jurnal
Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang, 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.
Jeffery, T.D, Thomas, T.H, Smith, A.V, Glover, P.B, dan Fountain, P.D. (1992) : Hydraulic Ram Pumps A Guide to Ram Pump Water Supply System, 1, 4, 1-121, ITDG, Warwick UK.
Munson, B.R, Young, D. F, Okiishi, T.H, (2004), MEKANIKA FLUIDA, Erlangga, Jakarta 1, 4, 155.
Nurromdhoni, A. (2013). PENGERTIAN AIR. [online]. Tersedia:
http://donikebumen.blogspot.com/2013/01/pengertian-air.html
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
Suarda, M, dan Wirawan, I.K.G. (2008) : Kajian Eksperimental Pengaruh Tabung Udara Pada Head Tekanan Pompa Hidram, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM, 2, 10-14.
