1. JUDUL PROPOSAL PENELITIAN

Optimalisasi Output Pada Pompa Hidram (Upaya Implementasi Alat

Non BBM Untuk Pertanian dan Perairan Nongravitasi).

2. LATAR BELAKANG MASALAH

Kenaikan bahan bakar minyak (BBM) telah berpengaruh pada

penggunaan pompa air oleh masyarakat pedesaan. Bagi petani, kondisi itu

tentu sangat berpengaruh pada peningkatan hasil pertanian, karena salah

satu cara untuk mengaliri sawah adalah menggunakan bahan bakar

minyak. Menghadapi krisis akibat kenaikan bahan bakar minyak (BBM)

belakangan ini, perlu dicari alternatif alat-alat yang tidak membutuhkan

bahan bakar minyak (BBM) dalam operasionalnya. Begitu juga dalam

bidang ketahanan pangan dan perairan, dalam hal ini untuk keperluan

irigasi dan drainase nongravitasi, diperlukan pompa hidram yang bekerja

secara hidrolik tanpa menggunakan bahan bakar minyak (BBM).

Pompa Hidram sudah diaplikasikan untuk debit kecil diantaranya

untuk menaikkan air keperluan air minum dan rumah tangga. Namun

penggunaan untuk irigasi dan sistem drainase non-gravitasi yang

memerlukan debit out put yang besar belum diketahui kriteria hidrolika

dan dimensi yang digunakan. Untuk itu perlu diketahui korelasi antara

karakteristik hidrolika dan dimensi material dengan reaksi hasil debit

tekanan dan tekanan yang dihasilkan. Disamping itu, perlu juga diteliti

kemungkinan out put yang diperoleh jika pompa hidram dirangkai baik

secara seri maupun pararel mengenai besar debit dan nilai efisiensi yang

diperoleh. Sebagai variabel bebas penelitian ini adalah tinggi jatuh elevasi

air (Hin), debit input (Qin) dan dimensi pompa. Sedang variabel dependent-

nya adalah tekanan hidrolik (Hout) dan debit output (Qout) yang dihasilkan.

Penelitian yang akan dilakukan pada tahun pertama adalah dengan

survey-survey di beberapa lokasi di Propinsi Jawa Tengah di antaranya di

Wonogiri, Purworejo, Magelang dan Semarang. Data hasil survey

dikumpulkan, kemudian dianalisis untuk mendapatkan gambaran awal

korelasi antara variabel yang diteliti. Diharapkan akan didapatkan korelasi

antara debit input (Qin) dan debit output (Qout), kemudian korelasi antara

tekanan input (Hin) dan tekanan output (Hout) serta karakteristik mengenai yang

paling dominan pada pompa hidram. Berdasarkan atas kondisi

lapangan yang ada dibuat rancangan pompa hidram secara detail.

Rancangan alat tersebut akan direalisir dan diuji coba dengan beberapa

variasi input.

Untuk mendapatkan pompa yang maksimal, maka pada tahun

kedua perlu diadakan variasi pompa hidram dan juga variasi varibel input.

sehingga didapat korelasi antar variabel dan kondisi ideal untuk aplikasi

pompa hidram di lapangan yang maksimal. Variasi alat dibuat dengan

dimensi yang diperbesar. Data hasil eksperimen kemudian dianalisis

berupa korelasi antara variabel-variabel bebas dan variabel

terikat.sehingga dapat dibuat dalam bentuk grafik dan rumus persamaan

korelasi yang representatif.

3. PERUMUSAN MASALAH

Masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini antara lain :

- Bagaimana implementasi pompa hidram yang selama ini sudah ada,

dilihat dari segi karakteristik hidrolika, input dan output serta dimensi

peralatannya?

- Bagaimana agar pompa hidram yang direncanakan dapat bekerja sesuai

dengan output debit dan tekanan air?

- Bagaimana rumusan korelasi antar variabel bebas berupa tinggi jatuh

air, debit input dengan output tekanan dan debit yang diperoleh?

- Bagaimana debit dan tekanan yang diperoleh jika pompa dirangkai,

baik secara seri maupun pararel? Manakah cara yang paling efektif dan

efisien?

4 . T U J U A N P E N E L I T I A N Berdasarkan permasalahan di atas,

penelitian ini bertujuan untuk :

- Memperoleh data lapangan karakteristik hidrolika dan dimensi

peralatannya.

- Membuat model fisik pompa hidram dilengkapi dengan instalasi alat

ukurnya.

- Mensimulasi variabelnya untuk mendapatkan rumus korelasi variabel

bebas dengan variabel terikatnya.

5 . K E G U N A A N P E N E L I T I A N Hasil penelitian

ini dapat dipergunakan sebagai :

- Publikasi dalam jurnal ilmiah mahasiswa untuk korelasi antara variabel

input dan output dari pompa hidram.

- Acuan dalam perencanaan menentukan tinggi jatuh yang tepat untuk

suatu target tinggi output yang diinginkan, juga dimensi pompa untuk

menentukan output tekanan dan debit air yang diinginkan.

- Tambahan pengayaan materi hidrolika bagi mahasiswa tentang korelasi

variabel bebas tinggi jatuh air, dimensi pompa dengan tekanan dan debit

output.

- Kombinasi karakteristik input hidrolik dan dimensi serta modifikasi

komponen dapat dilanjutkan untuk aplikasi pada alat.

6 . TINJAUANPUSTAKA

6.1 Konsep Pompa Hidram

Pompa hidram adalah salah satu alat yang digunakan untuk

mengangkat air dari suatu tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih

tinggi dengan memanfaatkan energi potensial sumber air yang akan

dialirkan. Pompa hidram mengalirkan air secara kontinyu dengan

menggunakan energi potensial sumber air yang akan dialirkan sebagai

daya penggerak tanpa menggunakan sumber energi luar (Suarda, 2008).

Alat Hidraulik ram (hidram) ini sederhana dan efektif digunakan

pada kondisi yang sesuai dengan syarat-syarat yang diperlukan untuk

operasinya. Dalam kerjanya alat ini, tekanan dinamik air yang ditimbulkan

memungkinkan air mengalir dari tinggi vertikal (head) yang rendah ke

tempat yang lebih tinggi. Penggunaan Hidraulik ram (hidram) tidak

terbatas hanya pada penyediaan air untuk kebutuhan rumah tangga, tapi

juga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan air untuk pertanian,

peternakan dan perikanan darat. Di beberapa daerah pedesaan di Jepang,

alat ini telah banyak digunakan sebagai alat penyediaan air untuk kegiatan

pertanian maupun untuk keperluan domestik.

Dalam operasinya, alat ini mempunyai keuntungan dibanding

dengan jenis pompa lainnya, antara lain; tidak memerlukan sumber tenaga

tambahan, biaya operasinya murah, tidak memerlukan pelumasan, hanya

mempunyai dua bagian yang bergerak sehingga memperkecil terjadinya

keausan, perawatannya sederhana dan dapat bekerja dengan efisien pada

kondisi yang sesuai serta dapat dibuat dengan peralatan bengkel yang

sederhana (Hanafie, 1979).

6.2 Prinsip Kerja

Prinsip kerja hidraulik ram automatic merupakan proses perubahan

energy kinetis aliran air menjadi tekanan dinamik. dan sebagai akibatnya

menimbulkan palu air (water hammer) sehingga terjadi tekanan tinggi

dalam pipa. Dengan mengusahakan supaya katup limbah (waste valve) dan

katup pengantar (delivery valve) terbuka dan tertutup secara bergantian,

maka tekanan dinamik diteruskan sehingga tekanan inersia yang terjadi

dalam pipa pemasukan memaksa air naik ke pipa pengantar.

Bagian-bagian utama yang menyusun alat ini terdiri dari pipa

pemasukan (drive pipe). Pipa pengeluaran atau pipa pengantar (delivery

pipe), katup limbah (waste valve), katup pengantar (delivery valve), katup

udara (air valve) dan ruang udara (air chamber).

6.3 Cara Kerja

Air mengalir dari suatu sumber atau sebuah tangki melalui pipa

pemasukan dan keluar melalui katup limbah. Aliran air yang melalui katup

limbah cukup cepat, maka tekanan dinamik yang merupakan gaya ke atas

mendorong katup limbah sehingga tertutup secara tiba-tiba sambil

menghentikan aliran air dalam pipa pemasukan. Aliran air yang terhenti

mengakibatkan tekanan terjadi secara tiba-tiba dalam ram, jika tekanan

cukup besar akan mengatasi tekanan dalam ruang udara pada katup

pengantar dengan demikian membiarkan air mengalir ke dalam ruang

udara dan seterusnya ke tangki penampungan.

Gelombang tekanan atau “Hammer” dalam ram sebagian dikurangi

dengan lolosnya air ke dalam ruang udara dan denyut tekanan melompat

kembali ke pipa pemasukan yang mengakibatkan hisapan di dalam badan

aram. Hal ini menyebabkan katup pengantar menutup kembali dan

menghalangi mengalirnya air kembali ke dalam ram. Katup limbah turun

atau terbuka dan air dari sumber melalui pipa pemasukan mengalir ke luar

dan siklus tadi terulang lagi secara terus menerus (Hanafie, 1979).

6.4 Karakteristik Hidraulik Ram

Karakteristik dari sebuah hidraulik ram yang bekerja pada keadaan

di mana jarak antara lubang dan katup limbah konstan, tinggi vertical

tangki pemasukan (supply head) tetap sedang tinggi pemompaan berubah-

ubah, ternyata bahwa jumlah denyutan tiap menit bertambah pada setiap

penambahan tinggi pemompaan.

Penelitian yang telah dilakukan pada sebuah hidraulik ram ukuran

kecil, di mana tinggi vertikal tangki pemasukan (supply head) adalah 1,58

m dan tinggi pemompaan (delivery head) adalah 3,00 m. Hasil penelitian

menunjukkan betapa efektifnya penyetelan pada katup limbah terhadap

kerja hidraulik ram. data yang diperoleh tentang pengaruh penyetelan

katup limbah terhadap denyutan katup dan nilai efisiensi dari hidraulik ram

tercantum pada Tabel 6.1 (Hanafie, 1979).

Tabel 6.1 “Performance” hidraulik ram dengan jarak katup limbah yang

bervariasi (menurut Addison, 1964)

Jumlah Air yang Debit Effisiensidenyutan terbuang /W pemompaan/ We R1) R2)

tiap menit (kg/menit) (kg/menit)92 32.0 7.36 0.44 0.54110 23.6 6.28 0.51 0.61157 13.0 4.09 0.59 0.69

1) Ef is iens i “ Rank ine”

2) Ef is iens i “ D’ Auburs on”

6.5 Persyaratan Penerapan

Persyaratan penerapan pompa hidram yang pertama adalah

tersedianya air baku yang cukup dan kontinyu, tinggi terjunan air terhadap

kedudukan pompa terpenuhi, tinggi lokasi yang akan disuplai dari

kedudukan pompa proporsional, kemampuan menampung air baku dari

pompa hidram antara kedudukan pompa dengan daerah yang disupply

(Wahyudi, 2005a).

Umumnya persyaratan teknis bahan yang digunakan terdiri dari

(Rochmanhadi, 2000) :

1. Tempat penampungan sumber air

2. Pipa galvanis untuk pemasukan air ke pompa hidram

3 . P o m p a h i d r a m

4 . Pipa galvanis untuk pengeluaran air ke bak penampungan

(reservoir)

5 . Tempat bak penampungan air II

6 . Sambungan pipa (Socket, belokan, isolatif)

7 . Kran.

Secara detail proses pompa hidram melewati siklus berikut ini:

Tangki pemasukan

Pipa masuk

• Lubang katup limbah

Katup pembuangan

Katup pengantar

Katup udara

Ruang udara

Tinggi vertical antara lubang katup,limbah dengan lubang

pengeluaran pipa pengantar

Tinggi vertical antara lubang permukaan air da;am tangki

pemasukan dengan lubang katup limbah

Pipa pengantar

Untuk mempermudah pemahaman bentuk dari pompa hidram,

gambar 1 mempresentasikan gambar pmpa hidram ini. Berdasarkan uraian

di atas persyaratan dimensi untuk tiap-tiap komponen belum diberikan

secara detail. Untuk itu hal ini perlu diteliti lebih lanjut.

Gambar 1. Contoh pompa hidram yang di operasikan di Laboratorium

Hidrolika UNISSULA, Semarang

6.6 Data Variabel Yang Telah Ada

Ukuran pompa dibandingkan dengan debit masuk dan debit keluar

belum dapat dirumuskan secara lebih detail salah satu contohnya ada

dalam tabel 6.2 (Balitbang PU,2005).

Tabel 6.2.Ukuran diameter pompa denagan debit yang dapat masuk

ke pompa

Ukuran Pompa Q masuk

Inchi mm Min Maks

L /menit L / menit

1,0 25,0 7,6 37,91,5

37,0 15,1 56,82,0

51,0 30,8 94,62,5

63,5 56,8 151,43,0

94,6 94,6 265,04,0

102,0 151,4 376,5

Berdasar tabel 6.2 diperoleh debit yang bisa masuk ke dalam

pompa dengan variasi dimensi (ukuran) pompa. Data tinggi air jatuh inflow

belum divariasi dalam penelitian ini.

Berikutnya disampaikan debit masuk dikolerasikan dengan debit

keluar sebagaimana data di tabel 6.3. Data tersebut masih dalam bentuk

data interval dan belum dilengkapi dengan tinggi hidrolik inflow dan out

flouwnya.

Tabel 6.3. Contoh data diameter pompa,debit masuk dan debit keluarDiameter

(inci)

Debit masuk

(L /mnt)

Debit keluar

(L/mnt)

1 7,60-37,90 5-23

1,5 15,1-56,80 11-34

2 30,30-94,60 18-57

3 94,60-265 57-159

4 151,90-378 138-270

Antara tinggi terjunan, tinggi vertikal pemompaan dan ukuran

diameter pompa hidram yang pernah diimplementasikan dipresentasikan

dalam tabel 6.4. Data dalam tabel ini belum dilengkapi dengan debit

inflow dan outflownya.

9.1 Variabel Penelitian

Tabel 6.4.Contoh data tinggi terjunan vertikal,

tinggi pemompaan dan dimensi pompaTempat Tinggi

TerjunanVertikal

TinggiVertikal

Pemompaan

UkuranDiameterPompaHidram

JumlahPenduduk

yangDilayani

Desa Samida,Kec. Sela,Kab,Garut-JABAR

11 m 40 m 1,5 inci 160 KK

Desa Dasan Geria,Kec,NarmadaLombok Barat, NTB

15 M 90 m 2,5 inci 350 KK

Data-data tersebut di atas pada tabel 6.1 ;6.2; dan 6.3 sangat penting

sebagai input awal untuk membuat korelasi antara variabel bebas dan

variabel terikatnya. Data di lapangan yang berupa data sekunder tersebut

perlu dilengkapi dengan data lapangan primer sebelum menentukan

karakteristik hidrolik dan dimensi pompa hidram untuk pembuatan model

fisiknya di laboratorium sesuai dalam prinsip (De Vriens,1997).

7. GAMBARAN UMUM KARYA

8. GAMBARAN LENGKAP KARYA

9. METODE PELAKSANAAN PENELITIAN

Beberapa tahapan penelitian sudah pernah dilakukan. Diantaranya :

pemetaan implementasi pompa hidram di lapangan, pengumpulan data

input dan output dari variabel yang diteliti. Kemudian merancang alat dan

uji alatnya. Berikut ditegaskan kembali variabel penelitian, instrument

penelitian,teknik pengukuran dan metoda analisisnya.

9.1 Variabel Penelitian

Variabel-variabel yang akan diteliti dalam penelitian ini dibedakan

menjadi variabel bebas (independent variable) dan varibel terikat

(dependent variable) (Sudjono,2002).

a . V a r i b e l B e b a s

Variabel bebas (independent varibel) dalam penelitian ini adalah

tinggi jatuh air dari sumber pompa hidram (Hin) dalam satuan meter

(m), debit air input (Qin) dalam satuan L/dt atau m3/dt dan dimensi

pompa (D) dalam satuan mm atau m. Karakteristik pompa yang

lain dapat divariasi saat dilakukan eksperimen.

b . V a r i a b e l T e r i k a t

Variabel terikat (dependent variable) dalam penelitian ini adalah

tinggi hidrolik hasil (Hout) dalam satuan meter (m),dan debit hasil

(Qout) dalam satuan L/dt atau m3/dt.

9.2 Instrumen Penelitian

Pada tahap identifikasi variabel dalam implementasi lapangan

eksisting, dipergunakan instrument pompa hidram, system inflow dan

outflow yang sudah ada. Instrumen tambahan yang diperlukan adalah alat

ukur debit dan tekanan air untuk inflow dan outflownya. Pelaksanaan

identifikasi variabel di lapangan sudah dilakukan di beberapa lokasi yaitu

Kabupaten Purworejo, Magelang, Semarang dan juga Wonogiri.

Kemudian pada tahap simulasi di laboratorium pada tahun kedua

dilakukan:

Pompa hidrolik dalam beberapa dimensi dan system parallel

Sumber air yang berupa tampungan (reservoir) dengan ketinggian yang

dapat diatur

Pipa inflow untuk mensimulasi debit yang masuk dalam pompa

• Pipa outflow yang dilengkapi dengan alat ukur tekanan dan debit

yang dihasilkan.

Pelaksanaan simulasi akan dilakukan di Laboratorium Hidrolika

Teknik Sipil Universitas Islam Sultan Agung, Semarang. Skema dari alat

dipresentasikan dalam gambar 2.

Gambar 2. Skema instrument

9.3 Teknik Pengukuran

Pengukuran untuk variabel bebas meliputi beda tinggi antara

sumber air dengan pompa,debit air inflow dan dimensi pompa. Beda tinggi

diukur dengan peilscale atau meteran. Debit air inflow diukur dengan

flowmeter. Kemudian dimensi pompa diukur dengan jangka sorong

(Wahyudi,2004).

Pengukuran untuk variabel terikat meliputi tekanan air debit yang

dihasilkan. Tekanan air diukur dengan menggunakan pressure gauge yang

juga dilengkapi piezometer. Kemudian debit air diukur dengan flowmeter

(Wayudi,2002).

3.3 Teknik Analisis

Setelah data diperoleh, maka sebelum dianalisis dilakukan

pengolahan data untuk menjamin bahwa data yang diperoleh merupakan

data yang layak,sehingga hasil analisis dapat mencerminkan interpretasi

yang signifikan dengan keadaan sesungguhnya. Setelah simulasi

laboratorium dengan pengukuranya, langkah-langkah pengolahan data

yang dilakukan (Santoso,2000) adalah :

Editing, yaitu proses pemeriksaan kelengkapan data eksperimen

Coding, yaitu proses pengkodean hasil sesuai dengan symbol-

simbol yang dipergunakan.

Categorization, yaitu proses pengkategorian data dalam satu

kelompok kategori. Proses ini dilakukan untuk mempermudah operasi komputer

yang akan dijalankan.

Keying,yaitu proses pengetikan data pada komputer sebagai input

data untuk diolah.

Data yang dikumpulkan akan diolah dengan analisis regresi.

Analisis regresi adalah sebuah teknik statistik untuk membuat model dan

menyelidiki hubungan antara dua variabel atau lebih. Dalam persamaan

linier, hubungan antara dua variabel bila digambarkan secara grafis

(dengan scatter diagram ), semua nilai X ( varibel bebas ) dan Y ( varibel

terikat ). Hubungan ini dapat dinyatakan dalam bentuk:

Y= f ( X1,X2,X3,.....)

Korelasi antara variabel bebas dan varibel terikat dapat berbentuk

persamaan liniar maupun non liniar,tergantung model persamaan yang

paling sesuai dan hasil regresinya menunjukan koefisien korelasi yang

memadai.

3.4 Bagan Alir Penelitian

Untuk memperjelas metode penelitian yang akan dilakukan dengan

mengakomodasikan lingkup penelitian,berikut ini disampaikan bagan alir

penelitian :

Penentuan variabel penelitian

Identifikasi variabel dalam

implementasi lapangan eksisting

Analisis dimensional variabel

lapangan dan model

laboratorium

Realisasi Model Laboratorium dan

instalasi alat ukurnya

Simulasi dan uji validitas

Eksperimental terhadap variabel yang

ditentukan pada penelitian

Analisis data didapat korelasi antara

variabel bebas dan terikat

Kesimpulan dan Publikasi

Tahun1

Tahun2

1. Ketua Kelompok

10. NAMA DAN BIODATA KETUA SERTA ANGGOTA KELOMPOK

a. Nama lengkap : Samsul Arifin

b. NIM : 02.205.2825

c. Fakultas / Program Studi : Teknik / Teknik Sipil

d. Pe rguruan Tinggi : Universitas Islam Sultan Agung

e. Waktu Untuk Kegiatan : 15 jam/minggu

2. Anggota Pelaksana

I.

a. Nama Lengkap : Annas Firman

b. NIM : 02.205.2778

c. Fakultas / Program Studi : Teknik / Teknik Sipil

d. Perguruan Tinggi : Universitas Islam Sultan Agung

e. Waktu untuk kegiatan : 10 jam/minggu

II.

a. Nama Lengkap : Mohammad Hizkil

b. NIM : 02.207.2897

c. Fakultas / Program Studi : Teknik / Teknik Sipil

d. Perguruan Tinggi : Universitas Islam Sultan Agung

e. Waktu untuk kegiatan : 10 jam/minggu

11. NAMA DAN BIODATA DOSEN PEMBIMBING

a. Nama Lengkap dan Gelar : Dr. Ir. Slamet Imam Wahyudi, DEA

b.Golongan Pangkat dan NIK : IIIc, 210291014

c. Jabatan Fungsional : Lektor Kepala

d. Jabatan Struktural :KepalaLembagaPeneitian(Lemlit)

UNISSULA

e. Fakultas/Program Studi : Teknik/Sipil

f. Perguruan Tinggi : Universitas Islam Sultan Agung

g. Bidang Keahlian : Teknik Sipil Keairan

h.Waktu untuk Kegiatan : 10 (jam/minggu)

12. RENCANA ANGGARAN BIAYA

1 Gaji dan Upaha. Ketua

b. Anggota (2)

c. Dosen

Rp

200.000,-Rp

150.000,-

161612

blnblnbln

Rp

3.200.000,-Rp

4.800.000,-Rp 11.600.000,-

2 Bahan danperalatan

a. Bahan

- Kertas Rp 60.000,- 2 Rim Rp 120.000,-- Print RP 400.000, - 2 bh Rp 800.000,-- CD Rp 30.000,- 2 box Rp 60.000,-- f. copy

b. A l a tRp 100.000,- ls Rp 100.000,-

- Pompa Rp 3.500.000,- 2 set Rp 7.000.000,-Hidram

- Alat Tulis Rp 300.000,- Is Rp 300.000,-

Rp 8.380.000,-

Jumlah Total Rp 19.980.000,-(Sembilan belas juta sembilan ratus delapan puluh ribu rupiah)

13. DAFTAR PUSTAKA

14. LAMPIRAN