CYLINDER, VOL. 6, NO. 1, OKTOBER 2020 18

Rancang Bangun Pompa Torak Sebagai PengumpanPompa Hidram Dengan Penggerak Kincir Angin

Aan Susaidia,b, Markus Makdin Sinagab, dan Arka Soewonob†aPT Surya Selindo, Kawasan Industri dan Pergudangan Taman Tekno, Blok K No.11, Tangerang Selatan.

bProgram Studi S1 Teknik Mesin, Universitas Katolik Indonesia Atma Jaya

Abstrak—Air bersih merupakan kebutuhan pokok manusiadan lingkungannya. Penduduk di daerah terpencil masih meng-gunakan metode konvensional untuk memindahkan air daridanau ke tempat tinggal. Keterbatasan energi listrik menjadipenyebab hal tersebut, tidak seperti di kota besar yang meng-gunakan pompa listrik sebagai alat untuk memindahkan air.Tujuan dari perancangan ini adalah Merancang dan membuatpurwarupa pompa torak sebagai pengumpan pompa hidramdengan manfaat dapat dijadikan literatur maupun tinjauanpegabdian masyarakat untuk membantu penduduk yang tinggaldi daerah sekitar yang kesulitan untuk menjangkau ketersedi-aan air bersih. Tahapan perancangan yang dilakukan adalahmenentukan faktor-faktor penting dalam perancangan pompatorak, pengelompokan material yang digunakan pompa torak,perancangan wujud pompa torak, perancangan detail yang dis-ertai dengan spesifikasi teknik dan perhitungan yang dibutuhkansebelum dilakukan perwujudan pompa torak. Hasil perancangandan perwujudan alat harus memenuhi daftar kebutuhan peng-guna, serta dapat menjalankan fungsi alat secara efisien. Debitair yang dihasilkan pompa torak tergantung pada kecepatandan ketersedian energi angin pada kondisi aktual. Dari hasilpengujian di laboratorium, debit air maksimal yang dihasilkanoleh pompa torak adalah 2,1 liter/detik yang dapat memenuhikebutuhan pengguna.

Kata kunci—air, pompa torak, pompa efisiensi

I. PENDAHULUAN

Air bersih merupakan kebutuhan pokok manusia danlingkungannya. Oleh karena itu, ketersediaan air pada suatulingkungan yang mengalami keterbatasan energi listrik danjarak sumber air yang jauh dapat terjamin sesuai dengankuantitas dan kualitas yang dibutuhkan [1].

Dari 34 provinsi di Indonesia, ada 4 provinsi yang rasioelektrifikasinya masih di bawah 70%. Berdasarkan data Ke-menterian ESDM, 4 provinsi yang paling rendah rasio elek-trifikasinya adalah Papua, NTT, Sulawesi Tenggara (Sultra),dan Kalimantan Tengah (Kalteng). Rasio elektrifikasi di Papua45,93%, angka terendah di Indonesia. Rasio elektrifikasi NTT58,64%, Sultra 68,84%, dan Kalteng 69,54%[2]. Energi anginmerupakan salah satu bentuk energi terbarukan yang ramahlingkungan yang dapat digunakan untuk berbagai keperluansalah satunya penggerak kincir angin. Kincir angin sebagaipenggerak pompa air merupakan sarana alternatif yang me-manfaatkan sumber energi angin menggantikan energi fosil[3].

Pada bulan November 2015 diadakan kunjungan KKN (Ku-liah Kerja Nyata) yang dilakukan di desa Ponggang, Jawa

†Corresponding author: Arka Soewono (e-mail:arka.soewono@atmajaya.ac.id).

Manuscript received February 4, 2020; revised March 11, 2020.

Barat. Masyarakat disana memanfaatkan air terjun sebagaisumber air yang digunakan untuk mengumpan pompa hidrammendistribusikan air bersih ke tempat tinggal masyarakat.

Oleh karena itu, perancangan pompa torak sebagaipengumpan pompa hidram dengan penggerak kincir anginberfungsi sebagai penggerak pompa air. Air dari hasil pompayang digerakkan oleh kincir angin ditampung pada sebuahwadah untuk digunakan sebagai pengumpan pompa hidram.Selanjutnya, pompa hidram berfungsi untuk menaikkan air kepermukaan yang lebih tinggi agar dapat mencapai ke tempattinggal penduduk sehingga ketersediaan air bersih untuk pen-duduk dengan jumlah 200 orang di suatu pemukiman dapatterpenuhi. Untuk memenuhi kebutuhan ini, debit air yang perludipompa sebanyak 21 liter/detik. Berdasarkan data ini, tujuandari penelitian adalah merancang dan membangun purwarupapompa torak bertenaga angin dengan skala 1:10 yang dapatmemompa air dengan debit sebesar 2,1 liter/detik.

II. METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang dilakukan pada rancang bangunpompa torak sebagai pengumpan pompa hidram dengan peng-gerak kincir angin, secara garis besar dapat dilihat padaGambar 1.

Gambar 1. Diagram Alir proses Rancang Bangun PompaTorak Sebagai Pengumpan Pompa Hidram Dengan

Penggerak Kincir Angin.

CYLINDER, VOL. 6, NO. 1, OKTOBER 2020 19

Struktur fungsi dan struktur subfungsi dari pompa toraksebagai pengumpan pompa hidram dengan penggerak kincirangin secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 2.

(a)

(b)Gambar 2. (a) Diagram Struktur Fungsi, (b) DiagramStruktur Subfungsi, Pompa Torak Sebagai Pengumpan

Pompa Hidram Dengan Penggeak Kincir Angin.

Daftar kebutuhan pengguna dan spesifikasi teknis adalahpersyaratan utama dan sifat yang harus dimiliki oleh pompatorak sebagai pengumpan pompa hidram sebagai rancanganproses perancangan menjadi terfokus dan menghasilkan kin-erja alat yang efisien. Pada daftar kebutuhan pengguna terdapatskala yang harus ditujukan pada rancangan yaitu kebutuhankelompok penduduk yang terdiri dari 40 KK (Kartu Keluarga).Dirjen Cipta Karya pada 2005 menunjukkan setiap orangIndonesia mengonsumsi air rata-rata sebanyak 144 liter perhari. Dari sejumlah itu pemakaian tersesar untuk keperluanmandi, yakni sebanyak 65 liter per orang per hari atau 45%dari total pemakaian air [4].

Tabel 1. Kebutuhan Air Rata-rata Per Hari Orang Indonesia[4]

Untuk menghasilkan konsep yang baik dan efektif, berikutadalah hal-hal yang perlu diperhatikan:

• Mudah digunakan: alat ini pada akhirnya akan digunakanoleh penduduk yang jauh dari jangkauan sumber air,

sehingga mempermudah penduduk untuk mendapatkanair yang layak untuk penggunaan kebutuhan sehari-hari.

• Aman untuk digunakan: Inti dari ini adalah untuk mem-buat hidup lebih mudah dan lebih aman bagi penduduk,dengan menyediakan mereka air bersih yang dapat di-akses. Pada dasarnya, tujuannya adalah untuk memu-dahkan ketersediaan air bersih, agar penduduk tidak perlubersusah payah mencapai sungai atau aliran air terjunyang dapat membahayakan penduduk pada saat meng-jangkau air bersih. Selanjutnya, pompa torak akan terletakdidalam tanah atau danau.

• Efisien: Karena ukuran desa (300 penduduk), perlumenyediakan air sebanyak mungkin untuk kebutuhansehari-hari supaya alat ini berdampak positif dan sig-nifikan.

• Tahan lama: Sistem akan berlokasi didalam tanahatau danau, terkena unsur-unsur lingkungan yang dapatmenyebabkan turunnya usia pakai. Jika tidak dapat berta-han terhadap lingkungan, maka alat tidak akan befungsidengan baik sebagai mestinya.

• Mudah untuk perawatan: Persyaratan pemeliharaan (mis-alnya penghilangan akumulasi kotoran dalam perpipaandan pompa) di luar satu jam setiap minggu tidak akanberkelanjutan. Oleh karena itu sistem perlu: 1. Dapatbertahan setidaknya 3 bulan tanpa pemeliharaan.2. Membutuhkan waktu terbatas untuk pemeliharaan (>1jam).

• Mudah untuk diperbaikan: Dengan arahan dan pelatihandalam jumlah terbatas pada anggota penduduk (dise-diakan terutama dalam petunjuk buku manual) harusmemperbaiki pompa jika terjadi kerusakan. Oleh karenaitu, sistem harus cukup sederhana agar mudah dipa-hami, didekonstruksi dan dibangun kembali. Selain itu,karena anggota masyarakat yang memperbaiki tidak dapatmemesan suku cadang, sebagian besar dari alat perludirancang dari bahan yang tersedia secara lokal.

• Biaya rendah: Bagian-bagian perbaikan mungkin perludibeli oleh masyarakat, seluruh sistem perlu biaya seren-dah mungkin.

Dalam perancangan, perlu dilakukan pemilihan materialyang sesuai agar pompa torak dapat berfungsi dengan mak-simal. Material yang cocok untuk digunakan pada pipa danpiston pompa harus memiliki beberapa kriteria sifat mekanik,yaitu memiliki kekuatan dan kekakuan yang baik, dan koe-fisien gesek yang kecil. Klasifikasi ni dapat dilihat pada Tabel2.

Tabel 2. Tabel Pengelompokan Material Yang Digunakan

Langkah selanjutnya adalah membuat rancangan wujud pompatorak sebagai pengumpan pompa hidram yang dapat dilihatpada Gambar 3

CYLINDER, VOL. 6, NO. 1, OKTOBER 2020 20

(a)

(b)

(c)Gambar 3. Pandangan Isometri (a) Assembly, (b) Transmisi,

(c) Pompa Torak, Dari Rancangan Wujud Pompa TorakSebagai Pengumpan Pompa Hidram Dengan Penggerak

Kincir Angin.

Berikut ini adalah bagian-bagian dari rancangan pompatorak sebagai pengumpan pompa hidram:

1. Motor AC2. Rangka Transmisi3. Connecting Rod4. Poros, Puli, dan Bantalan5. Poros dan Pinion6. Poros dan Spur Gear7. Batang Torak8. Piston dan Membrane Valve9. Pipa, Elbow, dan Tee10. Rangka dan Roda

III. HASIL DAN ANALISIS

Perwujudan pompa torak sebagai pengumpan pompa hidramdengan penggerak kincir angin setelah assembly dapat dilihatpada Gambar 4.

(a)

(b)Gambar 4. Pandangan Isometri (a) Kanan, (b) Kiri,

Perwujudan Pompa Torak Sebagai Pengumpan PompaHidram Dengan Penggerak Kincir Angin.

Hasil pengujian yang dilakukan adalah dengan mengukuroutput debit per waktu (sekon). Dalam waktu 5 detik yaitu 3kali pompa torak melakukan langkah kompresi menghasilkandebit air sebanyak 1 liter pada output 1, sedangkan pada output2 menghasilkan debit air sebanyak 1,1. Dari pengujian yangdilakukan terjadi selisih antara output 1 dan output 2 sebanyak0,1 liter. Dapat dilihat pada Tabel 3

Tabel 3.Hasil Pengujian Debit Air Yang Dihasilkan Oleh Pompa Torak

CYLINDER, VOL. 6, NO. 1, OKTOBER 2020 21

Hal ini bisa terjadi akibat terjadinya losses didalam pipaantara piston dan membrane valve, serta jarak discharge yangpendek membuat air yang dikompresi menjadi keluar melaluiseal yang seharusnya mencegah terjadi kebocoran pada batangtorak saat melakukan gerak translasi.[5]

Gambar 5. Pengujian Debit Air Pompa Torak SebagaiPengumpan Pompa Hidram

IV. SIMPULAN

Setelah melewati tahap perancangan, perhitungan, perwuju-dan, dan pengujian maka diambil simpulan sebagai berikut:

1. Telah berhasil dirancang dan dibangun unit purwarupapompa torak sebagai pengumpan pompa hidram dapat meng-gunakan kincir angin sebagai penggerak.

2. Alat yang dirancang dan diuji merupakan purwarupa(skala 1:10) dan tidak menggunakan kincir angin melainkanmenggunakan motor AC untuk mengerakkan pompa torakpada saat pengujian. Dari hasil percobaan, diketahui bahwadebit air maksimum yang dapat dipompa oleh purwarupapompa torak sebesar 2,1 liter/detik sehingga secara teoridiharapkan dapat memenuhi kebutuhan air untuk pendudukdesa Ponggang

DAFTAR PUSTAKA

[1] -, Burden of Disease and Cost Effectiveness Assessmen In Water Sanita-tion and Health, Retrieved from the World Health Organization,(2013). ,http://www.who.int/

[2] Michael Agustinus, Ini 4 Provinsi yang Paling Kekurangan Listrik diRI, Detik.com, (2016), https://finance.detik.com/energi/d-3134391/ini-4-provinsi-yang-paling-kekurangan-listrik-di-ri

[3] Agus Budiman, Pelatihan Pembuatan Hidram (Pompa Tenaga Air) sebagaiAlternatif Penghematan Tenaga Listrik dan Pemenuhan Kebutuhan Airpada Musim Kemarau, (2010)

[4] -,Satu Orang Indonesia Konsumsi Air Rata-rata 144Liter per Hari, Direktorat Jendral Cipta Karya, (2007),http://ciptakarya.pu.go.id/v3/news.php?id=101

[5] Salimin, Pengaruh Perubahan Aliran Terhadap Koofesien Kerugian, Di-namika Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, Vol.1: 17-20, (2009)