jurusan teknik mesin fakultas teknik universitas ... · adalah dimensi pompa hydram dengan diameter...
TRANSCRIPT
PERANCANGAN POMPA HYDRAM DENGAN DEBIT AIR 0,006 m3/s
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Oleh: NUR EFENDI
201120120312174
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2014
ii
iii
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN POMPA HYDRAM DENGAN
DEBIT AIR 0,006 m3/s
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Nur Efendi
NIM : 201120120312174
Diterima dan disetujui oleh:
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
(Ir. Herry Suprianto, M.T.)
NIP. 108.8709.0049
(Ir. Daryono, M.T.)
NIP. 108.8909.0124
Mengetahui ;
Ketua Jurusan Teknik Mesin
( Ir.Mulyono, M.T.)
NIP. 108.9109.0248
iv
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama : Nur Efendi
NIM : 201120120312174
Jurusan : Teknik Mesin
Program Studi : Strata Satu (S-1)
Judul : Perancangan Pompa Hydram Dengan Debit Air 0,006 m3/s
Pembimbing I : Ir. Herry Suprianto, M.T.
NO Tanggal URAIAN ASISTENSI TTD
1 02-10-2013 Pengajuan judul
2 01-11-2013 BAB I Pendahuluan
3 06-11-2013 ACC BAB I Pendahuluan
4 15-11-2013 BAB II Tinjauan pustaka
5 19-11-2013 ACC BAB II tinjauan pustaka
6 30-11-2013 Konsultasi BAB III ke Pembimbing II
7 3-12-2013 Memperbaiki perhitungan bab IV
8 11-12-2013 ACC BAB IV
9 18-01-2014 Membuat makalah seminar
10 20-01-2014 ACC makalah seminar
Mengetahui : Ketua/Sekertaris Jurusan Teknik Mesin ( Ir.Mulyono, MT.)
Malang, 10 Januari 2014 Menyetujui : Dosen Pembimbing I (Ir. Herry Suprianto, M.T.)
v
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama : Nur Efendi
NIM : 201120120312174
Jurusan : Teknik Mesin
Program Studi : Strata Satu (S-1)
Judul : Perancangan Pompa Hydram Dengan Debit Air 0,006 m3/s
Pembimbing II : Ir. Daryono. M.T.
NO Tanggal URAIAN ASISTENSI TTD
1 01-11-2013
Memperbaiki Rumusan Masalah dan
Tujuan Perancangan
2 12-11-2013 ACC BAB I Pendahuluan
3 19-11-2013 ACC BAB II Tinjauan Pustaka
4 30-11-2013 Memperbaiki flowchart
5 11-12-2013 ACC BAB III dan BAB IV
6 18-1-2014 ACC makalah seminar
Mengetahui :
Ketua/Sekertaris Jurusan Teknik Mesin
( Ir.Mulyono, MT.)
Malang, 10 Januari 2014
Menyetujui :
Dosen Pembimbing II
(Ir. Daryono, M.T.)
vi
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Nur Efendi
Nim : 201120120312174
Tempat/Tanggal Lahir : Kediri,13 Februari 1989
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Tugas Akhir dengan judul “Perancangan Pompa Hydram Dengan Debit
Air 0,006 m3/s” beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan
merupakan duplikasi (“PLAGIASI”) dari karya tulis orang lain, baik sebagian
maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan
sumbernya.
Demikian surat ini dibuat dengan sebenar-benarnya untuk digunakan
sebagaimana mestinya.
Malang, 23 Januari 2014
Yang Menyatakan
(Nur Efendi)
vii
ABSTRAK
PERANCANGAN POMPA HYDRAM DENGAN
DEBIT AIR 0,006 m3/s
Nama Mahasiswa/NIM : Nur Efendi / 201120120312174 Jurusan : Teknik Mesin Pembimbing 1 : Ir. Herry Suprianto, M.T. Pembimbing 2 : Ir. Daryono, M.T.
Di daerah Mlancu Kediri terdapat terjunan air dengan ketinggian 3 meter dan debit aliran
0,006 m3/s. Aliran tersebut hanya dimanfaatkan secara langsung untuk mengairi
persawahan bawah dan sisa air terbuang ke sungai sedangkan untuk persawahan atas,
sistem pengairannya diambil dari percabangan sungai utama yang jaraknya sangat jauh.
Sehingga pada daerah Mlancu Kediri sangat memerlukan perancangan pompa hydram
untuk menaikan air dari ketinggian 3 meter ke ketinggian 8 meter. Metode perancangan
menggunakan Technical Note No. RWS.4.D.5 1982 dan DTU series S2 1998. Hasilnya
adalah dimensi pompa hydram dengan diameter pipa input 3 inch, diameter pipa output 2
inch, rumah pompa berdiameter 4 inch dengan panjang 40 cm, pressure vessel berdiameter
8 inch dengan tinggi 97 cm, Minimal Kebutuhan Terjunan 1 Meter, ketinggian
pengangkatan minimal 8 m, Bahan pipa galvanis JIS G 3442, massa + 80 Kg
Kata Kunci : Perancangan, Pompa Hydram, Debit.
viii
ABSTRACT
THE DESIGN OF HYDRAM PUMP WITH DEBIT 0.006 m3/s
Student Name/NIM : Nur Efendi / 201120120312174 Departement : Mechanical Engineering Consellor I : Ir. Herry Suprianto, M.T. Consellor II : Ir. Daryono, M.T.
In district of Mlancu Kediri there is falling of water with elevation 3 meters and flow rate
0,006 m3/s. The flow rate only exploited directly to irrigate lowland of rice field and waste
of water through way to river while for upper rice field, the irrigation system taken from
ramification of main river and the distance is very far. So in district Mlancu Kediri hardly
needed design of hydram pump to delivery water from elevation 3 meters to elevation 8
meters. The design method applies Technical Note No. RWS.4.D.5 1982 and DTU series
S2 1998. The Result of pump was The pump have input pipe diameter 3 inches, output pipe
diameter 2 inches, pump body diameter 4 inch with length 40 cm, pressure vessel diameter
8 inches with height 97 cm, Minimum falling of Water is 1 Meter, elevation minimum do
delivered 8 meters, Pipe material is Galvanized pipe JIS G 3442, weight ± 80 Kg
Keywords : Design, Hydram Pump, Debit.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala rahmat yang
dilimpahkan sehingga penyusun dapat menyelesaikan penyusunann tugas akhir
dengan judul “Perancangan Pompa Hydram Dengan Debit Air 0,006 m3/s”.
Seiring penyusunan tugas akhir ini, terdapat hambatan dan rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa
ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu penyusun dengan tulus ingin
mengungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah saya terima, baik
nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun
dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Ungkapan terimakasih tersebut disampaikan
kepada :
1. Kedua Ayah dan Ibu serta segenap keluarga yang berjasa memberikan
dukungan, materi dan motivasi.
2. Bapak Dr. Muhadjir Effendy, M.AP., selaku Rektor Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Ir. Sudarman, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
4. Bapak Ir. Mulyono, M.T., selaku Ketua Jurusan Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Bapak Ir. Herry Suprianto, M.T., selaku Dosen Pembimbing I yang
telah memberikan bimbingan serta arahan secara intensif selama
penyusunan.
6. Bapak Ir.Daryono, M.T., selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan dorongan dan bantuan pemikiran sehingga memungkinkan
terselesaikannya tugas akhir ini.
7. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Malang yang telah memberikan ilmu baik praktek maupun teori.
8. Serta semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan tugas akhir
yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Mengingat keterbatasan wawasan dan pengetahuan serta daya analisis dari
penyusun sehingga banyak kekurangan dalam penyajianserta dalam memberikan
x
penjelasan secara terperinci, namun hal yang esensial telah diusahakan untuk
diungkapkan secara sederhana.
Besar harapan saya semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penyusun
sendiri, bagi pembaca pada umumnya serta mahasiswa teknik mesin pada
khususnya. Semoga Allah S.W.T selalu menundukkan hati dan pikiran kita atas
segala pengetahuan yang kita miliki, Amien.
Malang, 23 Januari 2013
Penyusun
xi
DAFTAR ISI
POSTER ......................................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iii LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR .................................................... iv LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR .................................................... v LEMBAR SURAT PERNYATAAN ............................................................ iv ABSTRAK ..................................................................................................... vii ABSTRACT ................................................................................................... viii KATA PENGANTAR ................................................................................... ix DAFTAR ISI .................................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xii DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 3 1.3 Tujuan Perancangan .............................................................................. 3 1.4 Manfaat Perancangan ............................................................................ 3 1.5 Batasan Masalah .................................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2. 1 Pompa .................................................................................................... 4
2. 2 Pompa Hydram ...................................................................................... 5
2.2.1 Komponen utama pompa hydram dan fungsinya .............................. 6
2.2.2 Sistem operasi pompa hydram .......................................................... 10
2.2.3 Persamaan energi pada pompa hydram .............................................. 14
2.2.4 Efisiensi pompa hydram ..................................................................... 19
2. 3 Perencanaan Pompa ............................................................................... 20
2. 4 Tinjauan Mekanika Fluida ..................................................................... 21
2.4.1 Sifat dasar fluida ................................................................................ 21
2.4.2 Kecepatan dan kapasitas aliran fluida ............................................... 23
2.4.3 Energi dan head ................................................................................. 25
2.4.4 Persamaan bernoulli .......................................................................... 26
2.4.5 Aliran laminar dan turbulen .............................................................. 27
2.4.6 Kerugian head (head losses) ............................................................. 28
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN 3.1. Diagram Alir Perancangan .................................................................... 33
3.2. Pengambilan Data .................................................................................. 34
3.3. Studi Literatur ........................................................................................ 34
3.4. Pembuatan Sket ..................................................................................... 34
3.5. Perhitungan dan Pengolahan Data ......................................................... 34
3.6. Pengerjaan Desain Pompa ...................................................................... 35
3.7. Analisis Hasil ......................................................................................... 35
xii
BAB IV PERANCANGAN POMPA HYDRAM 4.1. Data Awal Perhitungan .......................................................................... 36 4.2. Perencanaan Debit Output ..................................................................... 36 4.3. Perhitungan Dimensi Pipa Masuk dan Pipa Keluar ............................... 37
4.3.1. Perhitungan dimensi pipa masuk .................................................... 37 4.3.2. Perhitungan dimensi pipa keluar .................................................... 40 4.3.3. Penentuan diameter rumah pompa ................................................. 42 4.3.4. Perencanaan Material untuk rumah pompa .................................... 42 4.3.5. Analisa kecepatan pada rumah pompa ........................................... 43
4.4. Perhitungan Kerugian pada Pompa ....................................................... 43 4.4.1. Kerugian besar (Hb) / kerugian akibat gesekan pipa ...................... 43 4.4.2. Kerugian kecil (Hk) kerugian akibat sambungan ............................ 45
4.5. Perubahan Tekanan Akibat Terjadinya Water Hammer ........................ 45 4.5.1. Tekanan hidrostatik pada rumah pompa ......................................... 45 4.5.2. Waktu perjalanan gelombang tekan ............................................... 46 4.5.3. Tekanan total akibat water hammer (Ph) ........................................ 47
4.6. Perencanaan Rumah Pompa .................................................................. 47 4.6.1. Analisa tekanan pada rumah pompa ................................................ 47 4.6.2. Menentukan tebal dinding .............................................................. 48
4.7. Perancangan Katup Limbah ................................................................... 48 4.7.1. Kecepatan aliran di dalam pipa saluran limbah .............................. 48 4.7.2. Gaya yang yang menyebabkan katup terangkat ............................. 49 4.7.3. Massa katup limbah ........................................................................ 49
4.8. Perancangan Katup Penghantar dan Pressure Vessel ........................... 49 4.8.1. Menghitung tekanan yang terjadi di dalam pressure vessel (Pp) .... 50 4.8.2. Menghitung volume pressure vessel .............................................. 51
4.8.3. Menghitung tegangan yang terjadi pada tabung pressure vessel ... 53
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 42 5.2 Saran ...................................................................................................... 42
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 56
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. 57
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Contoh Desain Katup Limbah .................................................... 7
Gambar 2.2. Bagian-bagian Katup Limbah .................................................... 7
Gambar 2.3. Perubahan Kecepatan terhadap Waktu pada Pipa Masuk .......... 10
Gambar 2.4. Skema Pompa Hydram pada Periode 1 (A) ................................ 11
Gambar 2.5. Skema Pompa Hydram pada Periode 2 (B) ................................ 11
Gambar 2.6. Skema Pompa Hydram pada Periode 3 (C) ................................ 12
Gambar 2.7. Skema Pompa Hydram pada Periode 4 (D) ................................ 12
Gambar 2.8. Diagram Satu Siklus Kerja Hydram ........................................... 13
Gambar 2.9. Skema Instalasi Pompa Hydram ................................................ 14
Gambar 2.10. Datum dalam Perhitungan Efisiensi Menurut D’Aubuisson .... 19
Gambar 2.11. Datum dalam Perhitungan Efisiensi Menurut Rankine ............ 20
Gambar 2.12. Profil Kecepatan pada Saluran Tertutup .................................. 24
Gambar 2.13. Profil Kecepatan pada Saluran Terbuka ................................... 24
Gambar 2.14. Diagram Moody ........................................................................ 31
Gambar 3.1. Diagram Alir Perancangan ......................................................... 33
Gambar 4.1. Segitiga Siku-Siku ...................................................................... 37
Gambar 4.2. Segitiga Siku-Siku ...................................................................... 40
Gambar 4.3. Rumah Pompa ............................................................................ 46
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-Williams ................................... 30
Tabel 2.2. Nilai Kekasaran (ε) Dinding untuk Berbagai Pipa Komersil ......... 31
Tabel 4.1. Koefisien Manning (n) ................................................................... 38
Tabel 4.2. Katalog Produk Wavin ................................................................... 38
Tabel 4.3. Tabel Penentuan Ukuran Diameter Pipa Output ............................ 41
Tabel 4.4. Penentuan Diameter Rumah Pompa Berdasarkan Diameter Pipa Masuk 42
Tabel 4.5. Penentuan Ukuran Pressure Vessel ................................................ 52
56
DAFTAR PUSTAKA
Arianta, Ahmad Nur. 2010. Pengaruh Variasi Ukuran Tabung Udara Terhadap
Unjuk Kerja Sebuah Pompa Hidram. Yogyakarta: UGM
Hanafie, Jahja., Longh, Hans de, 1979, Teknologi Pompa Hidraulik Ram. Bandung:
Pusat Teknologi Pembangunan Institut Teknologi Bandung,
http://www.anekapratama.com/file-download/Katalog-Wavin-Standard.pdf
http://www.clemson.edu/irrig/Equip/ram.htm
http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/eng/research/civil/dtu/lift/pubs
http://i4at.org/lib2/hydrpump.htm
Penche, Celso. 1998. Layman's Handbook On How To Develop A Small Hydro
Site(Second Edition). Bélgica: DG XVII European Commision
Pratama, Derry Irwan. 2006. Perancangan Pompa Hidram Menggunakan Beban
Pegas Untuk Head 18 m. Malang: UMM
Siahaan, Parulian. 2012. Rancang Bangun Dan Uji Eksperimental Pengaruh
Variasi Panjang Driven Pipe Dan Diameter Air Chamber Terhadapefisiensi
Pompa Hidram. Medan: USU
Munson. 2003. Mekanika fluida. Jakarta : Erlangga
Crowe, C,T, etc. 2009. Engineering Fluid Mechanics Ninth Edition. New York:
Johnwiley & Sons
Buthod, Paul. 1997. Pressure vessel handbook 10th edition. Tula : Pressure vessel
publishing
57
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Daftar riwayat hidup
Lampiran 2. Gambar Desain
Lampiran 3. Tabel Sifat-Sifat Air
Lampiran 4. Tabel Kekasaran Pipa (ϵ)
Lampiran 5. Diagram Moody
Lampiran 6. Kerugian Pada Saluran Masuk
Lampiran 7. Kerugian Pada Sambungan
Lampiran 8. Kerugian Pada Katup
Lampiran 9. Kerugian Akibat Pembesaran Tiba-Tiba
Lampiran 10. Katalog Pipa Galvanis Merk Spindo
Lampiran 11. Tabel Efisiensi Pengelasan
Lampiran 12. Hasil Ujian Tugas Akhir
Lampiran 13. Berita Acara Ujian Tugas Akhir
Lampiran 14. Naskah Publikasi (Model Jurnal)
Lampiran 15. Naskah Publikasi Bhs.Inggris (Model Jurnal)
Lampiran 16. Naskah Presentasi (model Power Point)