performa pompa hidram linier 3 inci dengan variasi...

PERFORMA POMPA HIDRAM LINIER 3 INCI DENGAN

VARIASI TEKANAN UDARA PADA TABUNG

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh :

ALOYSIUS YUNI TRI PURNOMO

145214087

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

PERFORMANCE OF 3 INCH LINEAR HYDRAM PUMP

WITH AIR PRESSURE VARIATION IN TUBES

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain Sarjana Teknik of Engineering

In Mechanical Engineering Study Program

By :

ALOYSIUS YUNI TRI PURNOMO

145214087

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


iii


iv


v


vi


vii

INTISARI

Air merupakan hal yang tidak dapat terpisahkan dari kehidupan manusia.

Kondisi geografis di Indonesia mempunyai banyak sungai dengan aliran yang

cukup deras. Hal ini sering dimanfaatkan oleh masyarakat untuk mencukupi

kebutuhan sehari-hari menggunakan pompa listrik maupun bahan bakar.

Penggunaan pompa listrik dan bahan bakar dinilai kurang ekonomis karena

membutuhkan biaya yang cukup tinggi untuk membeli bahan bakar. Pompa

hidram linier merupakan salah satu pompa alternatif yang bekerja tanpa

menggunakan energi luar dan juga dapat ditempatkan pada sungai berelevasi

rendah. Penelitian ini bertujuan mengetahui performa pompa hidram linier

terhadap variasi tinggi input, tinggi output, dan tekanan udara.

Pada penelitian ini badan dan tabung pompa menggunakan pipa PVC

dengan ukuran 3 inci. Pada tabung udara dipasang ban dalam yang sudah

dimodifikasi sebagai pengganti udara yang termampatkan. Tinggi input yang

digunakan yaitu 0,5 m, 0,6 m, 0,7 m, 0,8 m, 0,9 m, dan 1 m. Tinggi output 1,2 m,

1,7 m, dan 2,1 m. Variasi tekanan udara pada tabung yaitu 2,9 psi dan 4 psi.

Dari penelitian ini diperoleh hasil bahwa efisiensi yang didapatkan pompa

hidram linier dipengaruhi oleh tinggi input, tinggi output, dan tekanan udara.

Efisiensi tertinggi pada penelitian ini didapatkan pada ketinggian input 1 m,

ketinggian output 2,1 m, dan tekanan 2,9 psi.

Kata Kunci : pompa hidram linier, tinggi input, tinggi output, tekanan, efisiensi.


viii

ABSTRACT

Water is an inseparable thing from human life. Geographical conditions

in Indonesia have many rivers with quite heavy flows. This is often used by the

community to meet their daily needs using electric pumps and fuel pumps. The use

of electric pumps and fuel pumps is considered less economical because it

requires a high enough cost. The linear hydram pump is one alternative pump that

works without using external energy and can also be placed on low-elevated

rivers. This study aims to determine the performance of linear hydram pumps for

variations in input height, output height and air pressure.

In this study the pump body and tube used a 3-inch PVC pipe. In the air

tube, modified inner tubes are installed in place of compressed air. The input

height used are 0.5 m, 0.6 m, 0.7 m, 0.8 m, 0.9 m and 1 m. Output height are 1.2

m, 1.7 m and 2.1 m. Air pressure variations on the tube are 2.9 psi and 4 psi.

From this study, the results obtained show that the efficiency obtained

by linear hydram pumps is influenced by input height, output height, and air

pressure. The highest efficiency in this study was obtained at 1 m input height, 2.1

m output height, and 2.9 psi pressure.

Keywords: linear hydram pump, high input, high output, pressure, efficiency.


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yesus atas yang telah memberikan berkatnya sehingga

sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. Selesainya skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dan dukungan dari berbagai pihak yang telah membantu, membimbing,

serta mendoakan saat proses penyelesaian karya ini. Pada kesempatan ini penulis

ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Tuhan Yesus yang menjadi kekuatan dan penolong dalam proses penulisan

skripsi ini.

2. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Ir. P.K. Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma.

4. R.B. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si.., M.A. selaku dosen pembimbing skripsi

yang telah mendampingi, membimbing dengan sabar, dan memberi masukan

dengan penuh empati dalam proses penulisan skripsi.

5. Ir. Rines, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan

bimbingan, arahan dan dukungan selama menjalani masa studi.

6. Seluruh karyawan dan staff di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma.

7. Sirilius Warsito dan Maria Sulastri selaku orangtua saya yang selalu

membuatku tidak pernah menyerah dengan kesulitan apapun demi anak.

Terimakasih sudah memberikan segala apa yang bapak dan ibu punya untuk

kuliah ini.


x


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

TITTLE PAGE ....................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................................. iii

SUSUNAN DEWAN PENGUJI ............................................................................ iv

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ................................................................. v

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI .................................................. vi

INTISARI .............................................................................................................. vii

ABSTRACT ......................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix

DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv

I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah ............................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................ 3

1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah........................................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................... 4

II. LANDASAN TEORI ....................................................................................... 5

2.1 Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 5

2.2 Dasar Teori ................................................................................................... 6

2.3 Cara Kerja dan Siklus Kerja Pompa Hidram ............................................... 7

2.4 Persamaan yang Digunakan ....................................................................... 12

a. Debit ....................................................................................................... 12

b. Energi Potensial ..................................................................................... 13

c. Hukum Bernoulli .................................................................................... 13

d. Kecepatan aliran pada suatu titik ........................................................... 13

e. Efisiensi Pompa Hidram ......................................................................... 14

III. METODOLOGI PENELITIAN .................................................................... 15


xii

3.1. Alat Penelitian Pompa Hidram Linier ........................................................ 16

a. Pompa Hidram ........................................................................................ 16

b. Pompa Air .............................................................................................. 18

c. Manometer.............................................................................................. 18

d. Pompa Udara .......................................................................................... 19

e. Gelas Ukur .............................................................................................. 19

3.2 Variabel Penelitian ..................................................................................... 19

a. Variabel Bebas. ...................................................................................... 19

b. Variabel Terikat. .................................................................................... 20

3.3 Diagram Alur Penelitian ............................................................................ 22

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 24

4.1 Perhitungan Efisiensi. ................................................................................ 24

4.2 Hasil Penelitian. ......................................................................................... 24

4.3 Pembahasan. ............................................................................................... 27

V. KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 34

5.1 Kesimpulan. ................................................................................................. 34

5.2 Saran. ........................................................................................................... 35

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 36

LAMPIRAN .......................................................................................................... 37


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Rangkaian kerja pompa hidram 1....................................................... 7



Gambar 2.4. Rangkaian kerja pompa hidram 4..................................................... 10

Gambar 2.5. Diagram siklus kerja pompa hidram ................................................ 11

Gambar 3.1. Susunan pompa hidram .................................................................... 15

Gambar 3.2. Pompa hidram linier ......................................................................... 16

Gambar 3.3. Rangkaian manometer ...................................................................... 18

Gambar 3.4. Elevasi input ..................................................................................... 19

Gambar 3.5. Elevasi output ................................................................................... 20

Gambar 3.6. Diagram penelitian pompa hidram ................................................... 22

Gambar 4.1. Grafik hubungan tekanan udara tabung dan tinggi input terhadap

efisiensi pompa hidram linier pada tinggi output 1,2 meter ............ 27





Gambar 4.4. Grafik hubungan tinggi input dn tinggi output terhadap efisiensi

pompa hidram linier pada tekanan 4 psi .......................................... 30

Gambar 4.5. Grafik hubungan tinggi input dan tinggi output terhadap efisiensi

pompa hidram linier pada tekanan 2,9 psi ....................................... 30

Gambar 4.6. Grafik hubungan tekanan dan tinggi input terhadap efisiensi pompa

hidram linier pada tinggi output 1,2 meter ...................................... 31






xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Hasil penelitian pompa hidram linier dengan tinggi input 0,5

meter ............................................................................................. 25


meter ............................................................................................. 25


meter ............................................................................................. 26


meter ............................................................................................. 26


meter ............................................................................................. 26

Tabel 6. Hasil penelitian pompa hidram linier dengan tinggi input 1 meter

...................................................................................................... 27


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air merupakan aspek yang tidak dapat terpisahkan dari kehidupan manusia.

Hasil survey yang dilakukan oleh Direktorat Pengembangan Air Minum, Ditjen Cipta

Karya pada tahun 2006 menunjukan bahwa setiap orang Indonesia mengkonsumsi air

rata-rata sebanyak 144 liter per hari. Jumlah pemakaian tersebut paling besar

digunakan untuk kebutuhan mandi yaitu 60 liter. Selain itu, air digunakan juga untuk

memasak, minum, mencuci, dan lain-lain (www.pu.go.id). Air juga digunakan dalam

sektor pertanian yaitu untuk mengairi lahan pertanian. Pada sektor peternakan air

digunakan untuk menjaga metabolisme hewan dan dalam perindustrian air digunakan

untuk kebutuhan proses produksi. Dilihat dari tingginya jumlah penggunaan air, maka

dapat disimpulkan bahwa air sangat penting untuk kehidupan masyarakat di

Indonesia. Hal tersebut didukung dengan kondisi geografis Indonesia yang

mempunyai banyak sungai dengan arus aliran air yang cukup deras. Aliran air sungai

tersebut sering dimanfaatkan oleh masyarakat di sekitar sungai untuk mencukupi

kebutuhan sehari-hari dengan mengalirkan air menggunakan pompa.

Pompa merupakan peralatan mekanis untuk mengalirkan fluida ke lokasi lain

yang lebih tinggi dengan jarak dan ketinggian tertentu. Pompa dapat didefinisikan

lebih lanjut sebagai suatu sistem yang mentransformasikan beberapa energi untuk

meningkatkan tekanan terhadap fluida. Tekanan terhadap fluida harus ditingkatkan


http://www.pu.go.id/

2

untuk menaikan fluida dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi. Tinggi

rendahnya tekanan juga berpengaruh saat fluida memasuki sistem perpipaan dan

mengatasi kerugian gesek yang terjadi (Volk, 1996). Pompa yang sering digunakan

untuk mengambil air dari sungai yaitu pompa listrik dan pompa bahan bakar.

Pengambilan air dengan pompa listrik ataupun pompa diesel (bahan bakar)

dinilai kurang ekonomis karena masih menggunakan energi luar (listrik dan bahan

bakar) untuk menggerakannya meskipun mampu memenuhi kebutuhan masyarakat.

Selain itu, penggunaan energi luar (listrik dan bahan bakar) membutuhkan biaya yang

cukup tinggi untuk membeli bahan bakarnya. Kondisi tersebut menghambat

masyarakat yang tidak mampu dalam hal finansial untuk memenuhi kebutuhan

sehari-hari.

Berdasarkan permasalahan itu dibutuhkan pompa alternatif yang tidak

membutuhkan energi luar (listrik dan bahan bakar) untuk bekerja memompa air. Ada

beberapa pompa air yang tidak mempunyai harga luaran atau tidak memakai energi

listrik untuk menggerakannya, diantaranya yaitu pompa hidram. Pompa hidram

merupakan salah satu alternatif aplikasi teknologi untuk irigasi dan secara teoritis

memiliki keunggulan ekonomis dan efektifitas. Pompa hidram sangat baik digunakan

pada wilayah yang mempunyai ketinggian areal di atas sumber air yang sulit

terjangkau dengan sistem aliran konvensional atau menggunakan aliran secara

gravitasi.

Pompa hidram bekerja berdasarkan gaya air atau tekanan dinamik akibat

perbedaan ketinggian antara pompa dan sumber air. Pompa hidram bekerja


3

berdasarkan prinsip palu air yaitu perubahan momentum massa fluida sebagai

dampak dari penghentian aliran fluida secara tiba-tiba, dan akan meningkatkan

tekanan secara tiba-tiba (Suarda dan Wirawan, 2008).

Pompa hidram linier merupakan pompa yang dapat bekerja pada elevasi

rendah dan juga pada kondisi terendam. Penelitian mengenai performa pompa hidram

linier pada elevasi rendah sangat belum diketahui. Maka dari itu penelitian terhadap

performa pompa hidram linier untuk penerapannya pada tinggi input, tinggi output,

dan tekanan sangat dibutuhkan untuk menghasilkan nilai efisiensi yang terbaik.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana performa pompa hidram linier apabila dilakukan variasi pada

tinggi input, tinggi output, dan tekanan udara.

1.3 Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh variasi tinggi input terhadap performa pompa

hidram linier.

2. Mengetahui pengaruh variasi tinggi output terhadap performa pompa

hidram linier

3. Mengetahui pengaruh variasi tekanan udara tabung terhadap performa

pompa hidram linier.


4

1.4 Batasan Masalah

Pada penelitian ini penulis membatasi spesifikasi pompa hidram sesuai

berikut :

1. Badan pompa hidram linier menggunakan pipa PVC dengan diameter 3 inci.

2. Rugi-rugi gesekan diabaikan.

3. Luasan katup hantar 14,58 % dari luas keseluruhan katup hantar.

4. Berat beban katup limbah 225 gram.

5. Besar selang output 5/8 inci.

6. Panjang tabung udara 40 cm dengan diameter 3 inci

7. Diameter saluran input 2 inci.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Mengaplikasikan teknologi energi terbarukan.

2. Menambah referensi mengenai pompa hidram linier.


5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Penelitian pompa hidram oleh Nambiar, dkk (2015) berfokus untuk

memaksimalkan efisiensi dari pompa hidram dengan mengubah parameter yang

berhubungan dengan efisiensi pompa. Pompa hidram merupakan pompa yang sangat

baik digunakan untuk kebutuhan air yang terus-menerus. Katup limbah merupakan

komponen kunci yang membutuhkan perhatian yang lebih optimal untuk

menghasilkan efisiensi keseluruhan mekanisme.

Manuaba, dkk (2017) melakukan penelitian mengenai pengaruh variasi

tekanan awal udara pada tabung tekan terhadap unjuk kerja pompa hidram. Pada

penelitian tersebut tabung tekan memakai tipe membran. Ketinggian input 6 meter

dan tinggi pemompaan 111 meter. Variasi tekanan awal yaitu 2 kg/cm3, 5 kg/cm

3, 8

kg/cm3,11 kg/cm

3, dan 14 kg/cm

3. Tekanan awal tabung berpengaruh terhadap hasil

pemompaan dan efisiensi pemompaan. Semakin besar tekanan tabung maka akan

semakin kecil hasil pemompaan dan hasil efisiensi pompa.

Penelitian selanjutnya oleh Wijaya (2015) menggunakan pompa hidram linier

berukuran 2 inci dengan bahan PVC dan panjang tabung udara 50 cm. Pompa hidram

linier ini menggunakan ketinggian input 0,7 m , 1,2 m ,dan 1,7 m. Ketinggian output

yang digunakan 3,13 m , 4,13 m , dan 5,13 m. Pemberat yang digunakan yaitu tanpa


6

pemberat, 50 gram pemberat, dan 100 gram pemberat, serta panjang langkah 1 cm,

1,25 cm, dan 1,5 cm. Hasil penelitian ini pada ketinggian output 3,13 m debit

tertinggi yang dihasilkan sebesar 9,391 l/menit pada ketinggian input 1,7 m dengan

panjang langkah 1,25 cm dan menggunakan pemberat 50 gram. Pada ketinggian

output 4,13 m debit tertinggi dihasilkan sebesar 4,60 l/menit pada ketinggian input

1,7 m dengan panjang langkah 1,25 cm dan menggunakan pemberat 100 gram.

Sedangkan pada ketinggian output 5,13 m debit yang dihasilkan sebanyak 3,91

l/menit pada ketinggian input 1,7 m dengan panjang langkah 1,2 cm dan

menggunakan pemberat 100 gram.

2.2 Dasar Teori

Pompa hidram atau singkatan dari hydraulic ram berasal dari kata hidro = air

(cairan), dan ram = hantaman, pukulan, ataupun tekanan, yang berarti tekanan air.

Pompa hidram adalah sebuah pompa yang energi atau tenaga penggeraknya berasal

dari tekanan atau hantaman air yang masuk ke dalam pompa melalui pipa (Fane

dkk,2012). Pompa hidram merupakan suatu alat yang memanfaatkan energi potensial

air untuk memindahkan air itu sendiri ke tempat yang lebih tinggi dari sumber air

secara terus menerus tanpa menggunakan sumber energi luar (Suarda dan Wirawan,

2008).

Air yang masuk ke dalam pompa hidram harus dalam jumlah yang cukup dan

berjalan terus agar pompa tidak kehilangan tekanan. Apabila air yang masuk tidak

cukup dan kontinyu katup hidram akan berhenti dan pompa tidak bekerja. Prinsipnya


7

pompa hidram bekerja menggunakan perbedaan ketinggian dari sumber air agar

mendapatkan energi potensial yang cukup untuk memompa air ke tempat yang lebih

tinggi.

2.3 Cara Kerja dan Siklus Kerja Pompa Hidram

Energi yang dibutuhkan untuk membuat pompa menaikan air ke tempat yang

lebih tinggi berasal dari air yang jatuh karena gravitasi. Berbeda dengan kincir air

ataupun turbin air, pompa hidram menggunakan inersia dari bagian yang bergerak

daripada tekanan air dan beroperasi sesuai rangkaian kerjapompa hidram.

a. Rangkaian 1

Gambar 2.1. Rangkaian kerja pompa hidram 1 (Mohammed, 2007)

Dengan memperhatikan Gambar 2.1, air mengalir dari bak

penampungan menuju pompa hidram melalui saluran input (A) sehingga

B

A C

E D


8

memenuhi badan pompa dan membuka katup limbah (B). Katup hantar (C)

masih dalam posisi normal tertutup yang terkena tekanan air di dalam tabung

(D) dan saluran output (E). Pada keadaan ini tidak ada tekanan dalam tabung

udara dan tidak ada air yang dinaikan dari saluran output (E) ke bak output.

b. Rangkaian 2

Air yang masuk ke pompa dengan melalui pipa input memiliki

kecepatan serta tekanan sehingga menutup katup limbah(B) (Gambar 2.2).

Katup limbah yang tertutup secara tiba-tiba menciptakan tekanan yang

sangat besar dan melebihi tekanan statis saluran input hal ini disebut

waterhammer. Katup hantar terbuka sehingga sebagian air masuk ke dalam

tabung udara. Udara pada tabung mulai mengembang untuk

menyeimbangkan tekanan dan mendorong air keluar melalui saluran output


B

A C

E

D


9

c. Rangkaian 3


Waterhammer menyebabkan air berhenti mengalir pada saluran input(A)

(shockwave) dan kembali menuju bak input (Gambar 2.3). Selain itu,

fenomena ini menyebabkan katup limbah (B) mulai terbuka, sementara

katup hantar (C) tertutup. Volume udara pada tabung (D) terus berkembang

untuk menyeimbangkan tekanan dan mendorong sebagian air keluar dari

saluran output (E)

d. Rangkaian kerja 4

Setelah katup limbah (Gambar 2.4) terbuka maka air pada pipa input (A)

mengalir ke dalam badan pompa lalu keluar menuju katup limbah (B). Katup

hantar (C) tetap tertutup, ekspansi udara terjadi dalam tabung (D) hingga

tekanan menjadi seimbang dan air berhenti mengalir keluar dari saluran

output (E). Siklus kerja akan terulang kembali dari rangkaian kerja pompa.

B

A C

E

D


10

pertama. Jika digambarkan dengan grafik dalam satu siklus hidram terdapat

lima periode dan dapat dijelaskan melalui Gambar 2.5.

Gambar 2.4. Rangkaian kerja aliran hidram 4 (Mohammed, 2007)

.

B

A C

E

D


11

Gambar 2.5. Diagram siklus kerja pompa hidram (Hanafie, 1979)

Panjaitan dan Sitepu (2012) menjelaskan mengenai periode siklus kerja pompa

hidram sebagai berikut :

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.


12

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 tekah

mencapai maksimum.

Periode 4 : Katup limbah tertutup, menyebabkan terjadinya palu air (water

hammer) yang mendorong air melalu katup hantar. 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.

2.4 Persamaan yang Digunakan

a. Debit

Debit merupakan jumlah air yang mengalir dari suatu penampang tertentu

dalam persatuan waktu.

Dalam persamaan :

Q = t (1)

Dengan Q adalah debit air, V volume air yang ditampung, dan t adalah

waktu.


13

b. Energi Potensial

Energi potensial merupakan energi yang timbul karena ketinggiannya.

Besarannya dapat dihitung dengan persamaan :

p (2)

Dengan adalah energi potensial fluida, m adalah massa fluida, g adalah

percepatan gravitasi, dan h adalah ketinggian permukaan air.

c. Hukum Bernoulli

Persamaan Bernoulli merupakan persamaan yang digunakan pada fluida

yang mengalir di dalam pipa. Aliran yang digunakan dalam pompa hidram

adalah aliran yang tidak termampatkan karena fluida yang bekerja berupa

cair. Maka dari itu persamaan Bernoulli yang digunakan yaitu :

(Triadmodjo, 1996)

g g (3)

Dengan Z adalah elevasi, P/ adalah head tekanan, adalah head

kecepatan.

d. Kecepatan aliran pada suatu titik

Kecepatan aliran dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

(Triadmodjo, 1996)

√ (4)


14

Dengan v adalah keepatan aliran, g adalah percepatan gravitasi dan h

adalah tinggi kolom udara.

e. Efisiensi Pompa Hidram

Menurut D’ ubuisson efisiensi pompa hidram dirumuskan : (Panjaitan

dan Sitepu, 2012)

( ) (5)

Dengan adalah efisiensi hidram menurut D’ ubuisson, q adalah debit

output, Q adalah debit limbah, h adalah ketinggian output, dan H adalah

ketinggian input.


15

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Sesuai tujuan penelitian pada BAB 1, penelitian ini ditujukan untuk

mengetahui performa pompa hidram linier. Penelitian melibatkan variasi tinggi input,

tinggi output, dan tekanan tabung.

Susunan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah (1) Pompa air, (2)

Bak input, (3) Saluran input, (4) Pompa hidram, (5) Saluran output, (6) Bak output.

Gambar 3.1. Susunan pompa hidram

1

2

4

5

3

6


16

Gambar 3.2. Pompa hidram linier

3.1 Alat Penelitian Pompa Hidram Linier

a. Pompa Hidram

1. Saluran input 4. Katup hantar

2. Katup limbah 5. Saluran output

3. Beban 6. Tabung udara

Penjelasan komponen pompa hidram diuraikan sebagai berikut:

1. Saluran Input

Pipa input berfungsi untuk mengalirkan air dari bak input ke

badan pompa hidram linier, saluran input menggunakan pipa PVC

berukuran 2 inci.

2. Katup Limbah

Pada keadaan terbuka katup limbah digunakan untuk

mengeluarkan air dari badan pompa. Saat katup limbah tertutup akan

Bidang A-A

4

2 1 6

5 3


17

menyebabkan tekanan sehingga mendorong air masuk ke dalam

lubang output.

3. Beban

Beban digunakan untuk menahan katup limbah agar tidak cepat

tertutup dan juga membantu katup limbah terbuka.

4. Katup Hantar

Katup hantar merupakan katup satu arah yang digunakan agar air

yang sudah masuk ke dalam tabung udara dan tidak kembali menuju

badan pompa. Katup hantar yang yang digunakan berukuran 3inci

dengan persentase luasan katup hantar 14,58 % dari luas keseluruhan

katup hantar.

5. Saluran Output

Saluran output yang berguna untuk mengalirkan air dari badan

pompa menuju bak output.

6. Tabung Udara

Tabung udara digunakan untuk menyimpan udara agar dapat

mendorong air menuju saluran output, karena tabung udara dalam

keadaan linier maka digunakan ban dalam sebagai pengganti udara

yang termampatkan.

b. Pompa Air

Pompa air digunakan untuk menyuplai air ke dalam bak input karena

bak input harus terus terisi selama pengambilan data. Pompa air yang


18

digunakan pada penelitian ini menggunakan pompa air (Daishin Model SCR-

50HX)

c. Manometer

Manometer digunakan untuk mengetahui tekanan yang terjadi di

dalam tabung. Manometer akan dirangkai seperti pada Gambar 3.3.,

rangkaian ini menggunakan selang tekanan untuk menghubungkan tabung

udara, manometer, dan pentil ban dalam.

d. Pompa Udara (Kompresor)

Pompa udara digunakan untuk mengisi udara pada tabung dengan

menyambungkannya pada pentil ban dalam. Pompa udara yang digunakan

pada penelitian ini adalah pompa angin Kenmaster Type KM-113 dengan

tekanan maksimal 100 psi.

Pentil untuk

memasukan

udara

Manometer

Sambungan

menuju tabung

udara

Gambar 3.3. Rangkaian manometer


19

e. Gelas Ukur

Gelas ukur yang digunakan adalah gelas ukur dengan volume 2 liter.

3.2 Variabel Penelitian

Data yang diambil dalam penelitian ini terdiri atas dua variabel yaitu variabel

bebas dan variabel terikat.

a. Variabel Bebas

1. Tinggi Input

Dalam penelitian ini terdapat 6 variasi tinggi input yaitu 0,5 m,

0,6 m, 0,7 m, 0,8 m, 0,9 m, dan 1 m. Ketinggian input dinyatakan

secara terukur yang dihitung dari garis tengah pompa hidram linier ke

permukaan air bak input (Gambar 3.4).

Gambar 3.4. Elevasi input

2. Tinggi Output

Ketinggian output yang digunakan adalah 1,2 m, 1,7 m, dan

2,1 m. Tinggi output diukur dari garis tengah pompa hidram linier ke

ketinggian permukaan bak output (Gambar 3.5).

H


20

Gambar 3.5. Elevasi output

3. Variasi Tekanan Udara

Tekanan udara menggunakan variasi 2,9 psi dan 4 psi. Tekanan

udara diukur menggunakan manometer yang disambungkan

menggunakan selang ke lubang pentil ban dalam. Pengukuran

dilakukan sebelum pompa hidram linier bekerja.

b. Variabel Terikat

1. Debit output

Debit output merupakan debit hasil pemompaan hidram linier.

Pada penelitian ini debit output diukur menggunakan gelas ukur. Debit

pompa didapatkan dari bak output dalam satuan mililiter per detik.

2. Debit limbah

h


21

Debit limbah merupakan debit yang keluar dari katup limbah.

Debit limbah diukur menggunakan gelas ukur dan dihitung dalam

satuan mililiter per detik. Pengambilan debit limbah dilakukan per

lima detik dan diulangi sebanyak lima kali agar mendapatkan hasil

yang baik.

3. Tekanan tabung

Tekanan tabung merupakan tekanan pompa hidram yang

terjadi di dalam tabung. Tekanan tabung diukur menggunakan

manometer yang dihubungkan ke tabung udara menggunakan

rangkaian selang tekanan.


22

3.3 Diagram Alur Penelitian

Gambar 3.6. Diagram penelitian pompa hidram

Pemasangan pompa hidram

Variasi tekanan udara

(2,9 psi dan 4 psi)

Variasi tinggi input

(0,5 m, 0,6 m, 0,7 m, 0,8 m, 0,9 m, dan 1m)

Variasi tinggi output

(1,2 m, 1,7 m, dan 1,9 m)

Pengolahan data

Selesai

Mulai

Pengambilan Data


23

Penjelasan diagram penelitian :

Pemasangan pompa hidram linier pada lokasi penelitian sekaligus

pemasangan variasi awal yaitu tekanan 2,9 psi, tinggi input 0,5 meter, dan tinggi

output 1,2 meter. Selanjutnya dilakukan uji coba alat, apabila belum bekerja

dengan baik maka akan dilakukan pengecekan dan perakitan ulang. Apabila

pompa hidram linier sudah bekerja dengan baik maka pengambilan data dapat

dilakukan. Ketika pengambilan data pada variasi awal sudah selesai maka

dilanjutkan dengan mengganti variasi tinggi output 1,7 meter, tinggi input dan

tekanan udara tetap. Apabila pengambilan data pada tinggi output 1,7 meter

sudah selesai kemudian tinggi output dirubah menjadi 2,1 meter dengan tinggi

input dan tekanan tabung tetap. Setelah itu tinggi input diubah menjadi 0,6 meter

dengan mengulangi tinggi output 1,2 m, 1,7 m, dan 2,1 m, tanpa mengubah

tekanan. Jika data pada variasi tinggi input 0,6 meter telah didapatkan ulangi

langkah tersebut pada variasi tinggi input, 0,7 m, 0,8 m, 0,9 m, dan 1 m, lakukan

hal yang sama pada variasi tekanan udara 4psi. Jika semua variasi sudah selesai

dilakukan dan semua data telah didapatkan, maka data yang diperoleh kemudian

diolah dan dilakukan pembahasan.


24

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Data hasil penelitian dan perhitungan efisiensi disajikan dalam Tabel 1,

Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4, Tabel 5, dan Tabel 6. Tiap tabel disajikan dalam tinggi

input yang berbeda.

4.1. Perhitungan Efisiensi

Perhitungan pompa hidram linier pada penelitian ini dihitung

menggunakan persamaan efisiensi D’Aubuisson (5).

Sebagai contoh perhitungan efisiensi data yang digunakan yaitu data

dengan ketinggian input 0,5 meter dan tekanan 4 psi. (dapat dilihat pada Tabel 1

no. 1).

( )

4.2. Hasil Penelitian

Hasil yang didapatkan dari penelitian ini yaitu debit limbah dan debit

output pompa hidram. Debit limbah didapatkan dengan mengambil 5 kali sampel

air limbah dalam satuan per lima detik karena dilakukan secara manual agar

mendapatkan hasil yang baik. Data yang sudah di dapatkan lalu di rata-ratakan.


25

Debit output hanya dilakukan satu kali pengambilan debit karena debitnya kecil

dan mudah diukur.

Maka dihasilkan data seperti berikut :

Tabel 1. Hasil penelitian pompa hidram linier dengan tinggi input 0,5 meter

No

Tinggi

Output

(m)

Tekanan

Udara

(psi)

Debit

Output

(ml/s)

Debit

Limbah

(ml/s)

Efisiensi

D’Aubuisson %

Tekanan

Tabung

(psi)

1 1,2 4 26,230 1206,8 5,105 8

2 1,7 4 22,131 1199 6,162 7

3 2,1 4 19,355 1235 6,481 7

4 1,2 2,9 21,429 1172,2 4,309 6

5 1,7 2,9 13,710 1189 3,876 6

6 2,1 2,9 9,836 1186 3,455 6

Tabel 2. Hasil Penelitian pompa hidram linier dengan tinggi input 0,6 meter.

No

Tinggi

Output

(m)

Tekanan

Udara

(psi)

Debit

Output

(ml/s)

Debit

Limbah

(ml/s)

Efisiensi

D’Aubuisson %

Tekanan

Tabung

(psi)

1 1.2 4 36.290 1108 6.343 7

2 1.7 4 33.065 1124 8.097 7

3 2.1 4 28.226 1116 8.634 7

4 1.2 2.9 37.705 1196 6.112 6,5

5 1.7 2.9 27.419 1123 6.753 6,5

6 2.1 2.9 23.770 1172 6.958 6,5


26


No

Tinggi

Output

(m)

Tekanan

Udara

(psi)

Debit

Output

(ml/s)

Debit

Limbah

(ml/s)

Efisiensi

D’Aubuisson %

Tekanan

Tabung

(psi)

1 1,2 4 54,032 1080 8,168 7

2 1,7 4 40,322 1096 8,618 7

3 2,1 4 33,606 1106 8,847 6,5

4 1,2 2,9 60,655 1170 8,449 7

5 1,7 2,9 51,612 1110 10,791 7,2

6 2,1 2,9 45,967 1146 11,569 7


No

Tinggi

Output

(m)

Tekanan

Udara

(psi)

Debit

Output

(ml/s)

Debit

Limbah

(ml/s)

Efisiensi

D’Aubuisson %

Tekanan

Tabung

(psi)

1 1,2 4 68,033 1066 8,999 8

2 1,7 4 53,226 1063 10,133 8

3 2,1 4 42,623 1067 10,083 8

4 1,2 2,9 81,452 1017 11,123 7,2

5 1,7 2,9 70,161 1038 13,454 7,2

6 2,1 2,9 63,934 1038 15,230 7,2


No

Tinggi

Output

(m)

Tekanan

Udara

(psi)

Debit

Output

(ml/s)

Debit

Limbah

(ml/s)

Efisiensi

D’Aubuisson %

Tekanan

Tabung

(psi)

1 1,2 4 94,444 1100 10,543 9

2 1,7 4 74,603 1072 12,290 9

3 2,1 4 66,667 1090 13,449 9

4 1,2 2,9 104,839 1082 11,778 7,2

5 1,7 2,9 83,607 1140 12,906 7

6 2,1 2,9 70,492 1157 13,701 7


27

Tabel 6. Hasil Penelitian pompa hidram linier dengan tinggi input 1 meter.

No

Tinggi

Output

(m)

Tekanan

(psi)

Debit

Output

(ml/s)

Debit

Limbah

(ml/s)

Efisiensi

D’Aubuisson %

Tekanan

Tabung

(psi)

1 1,2 4 108,065 1136 10,424 9

2 1,7 4 91,935 1130 12,790 9

3 2,1 4 80,645 1092 14,442 9

4 1,2 2,9 125,410 1001 13,360 8

5 1,7 2,9 104,098 1026 15,659 8,5

6 2,1 2,9 98,361 1044 18,082 8,5

4.3. Pembahasan

Data hasil penelitian akan dibahas sesuai tujuan penelitian pada BAB 1

yaitu pengaruh tinggi input (Gambar 4.1, Gambar 4.2, dan Gambar 4.3), pengaruh

tinggi output (Gambar 4.4 dan Gambar 4.5), dan pengaruh tekanan (Gambar 4.6,

Gambar 4.7, dan Gambar 4.8) dalam bentuk grafik.


efisiensi pompa hidram linier pada tinggi output 1,2 meter.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Efi

sien

si %

Tinggi Input (m)

Tekanan 4 psi Tekanan 2,9 psi


28





0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Efi

sien

si %

Tinggi Input (m)


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Efi

sien

si %

Tinggi Input (m)



29

Pada grafik di atas (Gambar 4.1, Gambar 4.2, dan Gambar 4.3) terlihat

bahwa efisiensi pompa hidram linier terus naik seiring bertambahnya tinggi input

pompa. Hal ini terjadi karena semakin tinggi elevasi input terhadap pompa, debit

output pompa akan semakin meningkat. Semakin tinggi elevasi input maka akan

semakin tinggi juga kecepatan aliran yang dihasilkan dan tekanan di dalam tabung

semakin besar, sehingga debit output pompa akan semakin besar. Sesuai dengan

teori mengenai kecepatan aliran fluida pada persamaan (4) semakin tinggi letak

input terhadap pompa maka kecepatan fluida pada badan pompa akan semakin

bertambah. Hal ini juga diperlihatkan pada persamaan (2), semakin tinggi

kecepatan aliran maka akan semakin tinggi energi potensial yang dihasilkan

pompa. Pada persamaan (5) mengenai efisiensi D’Aubuisson ada beberapa faktor

yang mempengaruhinya salah satunya yaitu debit output, apabila debit output

semakin besar maka efisiensi pompa yang didapatkan juga akan semakin besar.

Pada penelitian ini setiap kenaikan tinggi input debit output yang keluar juga akan

semakin tinggi, sedangkan debit limbah jumlahnya naik turun. Pada tinggi input

0,9 meter efisiensi pompa menurun karena tekanan yang terjadi di dalam tabung

menurun hal ini menyebabkan debit output pompa yang keluar tidak maksimal.

Tekanan yang menurun ini dikarenakan ada pergantian ban dalam. Pergantian ban

dalam dapat mempengaruhi tekanan yang terjadi di dalam tabung.


30


pompa hidram linier pada tekanan 4 psi


pompa hidram linier pada tekanan 2,9 psi

Pada grafik di atas (Gambar 4.4 dan Gambar 4.5) terlihat bahwa efisiensi

pompa hidram linier akan semakin baik ketika tinggi output semakin besar. Debit

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1.2 1.7 2.1

Efi

sien

si %

Tinggi Output (m)

Input 0,5 m Input 0,6 m Input 0,7m

Input 0,8 m Input 0,9 m Input 1 m

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1.2 1.7 2.1

Efi

sien

si %

Tinggi Output (m)

Input 0,5 m Input 0,6 m Input 0,7 m

Input 0,8 m Input 0,9 m Input 1 m


31

output akan semakin kecil apabila tinggi output bertambah besar, hal ini

dikarenakan pompa hidram membutuhkan energi yang lebih tinggi agar dapat

memompa air. Pada persamaan (5) debit output bukan salah satu faktor yang

menetukan efisiensi pompa hidram. Perbandingan tinggi output dan tinggi input

juga mempengaruhi efisiensi. Pada penelitian ini semakin besar tinggi output

tidak mempengaruhi besar debit limbah yang di dapatkan. Oleh karena itu

efisiensi pompa hidram meningkat.

Gambar 4.6. Grafik hubungan tekanan udara dan tinggi input terhadap efisiensi

pompa hidram linier pada tinggi output 1,2 meter.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

2,9 4

Efi

sien

si %

Tekanan (psi)

Input 0,5 meter

Input 0,6 meter

Input 0,7 meter

Input 0,8 meter

Input 0,9 meter

Input 1 meter

0

2

4

6

8

10

12

14

16

2,9 4

Efi

sien

si %

Tekanan (psi)

Input 0,5 meter

Input 0,6 meter

Input 0,7 meter

Input 0,8 meter

Input 0,9 meter

Input 1 meter


32

Gambar 4.7 Grafik hubungan tekanan udara dan tinggi input terhadap efisiensi


Gambar 4.8 Grafik hubungan tekanan udara dan tinggi input terhadap efisiensi


Pada grafik di atas (Gambar 4.6, Gambar 4.7, dan Gambar 4.8)

menunjukan bahwa semakin tinggi tekanan udara pada tabung maka semakin

kecil efisiensi yang didapatkan. Hal ini dikarenakan semakin tinggi tekanan udara

akan menyebabkan katup hantar semakin cepat menutup. Tekanan pada tabung

yang semakin besar sedangkan tekanan dari pompa tetap, sehingga air yang

masuk ke dalam tabung semakin kecil. Semakin tinggi tekanan juga

mengakibatkan volume air yang berada pada tabung semakin kecil sehingga air

yang terpompa semakin sedikit dan efisiensi pompa akan menurun. Tekanan udara

pada tabung juga mempengaruhi elastisitas ban dalam yang digunakan sehingga

mempengaruhi debit output dan efisiensi pompa hidram linier. Namun apabila

pada tabung udara tidak diberikan tekanan, udara pada tabung lambat laun akan

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

2,9 4

Efi

sien

si %

Tekanan (psi)

Input 0,5 meter

Input 0,6 meter

Input 0,7 meter

Input 0,8 meter

Input 0,9 meter

Input 1 meter


33

ikut terpompa sehingga tabung akan terisi penuh oleh air dan menyebabkan

pompa tidak bekerja. Penambahan tekanan juga berguna agar pompa tetap bekerja

secara kontinyu. Pada tinggi input 0,5 meter dan 0,6 meter efisiensi pompa

meningkat dikarenakan adanya pergantian ban dalam sehingga elastisitas ban

dalam berubah yang menyebabkan debit output dan efisiensi yang didapatkan

meningkat.


34

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Pada penelitian pompa hidram linier 3 inci ini dapat disimpulkan sebagai

berikut :

1. Variasi tinggi input mempengaruhi performa pompa hidram linier,

semakin tinggi elevasi input maka kecepatan aliran air akan semakin

besar dan tekanan akan semakin tinggi. Efisiensi tertinggi pada penelitian

ini yaitu 18,082% diperoleh pada variasi ketinggian input 1 m, ketinggian

output 2,1 m, dan tekanan 2,9 psi.

2. Elevasi tinggi output mempengaruhi performa pompa hidram linier. Pada

penelitian ini debit limbah yang dihasilkan pada setiap variasi output

pompa hidram tidak terpengaruh tinggi output pompa. Debit output yang

dihasilkan lebih sedikit namun debit limbah tidak bertambah tinggi yang

menyebabkan efisiensi pompa hidram semakin baik.

3. Tekanan udara pada tabung mempengaruhi performa pompa hidram

linier. Tekanan udara yang semakin besar akan mebuat katup hantar

semakin cepat tertutup dan mengurangi volume air di dalam tabung. Hal

ini menyebabkan debit output dan efisiensi yang kecil. Tekanan udara

juga mempengaruhi elastisitas ban dalam yang digunakan sehingga

mempengaruhi debit output dan efisiensi pompa hidram linier.


35

5.2 Saran

1. Ban dalam dibuat sebaik mungkin agar tidak mudah bocor atau diganti

menggunakan bahan lain selain ban dalam.

2. Manometer yang digunakan harus lebih teliti agar dalam pengambilan

data didapatkan hasil yang baik.

3. Katup limbah dirancang sebaik mungkin agar tidak mengalami kebocoran

pada saat katup limbah tertutup.

4. Pengambilan debit output dan debit limbah menggunakan alat ataupun

metode yang lebih teliti agar hasil yang didapatkan lebih baik.


36

DAFTAR PUSTAKA

Pemakaian Air Rumah Tangga Perkotaan 144 Liter Perhari. 6 Maret 2007. Diakses 6

Juni 2019. https://www.pu.go.id/berita/view/4175/pemakaian-air-rumah-

tangga-perkotaan-144-liter-perhari

Volk, Michael W. 1996. Pump Characteristic and Applications. New York : Marcel

Dekker, Inc.

Suarda, M, dan IKG Wirawan. 2008. Kajian Eksperimental Pengaruh Tabung Udara

Pada Head Tekanan Pompa Hidram. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM.

2(1):10-14

Nambiar, P., dkk. 2015. Hydraulic Ram Pump Maximizing Efficiency. International

Conference on Technologies for Sustainable Development (ICTSD), 4-6

Februari 2015, Mumbai – India.

Manuaba, IBW., Sukadana, IGK., Suarda, M. 2017. Pengaruh Variasi Tekanan Awal

Udara Pada Tabung Tekan Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hydram. Jurnal

Ilmiah TEKNIK DESAIN MEKANIKA. 6(1):53-57

Wijaya, AF. 2015. Debit Output Pompa Hidram Linier 2 Inci Menggunakan Panjang

Tabung 50 cm Pada Variasi Ketinggian Output [skripsi].

Yogyakarta(ID):Universitas Sanata Dharma

Fane, DS. Sutanto, R., Mara I.M. 2012. Pengaruh Konfigurasi Tabung Kompressor

Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram. Dinamika Teknik Mesin. 2(2):62-66

Mohammed, SN. 2007. Design and Cinstruction of a Hydraulic Ram Pump.

Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies. Issue 11: 59-70

Hanafie, J. 1979. Teknologi Pompa Hidraulik Ram. Bandung : Pusat Teknologi

Pembangunan Institut Teknologi Bandung

Panjaitan, DO .,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. II(2):1-9

Triadmodjo, B. 1996. Hidraulika I. Yogyakarta: Beta Offset. 4(2): 144-152.


https://www.pu.go.id/berita/view/4175/pemakaian-air-rumah-tangga-perkotaan-144-liter-perhari

https://www.pu.go.id/berita/view/4175/pemakaian-air-rumah-tangga-perkotaan-144-liter-perhari

LAMPIRAN

Pompa Air

Katup Hantar

Ban Dalam yang sudah di press


Rangkaian Pompa Hidram

Gelas Ukur


performa pompa hidram linier 3 inci dengan variasi...

Documents