pkmp pompa hidram eko sulistiawan mesin

USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

PENGARUH VOLUME TABUNG UDARA DAN BEBAN KATUB LIMBAH

TERHADAP EFISIENSI UNJUK KERJA POMPA HIDRAM

BIDANG KEGIATAN :

PKM-P

Diusulkan oleh :

Ketua : Eko Sulistiawan ; 102641911563 ; Angkatan 2010

Anggota : Romadhan Triwahyudi ; 112741811673 ; Angkatan 2011

Anggota : Setia Pradana ; 122841911712 ; Angkatan 2012

UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG

MALANG

2012

Page i

DAFTAR ISI

Halaman Judul

Lembar Pengesahan

Daftar isi ........................................................................................................................ i

Daftar Gambar ............................................................................................................... ii

A. Judul .................................................................................................................. 1

B. Latar Belakang .................................................................................................. 1

C. Perumusan Masalah .......................................................................................... 2

D. Tujuan ............................................................................................................... 3

E. Luaran yang diharapkan ................................................................................... 3

F. Kegunaan .......................................................................................................... 3

G. Tinjauan Pustaka ............................................................................................... 3

G.1 Definisi Pompa Hidram ............................................................................... 3

G.2 Cara Kerja Pompa Hidram ........................................................................... 3

G.3 Perancangan Instalasi Pompa untuk Percobaan ........................................... 5

G.3.1 Sistem siklus pompa hydram ................................................................. 5

G.3.2 Dimensi sistem....................................................................................... 5

G.3.3 Pemilihan Alat Ukur .............................................................................. 5

H. Metode Pelaksanaan .......................................................................................... 5

H.1 Prosedur dan hasil percobaan ....................................................................... 5

H.2 Pengolahan data ............................................................................................ 5

H.3 Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 7

I. jadwal Pelaksanaan .............................................................................................. 11

J. Rancangan Biaya .................................................................................................. 11

K. Daftar Pustaka ..................................................................................................... 13

Lampiran

Page ii

DAFTAR GAMBAR

A. Gambar 1. Bagan Rumah Pompa ....................................................................... 6

B. Gambar 2. Instalasi Pompa Hydram Untuk Percobaan ...................................... 6

C. Gambar 3 . Plot Efisiensi Terhadap Faktor Beban Katup Limbah ..................... 7

D. Gambar 4. Surface Plot untuk Efisiensi .............................................................. 8

G. Gambar 5 Diagram alir penelitian ...................................................................... 10

A. Judul

Pengaruh volume tabung udara dan beban katub limbah terhadap unjuk

kerja pompa hidram.

B. Latar Belakang

Air merupakan salah satu faktor yang sangat penting dan dibutuhkan

dalam kehidupan makhluk hidup. Selain untuk pengembangan fiskologis makhluk

hidup, air juga menjadi input bagi beragam upaya atau kegiatan makhluk hidup

dalam rangka menghasilkan sesuatu untuk kelangsungan hidupnya. Oleh karena

itu, air harus tersedia kapanpun dan dimanapun dalam jumlah, waktu, dan mutu

yang memadai. Dengan jumlah air yang tersedia relatif tetap, sementara

kebutuhan air semakin meningkat, maka air dari sisi ketersedian dan

permintaannya perlu dikelola dan diatur sedemikian rupa, sehingga air dapat

disimpan jika berlebihan dan selanjutnya dimanfaatkan dan didistribusikan jika

diperlukan. Sektor pertanian dan konsumsi masyarakat membutuhkan air dalam

jumlah besar, baik yang berasal dari sumber air permukaan maupun air tanah,

memanfaatkan beragam teknologi yang mampu mengangkat dan mengalirkan air

dari sumbernya ke lahan-lahan pertanian serta hunian penduduk. Penggunaan

pompa air yang digerakkan dengan tenaga listrik menjadi pilihan utama saat ini.

Namun jika dilihat dari sisi pembiayaan, baik dalam tahap pengembangan

maupun pengelolaan, teknologi irigasi tersebut memunculkan persoalan di tingkat

lapangan.

Oleh karena itu, perlu dicari dan dikembangkan suatu model teknologi

irigasi yang memadai, menggunakan teknologi tepat guna, efisien, dan ekonomis

sehingga dalam pengelolaannya tidak tergantung pada tenaga listrik atau bahan

bakar lainnya, sebuah teknologi yang membutuhkan biaya operasional yang

murah dan tidak membebani petani dalam melakukan kegiatan usaha taninya.

Salah satu teknologi irigasi yang mulai dikembangkan adalah pompa hydraulic

ram atau lazim disebut 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 energy potensial sumber air yang

akan dialirkan. Pompa hidram mengalirkan air secara kontinyu dengan

menggunakan energy potensial sumber air yang akan dialirkan sebagai daya

penggerak tanpa menggunakan sumber energi luar. Pompa hidram hanya dapat

digunakan pada aliran sumber yang memiliki kemiringan, sebab pompa ini

membutuhkan energy terjunan air dengan ketinggian lebih besar atau sama

dengan 1 meter yang masuk ke dalam pompa. Air mengalir melalui pipa

penggerak kedalam badan pompa dan keluar melaui katup limbah yang terbuka.

Pada kecepatan aliran yang mencukupi katup ini akan menutup dengan sangat

cepat. Akibatnya, tekanan yang tinggi akan terjadi didalam badan pompa,

selanjutnya air hanya dapat keluar lewat katup tekan ke dalam tabung udara serta

mengkompresi udara yang ada dalam tabung sampai kecepatan aliran menjadi nol.

Udara yang telah dikompresi tadi akan menekan air dalam tabung udara ke dalam

pipa penyalur. Akan tetap, pompa hidram tidak dapat memompa semua air yang

masuk, namun sebagian air terpompa dan sebagian lagi terbuang melalui katub

limbah.

Beberapa penelitian tentang berbagai rancangan dan performansi pompa

hidram telah dilakukan, namun penelitian tersebut belum mengkaji peningkatan

tekanan yang terjadi akibat volume tabung udara dan besar celah katub pada

pompa hidram. Padahal pompa hidram bekerja selain berdasarkan mekanisme dari

palu air, juga pada volume tabung udara dan beban katub limbah. Oleh sebab itu,

maka perlu dilakukan kajian mengenai volume tabung udara dan beban katub

limbah untuk mengetahui unjuk kerja pompa hidram.

C. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka masalah yang akan dikaji pada

penelitian ini mencakup beberapa hal, yaitu:

1. Bagaimanakah pengaruh volume tabung udara terhadap unjuk kerja

pompa hidram?

2. Bagaimanakah pengaruh volume tabung udara terhadap tekanan air

pada pompa hidram?

3. Bagaimanakah Pengaruh beban katub limbah terhadap tekanan air

pada pompa hidram?

D. Tujuan

Penelitian ini mempunyai tujuan antara lain :

1. Mengetahui pengaruh volume tabung udara terhadap unjuk kerja pompa

hidram.

2. Mengetahui pengaruh volume tabung udara terhadap peningkatan volume

dan tekanan air yang dihasilkan pompa hidram.

3. Mengetahui pengaruh beban katub limbah terhadap peningkatan volume

dan tekanan air yang dihasilkan pada pompa hidram.

E. Luaran Yang Diharapkan

Luaran yang dihasilkan dari penelitian ini adalah artikel ilmiah tentang

pengaruh volume tabung udara dan beban katub limbah pada pompa hidram,

yang akan dipublikasikan ke jurnal ilmiah nasional.

F. Kegunaan

Hasil penelitian dengan tujuan diatas akan dapat memberikan manfaat

diantaranya adalah :

a. Dapat mengetahui volume tabung udara yang mampu meningkatkan volume

dan tekanan air.

b. Untuk mengetahui pengaruh volume tabung udara terhadap volume dan

tekanan air yang dihasilkan.

c. Untuk mengetahui pengaruh beban katub limbah terhadap peningkatkan

volume dan tekanan air yang dihasilkan.

G. Tinjauan Pustaka

G.1 Definisi Pompa Hidram

Pompa Hydraulic ram (hydram) digunakan untuk memindahkan fluida

dari tempat tinggi ke tempat yang lebih tinggi. Mekanisme kerja pompa hydram

adalah melipat-gandakan kekuatan pukulan air pada tabung udara, dimana terjadi

perubahan energi kinetik air menjadi tekanan dinamik yang menimbulkan water

hammer. Tekanan dinamik akan diteruskan ke dalam tabung udara yang berfungsi

sebagai penguat. Akan tetapi kerja pompa ini tidak dapat memompa semua air

yang masuk. Jadi sebagian air terpompa dan sebagian dibuang melalui katup

limbah. Adapun bagan pompa hydram dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Bagan Rumah Pompa

Bagian-bagian pompa hydram adalah sebagai berikut :

1. Rumah pompa

Merupakan ruang utama tempat terjadinya proses pemompaan

2. Katup Limbah

Merupakan tempat keluarnya air yang berfungsi memancing gerakan air yang

berasal dari reservour, sehingga dapat menimbulkan aliran air yang bekerja

sebagai sumber tenaga pompa.

3. Tabung Udara

Tabung ini berfungsi untuk memperkuat tekanan dinamik.

4. Katup Hantar

Katup yang menghantarkan air dari rumah pompa ke tabung udara, serta

menahan air yang telah masuk agar tidak kembali masuk ke rumah pompa.

G.2 Cara Kerja Pompa Hidram

Cara kerja pompa hydram adalah dimulai dari air yang turun dari reservoir

melalui pipa dengan kecepatan tertentu masuk ke rumah pompa. Karena katup

limbah yang berada dalam pompa awalnya terbuka, maka gerakan air dari

reservoir tadi akan terpancing untukmelalui katup limbah. Dengan air dari

reservoiryang mengalir terus menerus, maka tekanan dalam rumah pompa akan

meningkat, sehingga katup limbah akan tertutup. Hal ini akan menyebabkan katup

hantar terbuka akibat dari tekanan air di rumah pompa sehingga air akan naik

melalui pipa hantar. Selanjutnya, air yang bertekanan ini akan menekan udara

dalam tabung udara. Karena udara bersifat compressible maka volume udara akan

mengecil akibat tekanan air. Pada saat aliran dari rumah pompa sudah mengecil

maka udara akan menekan air ke pipa discharge dan juga akan menekan katup

hantar sehingga tertutup. Karena berat katup limbah, maka katup limbah akan

terbuka sehingga air mengalir melalui katup limbah. Pompa hydram tidak

menggunakan sumber energi dari luar untuk bekerja, tetapi pompa ini

menggunakan pukulan atau hantaman air itu sendiri sebagai tenaga penggeraknya.

Karena itu, masuknya air ke dalam ruang pompa harus secara kontinyu.

Dalam menentukan efisiensi pompa hydram digunakan rumus

DAubuisson :

Qd Hd

D = --------------- . 100%

(Qd + Qb) Hs

dimana:

D = efisiensi DAubuisson dari pompa (%)

Qd = kapasitas pompa yang dihasilkan tiap siklus (m3/detik)

Qb= kapasitas yang terbuang tiap siklus(m3/detik)

Hd= head hantar (m)

Hs = head suplai (m)

G.3 Perancangan Instalasi Pompa untuk Percobaan

Gambar sistem instalasi pompa hydram untuk percobaan ini dapat dilihat

di gambar 2.

Keterangan:

1. Pipa PVC 1 6. Kerangka

2. Pipa PVC 2 7. Bak discharge

3. Pompa hydram 8. Reservoir

4. Pressure Gauge 9. Bak buangan

5. Pompa Wooley 175 A 10. Bak sirkulasi

Gambar 2. Instalasi Pompa Hydram Untuk Percobaan

G.3.1 Sistem siklus pompa hydram

Pada pompa hydram, air masuk (suction)berasal dari reservoir yang

permukaannya tidak berubah, oleh karena itu direncanakan sebuah bak yang bila

diisi dapat membuang air sehingga menjaga permukaan tetap stabil. Bak tersebut

dinamakan bak reservoir. Dari bak reservoir air disalurkan melalui pipa

menujupompa hydram yang letaknya lebih rendah. Dalam proses pemompaan

oleh pompa hydram terbagi dua aliran. Aliran yang berguna adalah aliran air yang

dipompa oleh pompa hydramdan ditampung dalam sebuah bak untuk diukur

debitnya. Bak yang menampung air discharge disebut bak discharge. Sedangkan

aliran air yang lainnya tidak dapat terpompa, sehingga ditampung di bak limbah

untuk dikur juga debitnya. Karena air yang dipompa mempunyai letak yang paling

tinggi, maka letak bakdischarge di paling atas, kemudian bak reservoir di tengah

dan bak limbah paling bawah. Supaya aliran air dapat berputar sehingga terbentuk

siklus, maka air dari bak discharge, bak reservoir, dan bak limbah ditampung

pada sebuah bak sirkulasi. Karena letak bak discharge dan bak reservoir dekat

dan air yang melimpah dari reservoir tidak dihitung debitnya, maka air dari bak

discharge diperbolehkan jatuh ke reservoir. Sedangkan air dari reservoir tidak

boleh jatuh ke bak limbah, karena bak limbah digunakan untuk mengukur aliran

buang dari pompa hydram. Jadi, air dari reservoir dan air dari bak limbah masuk

ke bak sirkulasi untuk dipompa kembali ke reservoir oleh pompa sirkulasi.

G.3.2 Dimensi sistem

Perbandingan ketinggian antara head hantar dan head suplai dipilih

sebesar 2. Head hantar (Hd) adalah ketinggian air yang keluar dari pipa discharge

dan head suplai (Hs) adalah ketinggian permukaan air reservoir yang mensuplai

pompa hydram.

G.3.3 Pemilihan Alat Ukur

Alat ukur tekanan yang digunakan adalah manometer dengan skala paling

kecil, yaitu 0- 2,5 kg/cm2 karena pompa hydram hanya memanfaatkan energi air

jatuh. Sedangkan untuk alat ukur debit, karena pompa hydram tidak menggunakan

tenaga dari luar, maka debit yang dihasilkan sangat kecil dan tekanan kerjanya

sangat rendah. Pada waktu pompa hydram bekerja tidak dapat diketahui kecepatan

aliran air di dalam rumah pompa, sehingga tidak dapat diketahui bilangan

Reynold-nya. Berdasarkan dua alasan diatas, maka alat ukur debit yang dapat

digunakan adalah V-Notch Sharp Crested Weir yang dilakukan dengan mengukur

ketinggian air yang keluar melalui V-Notch.

H. Metode Pelaksanaan

Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan volume tabung udara dan

beban katup limbah pada pengoperasian pompa hydram, kemudian mengambil

data ketinggian bak discharge (hd) dan data ketinggian bak limbah (hb). Data ini

akan dipakai untuk menghitung kapasitas pompa yang dihasilkan tiap siklus, Qd

(m3/detik), dan kapasitas pompa yang terbuang tiap siklus, Qb (m3/detik),

sehingga dapat dihitung efisiensi pompa, D (%).

H.1 Prosedur dan hasil percobaan

Persiapan :

Mengisi bak discharge, bak limbah, dan bak Sirkulasi

Memeriksa pompa sirkulasi (Wooley 175A) sehingga siap dioperasikan

Mengisi bak reservoir dengan menjalankan pompa sirkulasi

Memasang tabung udara yang akan diukur pada pompa hydram

Meletakkan beban pada katub limbah (beban awal katup : 50 gram)

Percobaan

Membuka gate valve discharge & suction supaya air masuk pada pompa

hydram

Menunggu sampai air yang keluar dari pipa discharge steady

Mengambil data ketinggian (hd) pada bak discharge dan ketinggian pada

bak limbah (hb) sebanyak 3 kali untuk tiap selang waktu 3 menit.

Memberi beban tambahan pada katub limbah sesuai yang diperlukan

Menutup gate valve discharge & suction

Mengganti tabung udara untuk variasi volume.

Mengulangi kembali prosedur diatas sampai semua data percobaan

diperoleh.

H.2 Pengolahan data

Untuk mengetahui apakah variabel percobaan ini berpengaruh terhadap

respon (output) maka dilakukan analisa statistik dengan Balanced Anova dengan 2

faktor, yaitu faktor beban katup limbah (A) dan volume tabung (B) dan respon-

nya adalah efisiensi DAubuisson (E). Pengolahan data menggunakan Minitab

11.12.

Gambar 3 . Plot Efisiensi Terhadap Faktor Beban Katup Limbah

Gambar 4. Surface Plot untuk Efisiensi

Dari hasil anova, dengan tingkat signifikansi 5%, maka dapat dilihat

bahwa untuk faktor A, B maupun interaksi AB, nilai F > Ftabel sehingga dapat

disimpulkan bahwa faktor-faktor tersebut berpengaruh secara signifikan terhadap

efisiensi. Untuk mengetahui seberapa banyak variabilitas respon disebabkan oleh

faktor-faktor dalam eksperimen, baik itu sebagai main effect maupun sebagai

interaction effect maka dilakukan perhitungan koefisien determinasi (R2).

SSmodel = SSA + SSB + SSAB = 13710.14 +

20.86 + 111.76 = 13842.76

R2 = SSmodel / SSt = 0.9951 = 99.51%

Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa 99.51% dari variabilitas efisiensi

DAubuisson dijelaskan oleh faktor beban katup limbah dan faktor volume tabung

serta interaksinya. Sedangkan dari hasil analisa residual yang ditunjukkan pada

gambar 3, dapat dilihat bahwa data sudah random dan sesuai dengan distribusi

normal. Plot data pada gambar 4 dan surface plot pada gambar 5 menunjukkan

bahwa memang ada perbedaan pada respon untuk tiap variasi perlakuan variabel

(faktor).

Dari penelitian ini dan analisis yang telah diberikan dapat ditunjukkan

bahwa faktor beban katup limbah dan volume tabung berpengaruh pada

variabilitas dari efisiensi pompa hydram, begitu pula interaksi antara kedua faktor

itu. Lebih jauh lagi diperoleh hasil bahwa pengaturan optimal untuk kedua faktor

tersebut adalah saat beban katup limbah 400 gram dan volume tabung 1300 ml

dengan efisiensi pompa sebesar 42,9209%. Angka efisiensi pada pompa hydram

memang relatif rendah mengingat bahwa tidak semua air yang diumpankan dapat

disalurkan ke tempat yang dikehendaki karena adanya air yang harus dialihkan/

dibuang.

H.3 Diagram Alir Penelitian

Adapun Diagram alir Pompa Hidram sebagai berikut :

Gambar 5. Diagram Alir Pompa Hidram

I. Jadwal Pelaksanaan

Tabel 1. Jadwal Pelaksanaan Kegiatan Penelitian

No

Uraian Kegiatan

Bulan ke:

1 2 3 4 5 6

1 Persiapan

2 Studi pendahuluan

3 Kajian pustaka

4 Desain Alat

5 Pembuatan Alat

6 Pengujian/Percobaan

7 Analisa data

8 Penulisan Laporan

9 Presentasi hasil penelitian

10 Pembuatan dan Pemuatan Artikel Ilmiah

11 Laporan akhir

J. Rancangan Biaya

Satuan biaya penelitian didasarkan pada setiap jenis kegiatan penelitian

yang tercantum pada perhitungan berikut ini.

1. Bahan Habis Pakai

No Bahan/ Alat Harga Satuan

(Rp)

Jumlah Satuan Total

1 ATK 200.000,00 1 Ls 200.000,00

2 Cartrige dan Tinta 500.000,00 1 Ls 500.000,00

3 Kertas HVS 80 gr 40.000,00 2 Rim 80.000,00

Jumlah Total 1 Rp. 780.000,00

2. Peralatan

No Bahan/Alat Harga Satuan

(Rp)

Jumlah Satuan Total (Rp)

1 Pembuatan Pompa

Hydram

6.250.000,00 1 unit 6.250.000,00

2 Variasi Ukuran tabung 350.000,00 3 buah 1.050.000,00

3 Perpipaan 1.000.000,00 1 buah 1.000.000,00

4 Sewa lab. Teknik

Mesin

200.000,00 4 unit 800.000,00

Jumlah Total 2 Rp. 9.100.000,00

3. Perjalanan

No Uraian Kegiatan Biaya Satuan

(Rp)


1 Transportasi Ketua 200.000,00 1 Ls 200.000,00

2 Transportasi Anggota 200.000,00 2 Ls 400.000,00

3 Transportasi Teknisi 200.000,00 1 Ls 200.000,00

Jumlah Total 3 Rp. 800.000,00

4. Lain-lain

No Uraian Kegiatan Biaya Satuan

(Rp)


1 Studi Literatur 250.000,00 1 Ls 250.000,00

2 Akomodasi 200.000,00 3 kali 600.000,00

3 Dokumentasi 100.000,00 1 Ls 100.000,00

4 Fotocopi 50.000,00 1 Ls 50.000,00

Jumlah Total 4 Rp. 1.000.000,00

Jumlah Keseluruhan Rp. 11.680.000,00

Usulan Biaya Rp. 11.680.000,00

Rekapitulasi Biaya Penelitian

No Uraian Kebutuhan Kebutuhan

1. Bahan Habis Pakai Rp 780.000,00

2. Peralatan Rp 9.100.000,00

3. Perjalanan Rp 800.000,00

4. Lain-lain Rp 1.000.000,00

Total Biaya Rp 11.680.000,00

K. Daftar Pustaka

1. Diamer, P. dan M. Chi, 2002, Hydroulic Ram Handbook, Zhejiang

University of Technology, China.

2. Jennings, G.D., 1996, Hidroulic Ram Pump, North Carolina Cooperative

Extension Service, North Carolina.

3. Kahangire, P., 1990, The Hidroulic Ram Pump Project, Water

Development Departement, Uganda, Canada.

4. Rajput, R, K., 2002, A Textbook of Fluid Mechaniics and Hydroulic

Machines, S. Version, S. Chad and Company Ltd, New Delhi

5. Sularso, dan Haruo Tahara, 1987, Pompa & Kompresor Pemilihan,

Pemakaian, dan Pemeliharaan, Penerbit Pradnya Pranita, Jakarta.

6. San, G.S., 2003, Studi karakteristik Volume Tabung Udara dan Beban

Katub Limbah Terhadap Efisiensi Pompa Hidroulic Ram, [Online,

diakses : tanggal 15-6-2006], URL:http://www.allspeeds.co.uk

7. Taye, T., 1998, Hydroulic Ram Pump, Journal of the ESME, Vol.II, Addis

Ababa, Ethiopia.

8. Tessema, A.A., 2000, hydraulic Ram Pump Sys tem Design and

Aplication.[Online, diakses : tanggal 5-6-2006], URL : http: //

home.att.net~africantech/ESME/hydram2/Hydram2

9. Toirisima., 1968, Torishima Pump Handbook, Penerbit Torishima Pump,

MFG. Co. Ltd.

10. Young, B., 1996, Design of Homologus Ram Pump, Journal of Fluids

Engineering, Vol. 119, Papua New Guinea University of Technology,

Papua New Guinea.

pkmp pompa hidram eko sulistiawan mesin

Documents