plagiat merupakan tindakan tidak terpuji - core.ac.uk filekendala jika sumber air tersebut jauh dari...

i

DEBIT HASIL POMPA HIDRAM PVC 2 INCI PADA TINGGI

OUTPUT 3,91 m, 4,91 m DAN 5,91 m DENGAN VARIASI

TINGGI INPUT, PANJANG LANGKAH KATUP LIMBAH

DAN BERAT BEBAN KATUP LIMBAH

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagai persyaratan

mencapai gelar Sarjana Teknik Mesin

Diajukan oleh :

Yohanes Yojana Jati

105214018

PRODI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE DISCHARGE RESULT OF PVC 2 INCH HYDRAULIC RAM PUMP

ON HEAD OUTPUT 3,91 m, 4,91 m AND 5,91 m WITH VARIATION OF

HEAD INPUT, LENGTH OF STRIDE WASTE VALVE AND A HEAVY

LOAD WASTE VALVE

THESIS

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By:

Yohanes Yojana Jati

105214018

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2015


iii


iv


v


vi


vii

INTISARI

Letak sumber air yang lebih rendah dari tempat tinggal masyarakat

membuat masyarakat memerlukan pompa, tetapi pompa konvensional mempunyai

kendala jika sumber air tersebut jauh dari sumber listrik dan bahan bakar. Pompa

hidram adalah solusi dari permasalahan tersebut, karena pompa ini tidak

memerlukan energi listrik maupun bahan bakar. Pompa hidram dapat bekerja

selama 24 jam, biaya pembuatan dan perawatan relatif murah .

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui debit hasil terbanyak pompa

hidram PVC 2 inci pada tinggi output 3,91 m , 4,91 m dan 5,91 m dengan variasi

tinggi input 0,55 m, 1,05 m dan 1,55 m, panjang langkah 1 cm, 1,5 cm dan 2 cm

dan berat beban katup limbah 150 gram, 250 gram dan 350 gram.

Dalam penelitian ini, pada tinggi output 3,91 m diperoleh debit hasil

terbanyak sebesar 11,57 l/menit dengan tinggi input 1,55 m, panjang langkah 1,5

cm dan berat beban katup limbah 150 gram. Untuk tinggi output 4,91 m, debit

hasil terbanyak sebesar 11,05 l/menit diperoleh pada tinggi input 1,55 m, panjang

langkah 2 cm dan berat beban katup limbah 150 gram. Sedangkan ketinggian

output 5,91 m debit hasil terbanyak sebesar 7,01 l/menit diperoleh pada tinggi

input 1,55 m , panjang langkah 1,5 cm dan berat beban katup limbah 150 gram.

Kata kunci : pompa hidram, katup limbah, tinggi input, tinggi output, debit hasil.


viii

ABSTRACT

The placement of water base which is lower than the living are of people

makes them need to use a kind of pump. But the obstacle from this conventional

device will be appearedif the electricity and gasoline energy are not provided. The

hydraulic ram pump is the solutionsolution for this matter since this device does

not need the electricity or gasoline energy. This hidrolic pump is able to be

operated for 24 hours, the cost of production and treatment is also cheaper.

The purpose of this research is to find out the discharge resulted by using

hydraulic ram pump pvc 2 inch in the head output is 3,91 m,4,91 m, and 5,91 m

height with the variation head input is 0,55 m, 1,05 m and 1,55 m length of stride

waste valve is 1 cm, 1,5 cm and 2 cm, and the weight of waste valve is 150 gram,

250 gram and 350 gram.

In this research can be known that the discharge resulted by using the

head output with 3,91 m height, the head input with1,55 m height, the length of

stride is 1,5 cm, and the weight of waste valve is 150 gram , is 11,57 l/minute.

Then 11,05 l/minute is resulted from the head output with 4,91 m height, the head

input with 1,55 m, the length of stride is 2 cm, and 150 gram weight of waste

valve. Then with the head output 5,91 m height, the head input with1,55 m height,

the length of stride is 1,5 cm, and the weight of waste valve is 150 gram the

highest the discharge resulted is 7,01 l/minute.

Keyword : hydraulic ram pump, waste valve, head input, head output, the

discharge result


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan YME atas lindungan dan karunia-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan Skripsi dalam mencapai gelar sarjana.

Dalam menyusun skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan,

dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu perkenankanlah penulis

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. sebagai Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. PK Purwadi, M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata

3. RB. Dwiseno Wihadi, ST, M.Si. selaku dosen pembimbing Skripsi.

4. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan, serta

fasilitas yang diberikan selama masa kuliah.

5. C. Djajana dan S.Rustinah selaku Orang tua yang telah memberikan

dorongan baik secara moral maupun material dan atas cinta dan kasih

sayang.

6. A.Yustika Prihatiningsih, B. Retno Dewanti dan F. Fanni Fajar Riani

selaku kakak yang selalu memberi semangat

7. Vincentia Pramestika yang selalu memberi semangat dan menemani

dalam proses pengerjaan skripsi.


x

8. Untuk Heribertus Budi Setyawan, Peter Pra Aditya, Andreas Wijanarko,

dan Robert Eka Nanda yang telah menjadi partner dalam pembuatan alat.

9. Seluruh teman-teman Teknik Mesin, yang tidak dapat disebutkan satu per

satu.

10. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini.

Dalam penulisan Skripsi ini masih banyak kekurangan, kekeliruan, dan jauh

dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang

bersifat membangun demi kemajuaan yang akan datang.

Yogyakarta, 26 Januari 2015

Penulis


xi

DAFTAR ISI

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

TITLE PAGE ......................................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI ............................................................................. iv

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

LEMBAR PERSETUJUAN................................... Error! Bookmark not defined.

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

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

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

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

LAMPIRAN ....................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

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

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

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

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

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

1.4 Batasan Masalah .............................................................................. 3

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

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

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

2.2 Dasar Teori ...................................................................................... 5

2.3 Bagian Utama Pompa Hidram ......................................................... 6

2.4 Prinsip Kerja dan Siklus Pompa Hidram ......................................... 7

2.5 Persamaan yang digunakan ........................................................... 11

2.5.1 Debit .............................................................................................. 11

2.5.2 Efisiensi ......................................................................................... 12

2.5.3 Hukum Bernoulli ........................................................................... 13

2.5.4 Kecepatan aliran pada suatu titik ................................................... 13


xii

2.5.5 Hukum Boyle................................................................................. 13

2.5.6 Tekanan pada fluida ...................................................................... 14

2.5.7 Energi Potensial ............................................................................. 14

2.5.8 Energi Kinetik ............................................................................... 14

BAB III METODE PENELITIAN......................................................................... 16

3.1 Alat dan Bahan .............................................................................. 16

3.1.1 Alat Penelitian ............................................................................... 16

3.1.3 Panjang Langkah ........................................................................... 18

3.1.4 Beban ............................................................................................. 20

3.1.5 Alat Ukur Debit ............................................................................. 20

3.2 Menentukan Tinggi Input (H) dan Tinggi Output (h) ................... 21

3.3 Tahap Penelitian ............................................................................ 22

3.4 Variabel Penelitian ........................................................................ 25

BAB IV HASIL DAN PENELITIAN ................................................................... 26

4.1 Hasil Penelitian .............................................................................. 26

4.2 Perhitungan .................................................................................... 30

4.3 Pembahasan ................................................................................... 35

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 42

5.1 Kesimpulan .................................................................................... 42

5.2 Saran .............................................................................................. 42

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 43

LAMPIRAN


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 pompa hidram ...................................................................................... 6

Gambar 2.2 Skema pompa hidram pada kondisi 1 ................................................. 8



Gambar 2.5Skema pompa hidram pada kondisi 4 ................................................ 10

Gambar 2.6 Diagram Siklus Kerja Pompa Hidram ............................................... 10

Gambar 2.7. Gambar penampang V-notch ........................................................... 12

Gambar 3.1 Rangkaian Instalasi Rangkaian ......................................................... 18

Gambar 3.2 Panjang langkah katup limbah 1 cm ................................................. 19

Gambar 3.3 Panjang langkah katup limbah 1,5 cm .............................................. 19

Gambar 3.4 Panjang langkah katup limbah 2 cm ................................................. 19

Gambar 3.5 beban katup buang ............................................................................. 20

Gambar 3.6 Gambar alat ukur debit (V-notch) ..................................................... 21

Gambar 3.8 Tinggi input Hin dan tinggi output Hout ........................................... 22

Gambar 3.9 Diagram alur penelitian pompa hidram ............................................. 23

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara debit hasil (q) dengan tinggi input( H)

terhadap beban dengan tinggi output 3,91m dan panjang

langkah 1 cm .................................................................................. 36



langkah 1,5 cm ............................................................................... 36



langkah 2 cm .................................................................................. 36



langkah 1 cm .................................................................................. 38



langkah 1,5 cm ............................................................................... 38



langkah 2 cm .................................................................................. 38



langkah 1 cm .................................................................................. 40


xiii



langkah 1,5 cm ............................................................................... 40



langkah 2 cm .................................................................................. 40


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 3,91 meter

dan panjang langkah 1 cm .............................................................. 26


dan panjang langkah 1,5 cm ........................................................... 27


dan panjang langkah 2 cm. ............................................................. 27




dan panjang langkah 1,5 cm. .......................................................... 28









Tabel 4.10 Hasil perhitungan Q, q, dan 𝜂𝐴 pada tinggi output 3,91 meter



















1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Air merupakan salah satu bagian yang penting dan dibutuhkan dalam

kehidupan sehari-hari. Manusia, hewan maupun tumbuhan pasti membutuhkan air

guna kelangsungan hidup. Masyarakat yang bertempat tinggal di bawah sumber

air tidak perlu bersusah payah untuk mendapatkan air untuk kebutuhan sehari-hari

karena sesuai dengan hukum fisika air mengalir dari tempat tinggi ke tempat yang

lebih rendah. Sehingga masyarakat hanya perlu membuat saluran air agar air biasa

sampai dirumah penduduk. Tetapi Untuk masyarakat yang bertempat tinggal di

atas sumber air, mereka harus menggunakan peralatan mekanis untuk

menyediakan air.

Pompa adalah peralatan mekanis yang telah lama digunakan untuk

mengalirkan air dari tempat rendah ke tempat yang lebih tinggi atau ke suatu

tempat tertentu dengan jarak lebih jauh. Pompa merupankan solusi yang tepat

untuk mengatasi ketersediaan air. Namun dalam hal ini, pompa air yang

digunakan adalah pompa air konvensional. Pompa air konvensional terbilang

cukup mahal dan membutuhkan bahan bakar minyak atau listrik sebagai sumber

energi untuk melakukan kerja. Belum tentu di daerah yang menggunakan pompa

konvesional tersebut tersedia sumber listrik maupun bahan bakar minyak.. Selain

itu ketersediaan bahan bakar minyak lama kelamaan mengalami akan habis.


2

Oleh karena itu Hydraulic Ram Pump ( pompa hidram) adalah salah satu

alat yang tepat untuk permasalahan ini. Pompa hidram digunakan untuk

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

dengan memanfaatkan energi potensial yang dimiliki oleh sumber air yang akan

dialirkan. Selain itu, pompa hidram mempunyai beberapa keuntungan jika

dibandingkan dengan jenis pompa yang lain, yaitu tidak membutuhkan energi

listrik atau bahan bakar, tidak membutuhkan pelumasan, biaya pembuatan dan

pemeliharaannya relatif murah dan pembuatannnya cukup mudah. Namun

pemakaian pompa hidram masih jarang. Masyarakat juga belum paham betul

bagaimana pompa air tanpa bahan bakar tersebut bekerja sehingga masyarakat

kadang merasa ragu terhadap kerja pompa air jenis ini. Dengan semakin

berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi maka pengembangan tentang

pompa hidramharus dikembangkan. Penelitian lain tentang berbagai rancangan

dan unjuk kerja pompa hidram telah dilakukan pada pompa hidram.

Penelitian yang dilakukan peneliti kali ini berbeda dengan penelitian yang

sudah dilakukan. Perbedaan yang ada yaitu peneliti menggunakan katup buang

berbentuk engsel. Pada penelitian yang pernah dilakukan, pompa hidram

menggunakan katup buang berbentuk klep pada umumnya. Serta adanya variasi

yang dilakukan pada panjang langkah katup limbah dan berat beban katup limbah

yang akan digunakan.


3

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana debit sebuah pompa hidram jika dilakukannya variasi terhadap

panjang langkah katup limbah, berat beban katup limbah dan tinggi input pada

ketinggian output 3,91 m ,4,91 m dan 5,91 m ?

1.3 Tujuan Penelitian

Mengetahui debit hasil terbanyak pompa hidram PVC 2 inci pada tinggi

output 3,91 m , 4,91 m dan 5,91 m dengan variasi tinggi input, panjang langkah

katup limbah dan berat beban katup limbah.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah yang diambil di dalam pembuatan peralatan penelitian ini

yaitu :

1. Pompa air hidram menggunakan pipa PVC dengan diameter2 inci.

2. Tinggi tabung udara yang digunakan adalah 610 mm dengan diameter

tabung 109 mm (4 inci).

3. Luasan katup hantar yang digunakan adalah 100% dari luasan lubang input

yaitu 2.868 mm2.

4. Tinggi input divariasikan dari 0,55 m ,1,05 m ,dan 1,55 m untuk tinggi

output pompa 3,91 m, 4,91 m, dan 5,91 m.


4

1.5 Manfaat Penelitian

1. Menambah kepustakaan teknologi pompa air hidram.

2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

prototype dan produk teknologi pompa hidram yang dapat diterima

masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

3. Meningkatkan taraf kesejahteraan masyarakat.


5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Jafri dan Limbong (2010) menggunakan pompa hidram dengan diameter 2

inci dengan variasi berat beban katup limbah 400 gram dan panjang langkah 0,5

cm. Dengan variasi tersebut menghasilkan debit terbanyak 11,5 x 10−5 𝑚3

𝑠 .

Cahyanto dan Taufik (2008) melakukan penelitian dengan menggunakan

diameter pipa masuk 1,5 inci, diameter pipa keluar 0,5 inci dan berat katup limbah

410 gram menghasilkan kapasitas aliran maksimum 11,146 x 10−5 𝑚3

𝑠 .

2.2 Dasar Teori

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

air (cairan), dan ram = hantaman, pukulan atau tekanan, sehingga terjemahan

bebasnya menjadi tekanan air. Jadi pompa hidram adalah sebuah pompa yang

energi atau tenaga penggeraknya berasal dari tekanan atau hantaman air yang

masuk kedalam pompa melalui pipa (Fane dkk, 2012).

Pompa hidram adalah suatu alat untuk mengalirkan air dari tepat rendah ke

tempat yang lebih tinggi secara kontinyu dengan menggunakan energi potensial

sumber air yang akan dialirkan sebagai daya penggerak tanpa menggunakan

sumber energi luar (Suarda dan Wirawan, 2008).

Pompa hidram adalah alat yang sederhana dan efektif digunakan pada

kondisi yang sesuai dengan syarat-syarat yang diperlukan untuk operasinya.


6

Dalam kerjanya alat ini memanfaatkan tekanan dinamik air yang ditimbulkan

memungkinkan air mengalir dari yang rendah, ke tempat yang lebih tinggi.

Penggunaan pompa hidram tidak terbatas hanya pada penyediaan air untuk

kebutuhan rumah tangga, tapi juga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan

air untuk pertanian, peternakan dan perikanan darat. Di beberapa daerah pedesaan

di Jepang, alat ini telah banyak digunakan sebagai alat penyediaan air untuk

kegiatan pertanian maupun untuk keperluan domestik.

Dalam operasinya, alat ini mempunyai keuntungan dibandingkan dengan

jenis pompa lain, biaya operasinya murah, tidak memperlukanpelumasan, hanya

mempunyai dua bagian yang bergerak sehingga memperkecil terjadinya keausan,

perawatannya sederhana dan dapat bekerja dengan efisien pada kondisi yang

sesuai serta dapat dibuat dengan peralatan bengkel yang sederhana.

2.3 Bagian Utama Pompa Hidram

Gambar 2.1 pompa hidram

1

2

4

3


7

Pada pompa hidram terdapat 4 bagian utama, yaitu :

1. Rumah Pompa

Fungsi rumah pompa adalah sebagai tempat terjadinya proses pemompaan,

dimana di bagian ini juga terdapat dudukan agar pompa dapat berdiri tegak

2. Katup limbah

Katup ini berfungsi untuk memancing gerakan air yang berasal dari bak

penampung, sehingga dapat menimbulkan aliran air yang bekerja sebagai

sumber tenaga pompa. Katup limbah tersusun dari plat dan terdapat

pemberat berupa besi

3. Tabung Udara

Tabung udara berfungsi sebagai penerus dan pelipat ganda tenaga

pemompaan sehingga air yang masuk di tabung udara dapat dipompa. Pada

tabung ini juga terdapat pipa output untuk mengalirkan air yang telah

terpompa.

4. Katup Hantar

Katup hantar adalah katup satu arah, dimana katup ini menghantarakan air

dari rumah pompa ke tabung udara dan menahannya agar air tidak kembali

ke rumah pompa.

2.4 Prinsip Kerja dan Siklus Pompa Hidram

Katup limbah terbuka dan air mulai mengalir melalui pipa masuk,

memenuhi badan hidram dan keluar melalui katup limbah.. Posisi katup hantar


8

masih tertutup. Pada kondisi awal seperti ini, tidak ada tekanan dalam tabung

udara dan belum ada air yang keluar melalui pipa buang.

Gambar 2.2 Skema pompa hidram pada kondisi 1

(Mohammed, 2007)

Air telah memenuhi badan hidram, ketika kecepatan air telah mencapai nilai

tertentu, katup limbah mulai menutup. Pada pompa hidram yang baik, proses

menutupnya katup limbah terjadi sangat cepat.


(Mohammed, 2007)


9

Katup limbah masih tertutup. Penutupan katup yang dengan tiba-tiba

tersebut menciptakan tekanan yang sangat besar dan melebihi tekanan statis pipa

masuk. Kemudian dengan cepat katup pengantar terbuka , sebagian air terpompa

masuk ke tabung udara. Udara pada tabung udara mulai mengembang untuk

menyeimbangkan tekanan , dan mendorong air keluar melalui katup hantar.

.


(Mohammed, 2007)

Katup pengantar tertutup. Tekanan di dekat katup pengantar masih lebih

besar dari pada tekanan statis pipa masuk, sehingga aliran berbalik arah dari bodi

hidram menuju bak penampung. Peristiwa inilah yang disebut dengan recoil.

Recoil menyebabkan terjadinya kevakuman pada bodi hidram, yang

mengakibatkan masuknya sejumlah udara dari luar masuk ke bodi hidram melalui

katup pernafasan (air valve). Tekanan di sisi bawah katup limbah juga berkurang,

dan juga karena berat katup limbah itu sendiri, maka katup limbah kembali

terbuka. Tekanan air pada pipa kembali ke tekanan statis sebelum siklus

berikutnya terjadi lagi.


10

Gambar 2.5Skema pompa hidram pada kondisi 4

(Mohammed, 2007)

Jika digambarkan dengan grafik, satu siklus hidram dapat dijelaskan

melalui grafik pada gambar berikut ini.

Gambar 2.6 Diagram Siklus Kerja Pompa Hidram

(Hanafie ,1979)


11

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.

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 telah

mencapai maksimum.

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

hammer) yang mendorong air melalui katup pengantar. 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.

2.5 Persamaan yang digunakan

2.5.1 Debit

Debit diartikan sebagai volume air yang mengalir per satuan waktu

melewati suatu penampang melintang palung sungai, pipa dan sebagainya. Dalam

penghitungan debit secara umum, dapat digunakan rumus :

Q = V

𝑡 (2.1)


12

dengan Q adalah debit air. V adalah volume air yang ditampung. 𝑡 adalah waktu.

Karena aliran air yang dikeluarkan pompa hidram baik melalui katup

limbah maupun lubang output bersifat intermittent atau tidak tetap, maka alat ukur

debit yang dapat digunakan adalah V-notch Sharp Created Weir yang dilakukan

dengan mengukur ketinggian air yang keluar melalui V-notch. Dalam perhitungan

debit menggunakan V-notch dapat menggunakan rumus berikut ( Steeter 1985 ) :

Qt = 8

15 2𝑔 𝑡𝑎𝑛

∅

2𝐻𝑣

5 2 (2.2)

dengan Qt adalah debit air. 𝑔 adalah gaya gravitasi. Ø adalah sudut takik V-

notch. Hv adalah tinggi permukaan air dari dasar V-notch.

Gambar 2.7. Gambar penampang V-notch

(Bengston, 2011)

2.5.2 Efisiensi

Dalam perhitungan efisiensi pompa hidram, metode yang digunakan yaitu :

Menurut D’ Aubuisson (Sitepu, 2011):

𝜂𝐴 = 𝑞 ℎ

𝑄+𝑞 𝐻× 100% (2.3)

Hv


13

dengan 𝜂𝐴 adalah efisiensi pompa hidram menurut D’ Aubuisson, Q adalah

debit air limbah, q adalah debit air yang dinaikkan atau output, H adalah tinggi

terjunan air atau input, h adalah tinggi air angkat atau output.

2.5.3 Hukum Bernoulli

Dalam pompa hidram, aliran yang digunakan adalah aliran termampatkan

karena fluida yang bekerja berupa fluida cair. Untuk itu, persamaan Bernoulli

yang digunakan yaitu sebagai berikut.

z + P/γ + v2/2g = C (2.4)

dengan z adalah elevasi (tinggi tempat), P/γ adalah tekanan, v2/2g adalah

kecepatan.

2.5.4 Kecepatan aliran pada suatu titik

Kecepatan aliran pada suatu titik dapat dihitung dengan menggunakan

rumus :

v = 𝟐𝒈𝒉 (2.5)

dengan v adalah kecepatan aliran, 𝒈 adalah percepata gravitasi, h adalah

tinggi kolom udara.

2.5.5 Hukum Boyle

Hukum Boyle digunakan untuk menghitung tekanan pada tabung udara

setelah terjadinya pemampatan udara. Pada suhu tertentu, ketika tekanan gas

berubah dari P1 menjadi P2 maka hubungannya menjadi :


14

P1 V1 = P2 V2 = konstan ( 2.6)

dengan P1 adalah tekanan awal, V1 adalah volume awal, P2 adalah tekanan

setelah dimampatkan, V2 adalah volume setelah dimampatkan.

2.5.6 Tekanan pada fluida

Besarnya tekanan pada fluida dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

P = ρ g h (2.7)

Dengan P adalah tekanan fluida, ρ adalah massa jenis air, g adalah

percepatan gravitasi, dan h adalah tinggi permukaan air.

2.5.7 Energi Potensial

Energi potensial merupakan energi akibat dari ketinggian. Pada fluida,

energi potensial pada fluida adalah energi yang dimiliki fluida karena pengaruh

ketinggian permukaan fluida terhadap permukaan tanah. Energi potensial dapat

dihitung dengan rumus sebagai berikut.

Ep = m g h (2.8)

dengan Ep adalah energi potensial fluida, m adalah massa fluida, g adalah

percepatan gravitasi, dan h adalah ketinggian permukaan fluida.

2.5.8 Energi Kinetik

Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki fluida akibat adanya

pengaruh kecepatan yang dimiliki fluida tersebut. Energi kinetik dapat dihitung

dengan menggunakan rumus sebagai berikut.


15

Ek = ½ m v2 (2.9)

dengan Ek adalah energi kinetik fluida, m adalah massa fluida, dan v adalah

kecepatan fluida.


16

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat Penelitian

Alat-alat yang digunakan sebagai penunjang dalam penelitian

meliputi:

1. Pompa Hidram

Merupakan komponen utama dalam penelitian.

2. Pompa air

Digunakan untuk mensimulasikan ketersediaan air pada bak tampungan

input.

3. Selang sebagai saluran output

Selang digunakan untuk menyalurkan air dari pompa hidram menuju

tempat atau ketinggian tetentu

4. Pipa saluran input

Pipa yang digunakan merupakan pipa PVC dengan ukuran 2 inci yang

digunakan untuk mengalirkan air dari bak penampungan menuju

pompa hidram.

5. Bak v-notch

Bak ini berfungsi untuk menampung hasil dari pemompaan maupun

air limbah. Pada bak ini terdapat v-notch yang berguna untuk

mengukur debit yang dihasilkan.


17

6. Sensor Arduino

Sensor ini berfungsi untuk mengukur ketinggian air pada v-notch yang

terdapat di bak penampung air limbah maupun out put.

Alat ini menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi dari benda

dengan cara pemantulan suara oleh transmiter dan di tangkap oleh

receiver. Respon itu di eksekusi oleh arduino sebagai komponen

mikrokontroler sederhana atau bisa di katakan sebagai otak dari sistem

alat ini.

7. Laptop

Laptop digunakan sebagai alat pengolah data yang didapatkan oleh

sensor arduino tersebut. Data yang didapatkan dari sensor langsung

masuk ke dalam notebook.

Gambar Rangkaian Instalasi Rangkaian yang digunakan dalam

penelitian pompa hidram dapat dilihat pada gambar berikut.


18

Gambar 3.1 Rangkaian Instalasi Rangkaian

Keterangan gambar :

1) Pompa air. 2) Bak tampungan input. 3) Pipa saluran input. 4) Pompa hidram. 5)

Selang saluran output. 6) Bak tampungan output. 7) Sensor arduino. 8) Bak

tampungan air limbah. 9) Notebook.

3.1.3 Panjang Langkah

Panjang langkah katup limbah pada penelitian ini terdapat 3 variasi, yaitu 1

cm, 1,5 cm dan 2 cm. Panjang langkah tersebut diukur dari jarak katup limbah

tertutup samapi posisi terbuka. Untuk setiap variasi panjang langkah dapat di atur

menggunakan penahan langkah berulir dari katup limbah yang terdapat di engsel

katup buang. Penahan tersebut terdapat mur, jika jarak sudah diatur maka mur

dikencangkan sehingga panjang langkah katup limbah tidak berubah-ubah.

9

2

7 8

4

6

3

5

1


19

Gambar 3.2 Panjang langkah katup limbah 1 cm

Gambar 3.3 Panjang langkah katup limbah 1,5 cm

Gambar 3.4 Panjang langkah katup limbah 2 cm


20

3.1.4 Beban

Beban yang digunakan terdiri dari dua jenis, yaitu terbuat dari besi dan

almunium. Untuk beban yang terbuat dari besi diperlukan pemotongan dan

pengukuran berat besi pejal agar sesuai dengan berat yang diinginkan, sedangkan

untuk aluminiun hanya perlu pengurangan berat saja karena hanya terpaut sedikit

dari berat beban yang di inginkan. Beban dari besi terdapat 1 buah dengan berat

150 gram, sedangkan aluminium terdapat 2 buah yang masing-masing 100 gram.

Untuk variasi berat beban yang digunakan ada 3 variasi berat, yaitu 150 gram, 250

gram dan 350 gram. Sehingga beban yang dari besi menjadi beban pokok, dan

untuk mendapankan beban 250 gram, beban pokok tersebut hanya perlu ditambah

aluminium 100 gram, begitu juga untuk yang 350 gram.

Gambar 3.5 beban katup buang

3.1.5 Alat Ukur Debit

Dalam penelitian pompa hidram ini, peneliti menggunakan alat ukur berupa

V-notch. Penggunaan alat ukur debit tersebut dikarenakan aliran air yang

dihasilkan pompa hidram baik pada limbah maupun outputnya bersifat

intermittent. Gambar untuk alat ukur debit dapat dilihat pada gambar berikut.

150 gram

250 gram

350 gram


21

Gambar 3.6 Gambar alat ukur debit (V-notch)

hs merupakan data ketinggian yang dicatat oleh sensor, terdapat 2 data yang

dicatat oleh sensor, yaitu hs untuk limbah (hslimbah) dan hs untuk hasil (hshasil).

Dari data hslimbah dan hshasil, kemudian dirata-rata dan hasil dari rata-rata tersebut

diolah guna mendapatkan Hv untuk Hvlimbah dan Hvhasil. Hvlimbah dan Hvhasil dapat

dihitung dengan cara :

Hv = Htotal – hs (3.1)

dengan Htotal untuk bak limbah adalah 148 mm (0,148 meter) dan Htotal untuk hasil

adalah 150 mm (0,150 meter).

3.2 Menentukan Tinggi Input (H) dan Tinggi Output (h)

Dalam penelitian ini terdapat 3 variasi ketinggian input, yaitu 0,55m , 1,05m

dan 1,55m. Pengukuran tinggi input diukur dari lubang katup limbah sampai

permukaan air pada bak input. Sedangkan untuk ketinggian output juga terdapat 3

variasi yaitu 3,91m , 4,91m dan 5,91m. Untuk ketinggian output diukur dari pipa

out pada tabung udara pompa hidram sampai ketinggian dimana air keluar dari

selang ke bak penampungan output.

hs

Htotal

Hv Ø


22

Gambar 3.8 Tinggi input Hin dan tinggi output Hout

3.3 Tahap Penelitian

Sebelum memulai penelitian, yang harus dilakukan terlebih dahulu

adalah merangkai instalasi pompa hidram yang terdiri atas pompa hidram, bak

input, bak output, sensor arduino, pompa air tenaga diesel.

Hin

Hout


23

Pemasangan pompa

hidram

Variasi Beban katup

buang

(150gr, 250gr , 350gr)

Variasi ketinggian output

(3,91 m; 4,91 m; 5,91 m)

Variasi ketinggian input

(0,55 m; 1,05 m; 1,55 m)

Variasi panjang langkah

katup buang

(1cm, 1,5cm, 2cm )

Uji coba

Baik

Pengambilan data

tidak

Selesai

Pengolahan data

Selesai

ya

yatidak

Gambar 3.9 Diagram alur penelitian pompa hidram


24

Penjelasan diagram penelitian :

Dilakukan pemasangan pompa hidram dengan variasi berat beban 150 gram,

tinggi output 3,91m, tinggi input 0,55m dan panjang langkah katup buang 1 cm.

Setelah itu dilakukan uji coba untuk mengetahui pompa hidram berkerja dengan

baik atau tidak, bila hidram tidak bekerja dengan baik dilakukan pengecekan

kembali terhadap instalasi pompa hidram, tetapi jika pompa hidram sudah bekerja

dengan baik maka dapat dilakukan pengambilan data.

Apabila data dari variasi pertama yaitu berat beban 150 gram, tinggi output

3,91m, tinggi input 0,55m dan panjang langkah katup buang 1 cm sudah selesai

diambil maka dilanjutkan dengan menambah beban sehingga menjadi 250 gram

dan dilakukan pengambilan data. Jika data sudah diambil maka dilakukan

penambahan beban kembali sehingga beban menjadi 350 gram dan dilakukan

pengambilan data. Sesudah selesai yang dirubah adalah tinggi output menjadi 4,91

m dan berat beban kembali ke 150 gram. Lalu dilakukan variasi beban, setelah

semua variasi beban dilakukan maka ketinggian output dinaikan menjadi 5,91 dan

dilakukan variasi beban. Setelah variasi ketinggian output selesai, ketinggian input

dinaikan menjadi 1,05 m dan dilakukan pengambilan data kembali dan dimulai

dari beban 150 gram dan tinggi output 3,91m. Langkah tersebut dilakukan terus

menerus sehingga semua variasi selesai. Setelah semua variasi dilakuakan dan

data didapat, dilanjutkan dengan pengolahan data yang didapat dan diteruskan

pembahasan.


25

3.4 Variabel Penelitian

Variabel dalam penelitian ini adalah :

1. Variabel bebas :

a. Variasi beban katup buang yaitu : 150 gram, 250gram dan 350gram

b. Variasi langkah katup buang yaitu :1cm, 1,5cm dan 2 cm

c. Variasi tinggi input yaitu :0,55m, 1,05m, dan 1,55m

d. Variasi ringgi output yaitu :3,91m, 4,91m dan 5,91m

2. Variabel terikat :

a. Debit air limbah (Q)

b. Debit hasil (q)

Pengambilan data dengan alat ukur debit pada v-notch dlakukan setiap 8

sampai 10 detik selama 5 menit pada setiap variasi, sehingga didapatkan data

untuk setiap variasi sekitar 35 data. Data hs yang diperoleh tersebut terdiri dari

hslimbah dan hshasil. Dari 35 data hs tersebut kemudian dirata-rata untuk

mendapatkan nilai hs yang valid. Setelah rata-rata dari hslimbah dan hshasil

diperoleh, kemudian menghitung tinggi Hv dengan rumus (3.1). Nilai Hv juga ada

dua, yaitu Hvlimbah dan Hvhasil. Dari nilai Hv yang diperoleh tersebut, kemudian

diolah kembali menggunakan rumus (2.1) untuk memperoleh debit air limbah (Q)

dan debit air hasil (q).


26

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Hasil yang didapat dari penelitian yang dilakukan adalah jarak antara sensor

dengan permukaan air di dalam bak v-notch (hs). Data yang didapat kemudian

diolah untuk mendapatkan debit hasil, debit limbah dan efisiensi. Tetapi karena

adanya ganguan berupa angin dan kotoran berupa dedaunan sehingga

menyebabkan data kurang baik maka data yang kurang bauk tersebut dihilangkan.

Data data yang didapatkan lalu dirata rata dan dimasukkan ke dalam tabel hasil

penelitian guna mengurangi banyaknya tabel yang ada. Data ketinggian yang

dicatat oleh sensor dapat dilihat pada lampiran.

Tabel yang tersedia dibagi menjadi 2, yaitu tabel data berupa Hvlimbah, dan

Hvhasil, serta tabel perhitungan meliputi debit dan efisiensi. Dari hasil penelitian

didapatkan data seperti berikut :

Tabel 4.1 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 3,91 meter dan

panjang langkah 1 cm

no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

1 0,55 150 0,1124 0,1390 0,0356 0,0110

2 1,05 150 0,1115 0,1346 0,0365 0,0154

3 1,55 150 0,1108 0,1266 0,0372 0,0234

4 0,55 250 0,1070 0,1382 0,0410 0,0118

5 1,05 250 0,1094 0,1333 0,0386 0,0167

6 1,55 250 0,1080 0,1225 0,0400 0,0275

7 0,55 350 0,1048 0,1381 0,0433 0,0119

8 1,05 350 0,1075 0,1312 0,0405 0,0188

9 1,55 350 0,1059 0,1218 0,0421 0,0282


27


panjang langkah 1,5 cm

no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

1 0,55 150 0,1058 0,1381 0,0422 0,0119

2 1,05 150 0,1077 0,1295 0,0403 0,0205

3 1,55 150 0,1084 0,1212 0,0396 0,0288

4 0,55 250 0,1009 0,1381 0,0471 0,0119

5 1,05 250 0,1045 0,1271 0,0435 0,0229

6 1,55 250 0,1061 0,1229 0,0419 0,0271

7 0,55 350 0,0971 0,1382 0,0509 0,0118

8 1,05 350 0,1007 0,1280 0,0473 0,0220

9 1,55 350 0,1049 0,1238 0,0431 0,0262


panjang langkah 2 cm.

no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

1 0,55 150 0,1024 0,1363 0,0456 0,0137

2 1,05 150 0,1043 0,1279 0,0437 0,0221

3 1,55 150 0,1047 0,1228 0,0433 0,0272

4 0,55 250 0,0974 0,1380 0,0506 0,0120

5 1,05 250 0,1007 0,1284 0,0473 0,0216

6 1,55 250 0,1004 0,1234 0,0476 0,0266

7 0,55 350 0,0894 0,1381 0,0586 0,0119

8 1,05 350 0,0973 0,1289 0,0507 0,0211

9 1,55 350 0,0980 0,1244 0,0500 0,0256



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

1 0,55 150 0,1123 0,1389 0,0357 0,0111

2 1,05 150 0,1115 0,1377 0,0365 0,0123

3 1,55 150 0,1110 0,1313 0,0370 0,0187

4 0,55 250 0,1082 0,1386 0,0398 0,0114

5 1,05 250 0,1095 0,1382 0,0385 0,0118

6 1,55 250 0,1087 0,1321 0,0393 0,0179


28

Tabel lanjutan 4.4 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 4,91

meter dan panjang langkah 1 cm.

no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

7 0,55 350 0,1045 0,1381 0,0435 0,0119

8 1,05 350 0,1068 0,1378 0,0412 0,0122

9 1,55 350 0,1064 0,1323 0,0416 0,0177


panjang langkah 1,5 cm.

no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

1 0,55 150 0,1068 0,1379 0,0412 0,0121

2 1,05 150 0,1073 0,1306 0,0407 0,0194

3 1,55 150 0,1082 0,1265 0,0398 0,0235

4 0,55 250 0,1013 0,1380 0,0467 0,0120

5 1,05 250 0,1045 0,1309 0,0435 0,0191

6 1,55 250 0,1065 0,1274 0,0415 0,0226

7 0,55 350 0,0969 0,1382 0,0511 0,0118

8 1,05 350 0,1005 0,1311 0,0475 0,0189

9 1,55 350 0,1047 0,1281 0,0433 0,0219



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

1 0,55 150 0,1042 0,1380 0,0438 0,0120

2 1,05 150 0,1043 0,1253 0,0437 0,0247

3 1,55 150 0,1039 0,1217 0,0441 0,0283

4 0,55 250 0,0965 0,1382 0,0515 0,0118

5 1,05 250 0,1001 0,1259 0,0479 0,0241

6 1,55 250 0,1004 0,1217 0,0476 0,0283

7 0,55 350 0,0902 0,1383 0,0578 0,0117

8 1,05 350 0,0959 0,1259 0,0521 0,0241

9 1,55 350 0,0986 0,1218 0,0494 0,0282


29



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

1 0,55 150 0,1124 0,1398 0,0356 0,0102

2 1,05 150 0,1126 0,1365 0,0354 0,0135

3 1,55 150 0,1110 0,1315 0,0370 0,0185

4 0,55 250 0,1084 0,1392 0,0396 0,0108

5 1,05 250 0,1094 0,1370 0,0386 0,0130

6 1,55 250 0,1084 0,1315 0,0396 0,0185

7 0,55 350 0,1046 0,1393 0,0434 0,0107

8 1,05 350 0,1071 0,1352 0,0409 0,0148

9 1,55 350 0,1065 0,1313 0,0415 0,0187



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

1 0,55 150 0,1067 0,1392 0,0413 0,0108

2 1,05 150 0,1084 0,1323 0,0396 0,0177

3 1,55 150 0,1083 0,1264 0,0397 0,0236

4 0,55 250 0,1010 0,1392 0,0470 0,0108

5 1,05 250 0,1052 0,1323 0,0428 0,0177

6 1,55 250 0,1069 0,1268 0,0411 0,0232

7 0,55 350 0,0962 0,1391 0,0518 0,0109

8 1,05 350 0,1018 0,1325 0,0462 0,0175

9 1,55 350 0,1055 0,1276 0,0425 0,0224



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

1 0,55 150 0,1046 0,1391 0,0434 0,0109

2 1,05 150 0,1047 0,1321 0,0433 0,0179

3 1,55 150 0,1038 0,1280 0,0442 0,0220

4 0,55 250 0,0967 0,1391 0,0513 0,0109

5 1,05 250 0,1003 0,1322 0,0477 0,0178

6 1,55 250 0,1003 0,1273 0,0477 0,0228

7 0,55 350 0,0911 0,1395 0,0569 0,0105

8 1,05 350 0,0957 0,1323 0,0523 0,0178


30

Tabel lanjutan 4.9 Hasil penelitian pompa hidram dengan tinggi output 5,91

meter dan panjang langkah 2 cm.

no Hinput

(m)

beban

(gram)

Rata-rata

hslimbah (m)

Rata-rata

hshasil (m)

Hvlimbah

(m)

Hvhasil

(m)

9 1,55 350 0,0986 0,1272 0,0494 0,0228

4.2 Perhitungan

Perhitungan debit hasil (q), debit limbah (Q), dan efisiensi pompa hidram

(𝜂) dilakukan dengan mempergunakan data-data seperti terdapat pada Tabel 4.1,

Tabel 4.2, Tabel 4.3, Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel 4.7, Tabel 4.8, dan

Tabel 4.9. Data lain yang dipergunakan yaitu :

gaya gravitasi (g) : 9,8 m/s2

sudut Ø : 60o

tan Ø/2 : 0,58

Sebagai contoh perhitungan debit hasil (q), menggunakan data dengan

ketinggian input 0,55 meter dan ketinggian output 3,91 meter. (data lain pada

Tabel 4.1). Hvhasil yaitu 0,0110 meter.

q = 8


∅

2𝐻5 2

q = 8

15 2 9,8 𝑡𝑎𝑛

60

20,01105 2

q = 1,05 l/menit

Hasil perhitungan untuk data yang lain, secara lengkap disajikan pada Tabel 4.10,

Tabel 4.11, Tabel 4.12, Tabel 4.13, Tabel 4.14, Tabel 4.15, Tabel 4.16, Tabel

4.17, dan Tabel 4.18.


31

Sebagai contoh perhitungan debit limbah (Q) data yang dipergunakan yaitu

data dengan ketinggian input 0,55 meter dan ketinggian output 3,91 meter. (data

lain pada Tabel 4.1). Hvbuang yaitu 0,0355 meter.

Q = 8


∅

2𝐻5 2

Q = 8

5 2 9,8 𝑡𝑎𝑛

60

20,03555 2

Q = 19,51 l/menit



4.17, dan Tabel 4.18.

Sebagai contoh perhitungan efisiensi (η), data yang dipergunakan yaitu data

dengan ketinggian input 0,55 meter dan ketinggian output 3,91 meter. (data lain

pada Tabel 4.1). q = 1,05 l/menit. Q = 19,44 l/menit yang didapat dari contoh

perhitungan debit hasil dan debit limbah.

𝜂𝐴 = 𝑞 ℎ

𝑄+𝑞 𝐻x 100%

𝜂𝐴 = 1,05 3,91

19,51+1,05 0,55x100%

𝜂𝐴 = 4,105

20,56 0,55x100%

𝜂𝐴 = 4,105

11,3x100%

𝜂𝐴 = 0,3621x100%

𝜂𝐴 = 36,21


32



4.17, dan Tabel 4.18.

Tabel 4.10 Hasil perhitungan Q, q, dan 𝜂𝐴 pada tinggi output 3,91 meter dan


no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

1 0,55 150 19,51 1,05 36,21

2 1,05 150 20,90 2,40 38,42

3 1,55 150 21,86 6,83 60,09

4 0,55 250 27,87 1,25 30,42

5 1,05 250 23,93 2,95 40,83

6 1,55 250 26,26 10,30 71,07

7 0,55 350 31,85 1,25 26,92

8 1,05 350 26,96 3,97 47,78

9 1,55 350 29,72 10,96 67,97



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

1 0,55 150 30,01 1,26 28,67

2 1,05 150 26,63 4,94 58,24

3 1,55 150 25,58 11,57 78,58

4 0,55 250 39,39 1,25 21,92

5 1,05 250 32,32 6,50 62,34

6 1,55 250 29,45 9,86 63,27

7 0,55 350 47,87 1,24 17,95

8 1,05 350 39,91 5,90 47,96

9 1,55 350 31,65 9,09 56,30


33



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

1 0,55 150 36,36 1,79 33,43

2 1,05 150 32,77 5,92 56,99

3 1,55 150 32,03 9,99 59,99

4 0,55 250 47,18 1,30 19,08

5 1,05 250 39,93 5,60 45,77

6 1,55 250 40,56 9,41 47,50

7 0,55 350 68,02 1,25 12,88

8 1,05 350 47,34 5,32 37,63

9 1,55 350 45,78 8,61 39,94



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

1 0,55 150 19,75 1,06 45,62

2 1,05 150 20,89 1,37 28,86

3 1,55 150 21,56 3,89 48,45

4 0,55 250 25,92 1,14 37,60

5 1,05 250 23,79 1,23 23,00

6 1,55 250 25,09 3,50 38,80

7 0,55 350 32,35 1,26 33,52

8 1,05 350 28,21 1,34 21,16

9 1,55 350 28,85 3,39 33,33



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

1 0,55 150 28,21 1,31 39,75

2 1,05 150 27,36 4,27 63,17

3 1,55 150 25,83 6,92 66,95

4 0,55 250 38,56 1,28 28,77

5 1,05 250 32,24 4,15 53,35

6 1,55 250 28,80 6,31 56,91

7 0,55 350 48,37 1,23 22,16

8 1,05 350 40,30 4,04 42,65


34

Tabel lanjutan 4.14 Hasil perhitungan Q, q, dan 𝜂𝐴 pada tinggi output 4,91 meter

dan panjang langkah 1,5 cm

no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

9 1,55 350 32,01 5,84 48,89



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

1 0,55 150 32,83 1,28 33,58

2 1,05 150 32,77 7,83 90,22

3 1,55 150 33,52 11,05 78,51

4 0,55 250 49,29 1,25 22,04

5 1,05 250 41,17 7,42 71,40

6 1,55 250 40,55 11,03 67,75

7 0,55 350 65,79 1,20 16,00

8 1,05 350 50,74 7,41 59,60

9 1,55 350 44,41 10,97 62,73



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

1 0,55 150 19,62 0,86 45,02

2 1,05 150 19,35 1,73 46,30

3 1,55 150 21,62 3,82 57,28

4 0,55 250 25,49 0,98 39,96

5 1,05 250 23,93 1,58 34,82

6 1,55 250 25,56 3,81 49,48

7 0,55 350 32,18 0,97 31,53

8 1,05 350 27,73 2,19 41,27

9 1,55 350 28,73 3,92 45,81



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

1 0,55 150 28,42 0,99 36,31

2 1,05 150 25,54 3,41 66,38


35

Tabel lanjutan 4.17 Hasil perhitungan Q, q, dan 𝜂𝐴 pada tinggi output 5,91 meter

dan panjang langkah 1,5 cm

no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

3 1,55 150 25,69 7,01 81,70

4 0,55 250 39,28 1,00 26,63

5 1,05 250 31,09 3,40 55,44

6 1,55 250 28,05 6,72 73,70

7 0,55 350 49,94 1,01 21,21

8 1,05 350 37,61 3,33 45,82

9 1,55 350 30,47 6,13 63,87



no Hinput

(m)

beban

(gram)

Debit buang

(l/m)

Debit hasil

(l/m)

Efisiensi

D'aubuisson

1 0,55 150 32,18 1,02 32,98

2 1,05 150 32,03 3,52 55,70

3 1,55 150 33,66 5,86 56,53

4 0,55 250 48,73 1,00 21,71

5 1,05 250 40,75 3,49 44,35

6 1,55 250 40,74 6,39 51,71

7 0,55 350 63,28 0,93 15,53

8 1,05 350 51,18 3,44 35,42

9 1,55 350 44,35 6,41 48,13

4.3 Pembahasan

Dari hasil pengolahan data di atas, untuk penjelasan dari Tabel

4.10, Tabel 4.11, Tabel 4.12, Tabel 4.13, Tabel 4.14, Tabel 4.15, Tabel

4.16, Tabel 4.17, dan Tabel 4.18 tentang hubungan debit hasil dengan

dengan tinggi input terhadap berat beban adalah sebagai berikut :


36

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara debit hasil (q) dengan tinggi input (H)

terhadap beban dengan tinggi output 3,91m dan panjang langkah 1 cm


terhadap beban dengan tinggi output 3,91m dan panjang langkah 1,5 cm



Gambar 4.1, gambar 4.2, dan gambar 4.3 di atas adalah grafik hubungan

debit hasil (q) dengan tinggi input (H) terhadap beban dan panjang langkah katup

0,00

5,00

10,00

15,00

0,55 1,05 1,55

q (

l/m

)

H (m)

beban 150 gram

beban 250 gram

beban 350 gram

0,00

5,00

10,00

15,00

0,55 1,05 1,55

q (

l/m

)

H (m)

beban 150 gram

beban 250 gram

beban 350 gram

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0,55 1,05 1,55

q (

l/m

)

H (m)

beban 150 gram

beban 250 gram

beban 350 gram


37

limbah pada output 3,91 meter. Dilihat dari ketiga grafik, hidram dengan tinggi

input 1,55 m menghasilkan debit hasil yang lebih banyak juga daripada tinggi

input 1,05 m maupun 0,55 m.. Hal ini karena pada setiap ketinggian input air

mengalir, semakin tinggi input maka semakin tinngi juga kecepatan aliran nya.

Hal ini dapat dilihat pada rumus (2.5) yaitu kecepatan aliran suatu fluida dengan h

adalah tinggi kolom udara atau tinggi input. Dari rumus tersebut, jika nilai h

semakin besar, nilai v juga akan semakin besar dan berpengaruh terhadap

banyaknya fluida yang mengalir menuju rumah pompa per satuan waktu, dimana

semakin tinggi kecepatan aliran semakin banyak juga air yang mengalir. Jika

dilihat pada persamaan Bernoulli (2.4) terdapat hubungan antara kecepatan aliran

dengan tekanan air dan tinggi elevasi. Jadi semakin tinggi input maka kecepatan

aliran pada pipa input semakin tinggi juga, sehingga tekanan yang dihasilkan di

badan hidram juga akan meningkat. Tekanan pada badan hidram akan diteruskan

ke tabung udara melalui katup hantar sehingga udara yang termampatkan tersebut

akan mampu menaikkan air lebih banyak daripada input yang rendah.

Dari grafik tersebut didapatkan nilai debit hasil tertinggi yaitu 11,57

liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,55 meter dengan

beban 150 gram dan panjang langkah 1,5 cm.


38







0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0,55 1,05 1,55

q (

l/m

)

H (m)

beban 150 gram

beban 250 gram

beban 350 gram

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

0,55 1,05 1,55

q (

l/m

)

H (m)

beban 150 gram

beban 250 gram

beban 350 gram

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0,55 1,05 1,55

q (

l/m

)

H (m)

beban 150 gram

beban 250 gram

beban 350 gram


39

Gambar 4.4, gambar 4.5, dan gambar 4.6 di atas adalah grafik hubungan

debit hasil (q) dengan tinggi input (H) terhadap beban dan panjang langkah katup

limbah pada output 4,91 meter. Dilihat dari ketiga grafik, hidram dengan tinggi

input 1,55 m menghasilkan debit hasil yang lebih banyak juga daripada tinggi

input 1,05 m maupun 0,55 m

Pompa hidram bekerja berdasarkan prinsip palu air. Palu air (water

hammer) adalah hentakan tekanan atau gelombang air yang disebabkan oleh

energi kinetik air atau aliran air yang dihentikan secara tiba-tiba. Berhentinya

aliran air secara tiba tiba tersebut terjadi saat katup limbah tertutup. Pada ketiga

grafik tersebut penggunaan beban yang efektif adalah 150 gram , dimana jika

menggunakan beban katup limbah yang terlalu berat maka akan mempengaruhi

terjadinya water hammer karena proses menutupnya katup limbah membutuhkan

waktu lebih lama karena berat beban tersebut bahkan bisa membuat katup limbah

tidak tertutup . Dari grafik tersebut didapatkan nilai debit hasil tertinggi yaitu

11,05 liter/menit. Nilai tersebut didapatkan ketika ketinggian input 1,55 meter

dengan beban 150 gram dan panjang langkah 2 cm . Jika dibandingkan dengan

debit hasil pada ketinggian output 3,91 m ,debit hasil pada ketinggian output 3,91

m lebih banyak daripada ketinggian output 4,91m dengan tinggi input yang sama

yaitu 1,55 m Jika dihubungkan antara energi yang dihasilkan dengan energi yang

dibutuhkan untuk pemompaan , semakin tinggi output semakin besar pula energi

yang dibutuhkan untuk memompa air. Pada hukum Bernoulli (2.4) apabila tinggi

input tetap maka energi pompa yang tersedia tetap. Sehingga pada tinggi input

sama tetapi tinggi output lebih tinggi, debit hasil nya lebih sedikit.


40







0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0,55 1,05 1,55

q (

l/m

)

H (m)

beban 150 gram

beban 250 gram

beban 350 gram

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

0,55 1,05 1,55

q (

l/m

)

H (m)

beban 150 gram

beban 250 gram

beban 350 gram

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

0,55 1,05 1,55

q (

l/m

)

H (m)

beban 150 gram

beban 250 gram

beban 350 gram


41

Gambar 4.7, gambar 4.8 dan gambar 4.9 menunjukkan grafik hubungan

antara debit hasil (q) dan tinggi input (H) terhadap beban dan panjang langkah

katup limbah pada ketinggian output 5,91 meter. Dari grafik tersebut dapat dilihat

bahwa nilai debit hasil terbanyak sebesar 7,01 liter/menit dengan ketinggian input

1,55 meter dengan beban 150 gram dan panjang langkah 1,5 cm. Seperti pada

grafik sebelumnya pada ketinggian input tertinggi yaitu 1,55 m dan dan beban 150

gram menghasilkan debit hasil terbaik. Pada penggunaan jarak main katup limbah

yang terlalu pendek yaitu 1 cm mengakibatkan frekuensi tertutupnya katup limbah

lebih banyak, sehingga debit hasil nya kurang baik. Karena pemompaan pada

rumah pompa hidram terlalu cepat sehingga tekanan yang dihasilkan kurang

maksimal.

Pada ketinggian output 5,91 m jumlah debit hasilnya adalah yang paling

jauh lebih sedikit dibandingkan dengan ketinggian output 3,91 m dan 4,91 m. Hal

ini karena energi yang dibutuhkan untuk memompakan air pada ketinggian output

5,91m jauh lebih besar, padahal ketinggian inputnya sama. Bila ingin debit hasil

pada ketinggian 5,91 lebih banyak maka dapat diatasi dengan menaikan tinggi

input. Hal itu sesuai dengan hukum Bernoulli (2.4) tentang hubungan antara

elevasi (tinggi tempat), tekanan, dan tinggi kecepatan.


42

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari data penelitian pompa hidram pvc 2 inci dengan variasi tinggi input,

panjang langkah katup limbah dan berat beban katup limbah dapat diketahui pada

ketinggian output 3,91 m, debit hasil terbanyak 11,57 l/menit dengan tinggi input

1,55 m , panjang langkah 1,5 cm dan berat beban katup limbah 150 gram. Untuk

tinggi output 4,91 m diperoleh debit hasil terbesar sebesar 11,05 l/menit dengan

tinggi input 1,55 m , panjang langkah 2 cm dan berat beban katup limbah 150

gram. Dan pada tinggi output 5,91 m debit hasil terbanyak sebesar 7,01 l/menit

dengan tinggi input 1,55 m , panjang langkah 1,5 cm dan berat beban katup

limbah 150 gram.

5.2 Saran

Dari grafik debit hasil yang didapat pengaruh dari berat beban katup limbah

tidak terlalu terlihat karena selisih debit yang dihasilkan sedikit antara setiap

variasi, maka dari itu disarankan penambahan jumlah variasi beban yang

dilakukan dan selisih berat bebannya diperbesar.


43

DAFTAR PUSTAKA

Bengston, Harlan., 2011, Low Cost Easy to Use Spreadsheets for Engineering

Calculations Available at Engineering Excel Spreadsheets ale

enhancement cialis, http://www.engineeringexcelspreadsheets.com

(diakses pada hari Jumat, 24 Oktober 2014)

Cahyanta,Yosef A. Dan Taufik, Indrawan ,1996, Studi Terhadap Presentasi

Pompa Hidraulik Ram Dengan Variasi Beban Katup Limbah, Jurnal

Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM , 2 (2).

Fane, Didin S., Sutanto, R., dan Mara, I Made., 2012, Pengaruh Konfigurasi

Tabung Kompresor Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram, Jurnal Teknik

Mesin Universitas Mataram, 2, pp 1-5.

Jafri, Muhamad dan Limbong, Ishak ,2011, Analisa Unjuk Kerja Pompa Hidram

Paralel Dengan Variasi Berat Beban dan Panjang Langkah Katup Limbah,

Jurnal MIPA FST UNDANA, 10 (1A).

Jeffery, T.D, Thomas, T.H, Smith, A.V, Glover, P.B, dan Fountain, P.D., 1992,

Hydraulic Ram Pumps A Guide to Ram Pump Water Supply System, 1 (4),

1-9, ITDG, Warwick UK.

Panjaitan, D.O, 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, 2, pp

1-9.

San, Gan Shu, et al. ,2012, Studi Karakteristik Volume Tabung Udara dan Beban

Katup Limbah Terhadap Efisiensi Pompa Hydraulic Ram, Surabaya.

Universitas Kristen Petra, 4 (2), pp 81-87.

Streeter, Victor L., Wylie E. Benjamin., 1985, Mekanika Fluida, Erlangga,

Jakarta, 8 (2), pp 345-347.

Suarda, M, dan Wirawan, I.K.G., 2008, Kajian Eksperimental Pengaruh Tabung

Udara Pada Head Tekanan Pompa Hidram, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin

CAKRAM, 2, pp 10-14.

Triatmodjo, Bambang., 1996, Hidraulika I, Beta Offset, Yogyakarta, 2.

Winarto, Dwi., 2012, Penjelasan Hukum Boyle, http://www.ilmukimia.org

(diakses pada hari Selasa, 13 Januari 2015)


44

Lampiran 1

Gambar pompa hidram PVC 2 inci

Gambar instalasi pompa hidram


45

Lampiran 2

Gambar bak tampungan air limbah pompa

Gambar bak tampungan air hasil pemompaan


46

Lampiran 3

Gambar pompa air

Gambar bak tampungan input


plagiat merupakan tindakan tidak terpuji - core.ac.uk filekendala jika sumber air tersebut jauh dari...

Documents