61607365 pompa-hidram

i

SKRIPSI

PENGARUH VARIASI UKURAN TABUNG UDARA

TERHADAP UNJUK KERJA SEBUAH POMPA HIDRAM

No. Soal : TKM 4403T / I . 2010 / 2011 / Hmw / 10 / 04 / 19.04 / 2010

Disusun Oleh :

06/193663/TK/31559 Ahmad Nur Arianta

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2010

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……………………………………………………… i

HALAMAN PENGESAHAN ……………………………………………… ii

HALAMAN PERYATAAN ……………………………………………….. iii

NASKAH SOAL TUGAS AKHIR ………………………………………… iv

HALAMAN PERSEMBAHAN……………………………………………. v

INTISARI …………………………………………………………………. vi

KATA PENGANTAR …………………………………………………….. vii

DAFTAR ISI ……………………………………………………………… viii

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………… xi

DAFTAR TABEL …………………………………………………………. xiii

DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xiv

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

1.1 Latar Belakang ……………………………………………….................. 1

1.2 Rumusan Masalah ……………………………………………………..... 4

1.3 Asumsi dan Batasan Masalah …………………………………………… 5

1.4 Tujuan Penelitian ….………………………………………….................. 5

1.5 Manfaat Penelitian …………………………………………………......... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 7

BAB III LANDASAN TEORI ...................................................................... 15

3.1 Sejarah Pompa Hidram ............................................................................ 15

3.2 Komponen Utama Pompa Hidram dan Fungsinya ……………….......... 16

3.3 Sistem Operasi Pompa Hidram ................................................................. 20

3.4 Persamaan Energi Pada Pompa Hidram………………………………… 24

x

3.3.1 Energi Yang Dibangkitkan Pada Pompa Hidram ......................... 24

3.3.2 Peningkatan Tekana Pada Pompa Hidram

Akibat Peristiwa Palu Air ............................................................. 28

3.3.3 Efisiensi Pompa Hidram ................................................................ 30

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ................................................. 32

4.1. Alat dan Bahan ......................................................................................... 32

4.2 Penentuan Head ........................................................................................ 33

4.2.1 Penentuan head masuk ............................................................... 33

4.2.2 Penentuan head keluar ................................................................ 33

4.3. Penentuan Diameter Pipa ........................................................................ 34

4.2.1 Penentuan diameter pipa masuk (D ............................................ 34

4.4. Penentuan Panjang Pipa ........................................................................... 35

4.3.1 Penentuan panjang pipa masuk (L) ............................................ 35

4.5. Penentuan Bahan Pipa ............................................................................. 35

4.4.1 Penentuan bahan pipa masuk ..................................................... 35

4.4.2 Penentuan bahan pipa keluar ...................................................... 35

4.6. Pembuatan Tabung Udara ........................................................................ 36

4.7. Rancangan Penelitian ............................................................................... 38

4.8. Variabel Yang Diamati ............................................................................ 41

4.9. Langkah Penelitian ................................................................................... 41

4.9.1 Persiapan .................................................................................... 41

4.9.2 Simulasi Percobaan .................................................................... 41

4.9.3 Pelaksanaan Pengujian ............................................................... 41

BAB V PEMBAHASAN .......................................................................... 44

5.1 Proses Pengambilan Data ......................................................................... 44

5.2 Hasil Pengamatan ..................................................................................... 45

5.3 Pengaruh Variasi Ukuran Tabung Udara Terhadap Unjuk Kerja

Sebuah Pompa Hidram ............................................................................. 52

xi

BAB VI PENUTUP ....................................................................................... 56

6.1 Kesimpulan .............................................................................................. 56

6.2 Saran ..................................................................................................... 56

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 58

LAMPIRAN ................................................................................................... 59

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Perbandingan Tinggi Tekanan Input dan Tekanan Output .. 7

Gambar 2.2. Korelasi Antara Debit Input dan Debit Output

Pompa Hidram .................................................................... 8

Gambar 2.3. Analysis of Variance (Balanced of Design ......................... 10

Gambar 2.4. Surface Plot Untuk Efisiensi ............................................... 10

Gambar 2.5. Instalasi Pompa Hidram Tanpa Tabung Udara…………… . 11

Gambar 2.6. Instalasi Pompa Hidram Dengan Tabung Udara ................. 12

Gambar 2.7. Grafik Head Tekanan Pada Pipa Penghantar...................... .. 12

Gambar 2.8. Grafik Head Tekanan Pada Pipa Penyalur............................ 12

Gambar 2.9. Perbandingan Efisiensi Pompa Hidram Hasil Pengujian .... 13

Gambar 3.1. Contoh Desain Katup Limbah .............................................. 17

Gambar 3.2 Bagian – Bagian Katup Limbah .......................................... 18

Gambar 3.3. Perubahan Kecepatan Terhadap Waktu Pada Pipa Masuk .. 21

Gambar 3.4. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi A ............................... 21

Gambar 3.5. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi B................................ 22

Gambar 3.6 Skema Pompa Hidram Pada Kondisi C ............................... 23

Gambar 3.7. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi D .............................. 24

Gambar 3.8. Skema Instalasi Pompa Hidram………………………… .... 25

Gambar 4.1. Pipa PVC ............................................................................... 36

Gambar 4.2. Tabung Udara Pompa Hidram .............................................. 36

Gambar 4.3. Variasi Ukuran Tabung Udara.............................................. 37

Gambar 4.4. Skema Penelitian Pompa Hidram Dengan Tabung Udara .... 39

Gambar 4.5. Skema Penelitian Pompa Hidram Tanpa Tabung Udara ...... 40

Gambar 5.1. Grafik Hubungan Antara Debit Hasil dan Head Output

Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara ...................... 49

Gambar 5.2. Grafik Hubungan Antara Debit Limbah dan Head Output


xiii

Gambar 5.3. Grafik Hubungan Antara Jumlah Ketukan dan Head Output


Gambar 5.4. Grafik Hubungan Antara Volume Tabung Udara dengan

Head Output Pompa Hidram ................................................ 52


Efisiensi Pompa Hidram ....................................................... 53


Jumlah Ketukan Katup Limbah ............................................ 54

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Korelasi Parameter Input, Output, dan Koefisien ......................... 9

Tabel 4.1. Besar Head Keluar (h) Berdasar Head Masuk (H) dan

Panjang Pipa Masuk (L) ............................................................... 33

Tabel 4.2. Tabel Hubungan Panjang Pipa Masuk (L) dan

Diameter Pipa Masuk ................................................................... 34

Tabel 5.1. Hasil Pengamatan Pengujian I ....................................................... 46

Tabel 5.2. Hasil Pengamatan Pengujian II ...................................................... 52

Tabel 5.3. Hasil Pengamatan Pengujian III ..................................................... 57

Tabel 5.4. Hasil Pengamatan Pengujian IV .................................................... 62

Tabel 5.5. Tabel Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap

Unjuk Kerja Pompa Hidram .......................................................... 67

xv

DAFTAR NOTASI

a = percepatan fluida yang mengalir, m/s2

A = luas penampang pipa masuk, m2

wasteA = luas penampang lubang katup limbah, m2

c = kecepatan gelombang suara dalam fluida, m/s

D = diameter pipa masuk, m

E = energi hidram, Joule

VE = modulus bulk, untuk air = 2,07 x 910 , N/m²

ELosses = rugi-rugi energi, joule

EK = energi kinetik aliran air dalam pipa masuk, joule

f = faktor gesekan bahan pipa

F = gaya fluida yang mengalir, N

g = percepatan gravitasi (9,81 m/s2)

LH = head losses, m

LDh = rugi-rugi head pada pipa keluar, m

H = head supply, m

h = head output, m

K = faktor kontraksi

L = panjang pipa masuk, m

Vm = massa katub limbah, kg

wm = massa tambahan katub limbah, gram

m = massa air yang mengalir dalam pipa, kg

N = jumlah ketukan katup limbah, ketukan/menit

p = tekanan statis fluida, N/m2

0p = tekanan pada titik 0, N/m2

1p = tekanan inlet, N/m2

xvi

3p = tekanan pada titik 3, N/m2

drivep = tekanan pada pipa masuk, Bar

tup = tekanan pada tabung udara, Bar

ttp = tekanan pada saluran keluar tanpa tabung udara, Bar

op = tekanan pada pipa keluar, Bar

Wp = tekanan air pada dasar katub (N/m2)

Op = tekanan atmosfer (N/m2)

Qwaste = debit air yang keluar melalui katup limbah, m3/s

Q = debit limbah, m3/s

Qo = debit bebas m3/s

q = debit hasil, m3/s

S = panjang langkah katup limbah, mm

t = waktu penutupan katup limbah, s

Vtu1 = volume tabung udara 1, m3



Dv = kecepatan air dalam pipa keluar, m/s

v = kecepatan aliran, m/s

0v = kecepatan air pada titik 0, m/s

1v = kecepatan air sebelum katup menutup, m/s

2v = kecepatan air sesudah katup menutup, m/s

3v = kecepatan air pada titik 3, m/s

Z0 = ketinggian titik 0 dari datum, m

Z3 = ketinggian titik 3 dari datum, m

γ = berat jenis air, kN/m3

ρ = massa jenis fluida, kg/m³

Aη = efisiensi hidram menurut D’Aubuisson (%)

Rη = efisiensi hidram menurut Rankine (%)

xvii

∆Hp = kenaikan head tekanan, m

∆p = kenaikan tekanan akibat palu air, N/m2

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang.

Air adalah sumber kehidupan bagi makhluk hidup. Dalam semua aspek

kehidupan, air merupakan komponen yang mutlak harus tersedia baik sebagai

komponen utama maupun sebagai komponen pendukung. Usaha pemenuhan

kebutuhan air dalam kehidupan sehari – hari dapat dilakukan dengan

memanfaatkan kondisi alam dan hukum dasar fisika ataupun dengan

memanfaatkan peralatan mekanis hasil karya manusia.

Masyarakat yang berdomisili pada daerah di bawah sumber air tidak perlu

bersusah payah menyediakan air untuk kehidupan mereka sehari – hari. Karena

sesuai dengan hukum fisika, air akan mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat

yang rendah. Jadi bagi mereka yang tinggal di daerah seperti itu, tinggal membuat

jalur – jalur perpipaan untuk mengalirkan air ke rumah – rumah mereka.

Sedangkan bagi masyarakat yang berada jauh dari sumber air atau berada pada

daerah yang lebih tinggi dari pada sumber air, dapat menggunakan peralatan

mekanis untuk membantu dalam penyediaan air. Pompa adalah peralatan mekanis

yang telah digunakan dari generasi ke generasi untuk membantu transport air dari

tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi atau dari satu tempat ke tempat

lain dengan jarak tertentu.

Pompa adalah peralatan mekanis untuk mengubah energi mekanik dari

mesin penggerak pompa menjadi energi tekan fluida yang dapat membantu

memindahkan fluida ke tempat yang lebih tinggi elevasinya. Selain itu, pompa

juga dapat digunakan untuk memindahkan fluida ke tempat dengan tekanan yang

lebih tinggi atau memindahkan fluida ke tempat lain dengan jarak tertentu. Pompa

dapat diklasifikasikan dalam dua macam, yaitu:

2

1. Pompa Perpindahan Positif (Positive Displacement Pump)

Pada pompa perpindahan positif energi ditambahkan ke dalam

fluida kerja secara periodik oleh suatu daya yang dikenakan pada satu

atau lebih batas (boundary) sistem yang dapat bergerak. Pompa

perpindahan positif dapat dibagi menjadi :

a. Pompa Torak (Reciprocating Pump)

b. Pompa Putar (Rotary Pump)

c. Pompa Diafragma (Diaphragm Pump)

2. Pompa Dinamik (Dynamic Pump)

Pada pompa dinamik proses penambahan energi ke dalam

fluida kerja dilakukan secara kontinyu untuk menaikkan kecepatan

fluida di sisi isap. Kemudian dilakukan penurunan kecepatan fluida

dibagian sisi keluar pompa untuk mendapatkan energi tekan. Pompa

dinamik dapat dibagi menjadi :

a. Pompa Sentrifugal (Centrifugal Pump)

• Pompa aliran radial (radial flow)

• Pompa aliran aksial (axial flow)

• Pompa aliran campuran (mixed flow)

b. Pompa Jenis Khusus (Special Pump)

• Jet Pump

• Pompa Gas Lift (Gas Lift Pump)

• Pompa Hydraulic Ram (Hidram)

Penggunaan pompa untuk pemenuhan kebutuhan air memang sebuah

solusi tepat dan telah terbukti sukses digunakan dari generasi ke generasi. Namun

jika dicermati lebih mendalam, ternyata masih ada kendala yang dihadapi ketika

dihadapkan pada kebutuhan energi sebagai sumber tenaga penggerak utama

(prime mover) pompa. Pada umunya, penggerak utama pompa yang digunakan

adalah motor listrik yang memerlukan konsumsi energi listrik sebagai tenaga

penggerak. Masalahnya, tidak semua daerah telah mendapatkan aliran listrik,

masih banyak daerah yang belum dapat menikmati listrik dalam kesehariannya.

3

Sementara itu, jika kebutuhan energi untuk penggerak utama dipenuhi dengan

menggunakan mesin diesel, akan dihadapkan pada masalah finansial dan daya beli

masyarakat yang masih rendah.

Untuk menyelesaikan problem tersebut dapat digunakan pompa yang tidak

memerlukan energi luar sebagai sumber tenaga penggerak utama. Pompa

Hydraulic Ram (Hidram) adalah sebuah pompa yang tidak memerlukan energi

luar sebagai sumber tenaga penggerak utama. Selain tidak memerlukan energi luar

sebagai sumber tenaga penggerak utama, pompa hidram juga memiliki kelebihan

lain, yaitu:

• Konstruksinya sederhana

• Tidak memerlukan pelumasan

• Dapat bekerja kontinyu selama 24 jam tanpa berhenti

• Efisiensi tinggi dan tidak menimbulkan kebisingan

• Pengoperasiannya mudah

• Biaya pembuatan dan perawatan murah

Pompa hidram tersusun atas beberapa bagian, yaitu:

1. Bagian Utama

• Badan hidram

• Katup limbah (waste valve)

• Tabung Udara

2. Bagian Pelengkap

• Bak pembagi (source tank)

• Pipa masuk (drive pipe)

• Pipa penghantar (delivery pipe)

• Bak penampung (storage tank)

4

Pompa hidram bekerja berdasar prinsip palu air. Ketika air dihentikan

secara tiba-tiba, maka perubahan momentum massa fluida tersebt akan

meningkatkan tekanan secara tiba – tiba pula. Peningkatan tekanan fluida ini

digunakan untuk mengangkat sebagian fluida tersebut ke tempat yang lebih tinggi

(Suarda dan Wirawan, 2008). Selama ini sudah banyak dilakukan penelitian

mengenai efisiensi sebuah pompa hidram, akan tetapi penelitian – penelitian

tersebut belum membahas mengenai peningkatan tekanan pada pompa hidram

akibat adanya proses palu air. Selain itu, diperlukan juga penelitian tentang

pengaruh penggunaan tabung udara dalam konstruksi pompa hidram yang secara

teoritis dimaksudkan untuk mendapatkan aliran yang kontinyu dan untuk

mengurangi konsumsi daya. Dalam penelitian ini, penulis ingin melakukan

penelitian mengenai perubahan tekanan akibat peristiwa palu air pada pompa

hidram tanpa dilengkapi tabung udara dan pompa hidram yang dilengkapi tabung

udara dengan variasi volume tabung udara.

1.2. Rumusan Masalah.

Pompa hidram adalah sebuah pompa yang tidak memerlukan energi luar

sebagai tenaga penggerak utamanya. Untuk menaikkan fluida kerja dari suatu

tempat ke tempat lain dengan elevasi yang lebih tinggi, pompa hidram

memanfaatkan energi dari air itu sendiri. Fluida kerja yang masuk ke dalam badan

hidram dengan energi kinetik tertentu dihentikan secara tiba-tiba, akibatnya,

energi kinetik tersebut akan berubah bentuk menjadi energi tekanan dinamis yang

akan mengangkat sebagian fluida kerja ke tempat yang lebih tinggi. Besarnya

perubahan tekanan yang diakibatkan peristiwa palu air tergantung pada energi

kinetik yang dibawa oleh aliran dan konstruksi katup limbah. Karena pompa

hidram bekerja menggunakan prinsip palu air, fluida kerja pada sisi outlet akan

mengalir secara berdenyut. Dalam perancangan sebuah pompa hidram, aliran

berdenyut dapat dihindari dengan cara menambahkan tabung udara. Sampai saat

ini, penelitian mengenai efek variasi ukuran tabung udara terhadap unjuk kerja

5

pompa hidram belum diketahui secara pasti. Oleh karena itu perlu dilakukan

penelitian lebih lanjut untuk lebih menegaskan pengaruh variasi ukuran tabung

udara terhadap unjuk kerja pompa hidram.

1.3. Asumsi dan Batasan Masalah.

Dalam penelitian kali ini, fluida kerja yang digunakan berupa air. Air

dipompa terlebih dahulu menuju tangki reservoir, kemudian dari tangki reservoir

baru dialirkan menuju pompa hidram. Variabel yang digunakan dalam penelitian

ini adalah penggunaan tabung udara. Pengukuran dilakukan untuk mengetahui

tekanan pada drive pipe, delivery pipe, dan tekanan pada tabung udara.

Pengukuran tekanan pada tabung udara saat pompa hidram beroperasi tanpa

tabung udara dilakukan pada Tee setelah air melewati katup penghantar. Selain

itu, dilakukan juga pengukuran untuk mengetahui debit air yang keluar dari katup

limbah dan debit air yang keluar dari delivery pipe, sebagai bahan untuk

mengetahui efisiensi pompa hidram.

1.4. Tujuan Penelitian.

Tujuan penelitian ini selain sebagai syarat untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan, juga bertujuan untuk :

1. Mengetahui pengaruh penggunaan tabung udara terhadap unjuk

kerja sebuah pompa hidram.

2. Mengetahui fungsi sebuah tabung udara pada pompa hidram

berdasarkan pada penelitian yang dilakukan.

6

1.5. Manfaat Penelitian.

Penggunaan pompa hidram akhir – akhir ini kurang mendapat perhatian

dari masyarakat. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu jalan dalam

usaha mensosialisasikan teknologi pompa hidram sebagai solusi pemenuhan

kebutuhan air bersih bagi masyarakat. Selain itu, penelitian ini juga bermanfaat

untuk memberikan referensi bagi pembuat pompa hidram agar dapat membuat

pompa hidram dengan perhitungan konstruksi lebih baik.

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Hidraulik ram merupakan suatu alat yang digunakan untuk menaikkan air

dari tempat rendah ke tempat yang lebih tinggi secara automatik dengan energi

yang berasal dari air itu sendiri (Hanafie dan De Longh, 1979). Beragam

penelitian pernah dilakukan untuk mungkaji performansi dari pompa ini. Pada

tahun 2008, S. Imam Wahyudi dan Fauzi Fachrudin melakukan penelitian untuk

mencari korelasi tekanan dan debit air pompa hidram. Berdasarkan pengujian

yang dilakukan, didapatkan sebuah korelasi antara tekanan input dan tekanan

output pompa hidram. Hasil yang didapatkan untuk korelasi tekanan input dan

output di sajikan pada diagram di bawah ini.

Gambar 2.1. Perbandingan tinggi tekanan input dan tekanan output.

(Wahyudi dan Fachrudin, 2008)

Dari diagram yang disajikan di atas, didapatkan rata-rata tinggi tekanan

output adalah 7 kali tinggi tekanan input pompa hidram. Pengujian berikutnya

dilakukan untuk mendapatkan korelasi antara debit input dan output pompa

8

hidram. Berdasarkan hasil pengujian dan perhitungan yang dilakukan, korelasi

antara debit input dan output pompa hidram di sajikan pada diagram di bawah ini.

Gambar 2.2. Korelasi antara debit input dan debit output pompa hidram

(Wahyudi dan Fachrudin, 2008)

Berdasarkan atas analisis yang tertuang dalam gambar 2.2, di dapat bahwa

Qout 30% Qin. Ini artinya masih ada 70% air yang tidak bisa diangkat (Wahyudi

dan Fachrudin, 2008). Berdasarkan atas data empiris tekanan input, tekanan

output, debit input dan debit output dapat diturunkan suatu persamaan sebagai

berikut :

𝑄𝑄2 = 𝛼𝛼 𝐻𝐻1

𝐻𝐻2 𝑄𝑄1

dengan :

𝛼𝛼 = koefisien

Q1 = Debit input (L/dtk)

Q2 = Debit output (L/dtk)

H1 = Head input (m)

H2 = Head output (m)

9

Harga α didapatkan dengan cara melakukan analisa pada data hasil

pengujian yang telah dilakukan di beberapa tempat. Seperti yang tersaji pada tabel

di bawah ini.

Tabel 2.1. Korelasi parameter input, output dan koefisien.

H1(m) Q1(L/dtk) H2(m) Q2(L/dtk) α

Desa Kedung

Watang Bener

2,55 3,50 25 1,05 2,94

3,10 3,86 25 1,16 2,42

3,20 3,92 25 1,18 2,34

Kali Bening,

Payaman

2,50 7,79 20 2,34 2,40

2,50 7,79 20 2,34 2,40

3,50 4,10 25 1,23 2,14

3,50 4,10 15 1,23 1,29

Manyaran, Wonogiri 5,00 19,58 30 5,88 1,80

Desa Genting, Jambu 4,50 10,45 25 3,14 1,67

Eksperimen 1 2,00 3,10 10,5 0,93 1,58

Rata – rata nilai α 2,10

(Sumber : Wahyudi dan Fachrudin, 2008)

Tabel 2.1 di atas menunjukkan hasil analisa dari data hasil pengujian untuk

kemudian didapatkan hasil rata-rata nilai α. Dari hasil analisa yang dilakukan

diperoleh nilai α = 2,10 , sehingga persamaan korelasi debit dan tekanan input –

output pompa hidram menjadi :

𝑄𝑄2 = 2,10 𝐻𝐻1

𝐻𝐻2 𝑄𝑄1

Penelitian lain yang pernah dilakukan oleh Gan Shu San dan Gunawan

Santoso mencoba untuk meneliti karakteristik volume tabung udara dan beban

katup limbah terhadap efisiensi pompa hidram. Penelitian yang dilakukan pada

tahun 2002 ini menggunakan variasi tabung udara dengan volume 800, 1050,

10

1300, 1950, dan 2200 mili liter. Sedangkan untuk variasi beban katup limbah

menggunakan pemberat dengan nilai yang lebih variatif, yakni 200, 400, 600, 800,

1000, 1200, 1400, dan 1600 gram. Percobaan dan pengambilan data dilakukan

sebanyak 3 kali untuk setiap variasi volume tabung – beban katup limbah, dengan

selang waktu 3 menit.

Setelah dilakukan pengambilan data dan rekapitulasi data, maka dilakukan

analisa statistik untuk mengetahui apakah variabel yang digunakan berpengaruh

terhadap output yang diharapkan, dalam hal ini efisiensi pompa hidram dengan

rumus D’Aubussion. Hasil pengolahan data yang dilakukan disajikan sebagai

berikut.

Gambar 2.3. Analysis of variance (Balanced of design)

(Gan Shu San dan Gunawan Santoso, 2002)

Gambar 2.3 menunjukkan pengolahan data menggunakan minitab 11.12.

Seperti yang telah disebutkan di atas, analisa statistik dengan Balance Annova di

atas dilakukan untuk mengetahui pengaruh faktor A (faktor beban katup limbah)

dan faktor B (volume tabung udara) terhadap respon output yang berupa efisiensi

D’Aubussion.

Gambar 2.4. Surface Plot Untuk Efisiensi.

(Gan Shu San dan Gunawan Santoso, 2002)

11

Dari hasil analisa menggunakan anova, diketahui bahwa faktor A dan

faktor B mempengaruhi efisiensi sebuah pompa hidram, baik sebagai main effect

maupun sebagai interaction effect. Untuk mengetahui tingkat variabilitas dari

kedua faktor tersebut, dapat dilakukan perhitungan koefisien determinasi (R2).

SSmodel = SSA + SSB + SSC = 13710.14 + 20.86 +111.76 =13842.76

R2 = SSmodel / SSt = 0.9951 = 99.51%

Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa kedua faktor di atas 99.51 % menjelaskan

variabilitas efisiensi D’Aubussion dari pompa hidram.

Pada penelitian yang lain, Made Suarda dan IKG Wirawan mencoba untuk

melakukan kajian eksperimental tabung udara pada head tekanan pompa hidram

(Made Suarda dan IKG Wirawan, 2008). Penelitian tersebut bertujuan untuk

mengetahui besarnya kenaikan head keluar pompa hidram akibat fenomena palu

air. Variasi dalam penelitian kali ini adalah penggunaan tabung udara pada

percobaan pertama dan tanpa dilengkapi tabung udara pada percobaan berikutnya.

Variabel – variabel yang di amati dalam penelitian kali ini adalah

perubahan tekanan yang terjadi pada drive pipe (Pd), pada tabung udara (Pt),

tekanan pada katup buang setelah katup buang tanpa tabung udara(Ptt) , serta pada

badan pompa (Pb). Selain itu, diamati pula kapasitas air yang melalui katup

limbah dan pada bak penampungan. Pengukuran tekanan pada masing – masing

titik dilakukan dengan menggunakan pressure gauge, sedangkan pengukuran

kapasitas pada katup limbah dan pada bak penampungan menggunakan v-notch

weir. Pengambilan data dilakukan berulang-ulang sampai sebanyak 10 kali.

Gambar 2.5. Instalasi Pompa Hidram Tanpa Tabung Udara

(Made Suarda dan IKG Wirawan, 2008)

12

Gambar 2.6. Instalasi Pompa Hidram Dengan Menggunakan Tabung Udara


Hasil pengamatan yang dilakukan kemudian disajikan dalam bentuk

diagram seperti di bawah ini.

Gambar 2.7. Grafik Head Tekanan Pada Pipa Penghantar


Gambar 2.8. Grafik Head Tekanan Pada Pipa Penyalur


13

Dari diagram di atas terlihat bahwa pada pipa penghantar, head tekanan

yang lebih besar terjadi ketika instalasi pompa hidram tanpa menggunakan tabung

udara, hal itu terjadi karena tidak ada udara yang terkompresi sebelum pipa

penyalur, tekanan yang melalui pipa penyalur lebih besar, sehingga untuk

memompa air sampai ke bak penampungan, katup limbah memompa lebih cepat.

Hal itu terbukti dengan banyaknya denyutan yang terjadi (Made Suarda dan IKG

Wirawan, 2008).

Sedangkan pada pipa penyalur berlaku sebaliknya, pada pompa hidram

dengan tabung udara, perubahan head tekanan akan menjadi lebih besar. Hal itu

terjadi karena adanya udara yang terkompresi dalam tabung udara yang

menyebabkan kecepatan fluida menjadi lebih stabil sehingga kerugian head akibat

kecepatan dan gesekan menjadi lebih kecil. Di samping itu, tabung udara juga

membantu menaikkan air ke dalam bak penampung secara lebih stabil dan dengan

debit yang lebih besar.

Berdasarkan hasil pengolahan data hasil pengujian, dibuatlah sebuah

grafik yang menunjukkan perbandingan efisiensi pompa hidram yang

menggunakan tabung udara dan tanpa menggunakan tabung udara, sebagai

berikut:

Gambar 2.9. Perbandingan Efisiensi Pompa Hidram Hasil Pengujian


14

Dari gambar 2.9 dapat terlihat bahwa pompa hidram dengan tabung udara

memiliki efisiensi yang lebih tinggi dari pada pompa hidram tanpa tabung udara.

Sesuai dengan hukum kontinuitas dimana debit berbanding lurus dengan

kecepatan fluida, pada pompa hidram dengan tabung udara, fluida yang mengalir

di dalam pipa penyalur mempunyai kecepatan yang lebih tinggi dari pada saat

pompa hidram tanpa tabung udara. Karena kecepatan juga berbanding lurus

dengan perubahan head tekanan, sehingga pada instalasi pompa hidram dengan

tabung udara perubahan head tekanan menjadi lebih besar dari pada pompa

hidram tanpa tabung udara. Sesuai dengan rumus efisiensi pompa hidram dimana

nilai efisiensi pompa hidram berbanding lurus dengan besarnya head tekanan pada

pipa penyalur dan berbading lurus dengan besarnya debit pada pipa penyalur,

maka dapat di ketahui bahwa efisiensi pompa hidram dengan tabung udara jauh

lebih besar dari pada efisiensi pompa hidram tanpa tabung udara.

15

BAB III

DASAR TEORI

3.1. Sejarah Pompa Hidram

Pompa hidram pertama kali dibuat oleh John Whitehurst seorang peneliti

asal Inggris pada tahun 1772. Pompa hidram buatan Whitehurst masih berupa

hidram manual, di mana katup limbah masih digerakkan secara manual. Pompa ini

pertama kali digunakan untuk menaikkan air sampai ketinggian 4,9 meter (16

kaki). Pada tahun 1783, Whitehusrt memasang pompa sejenis ini di Irlandia untuk

keperluan air bersih sehari - hari.

Pompa hidram otomatis pertama kali dibuat oleh seorang ilmuwan Prancis

bernama Joseph Michel Montgolfier pada tahun 1796. Desain pompa buatan

Montgolfier sudah menggunakan 2 buah katup (waste valve dan delivery valve)

yang bergerak secara bergantian. Pompa ini kemudian digunakan untuk

menaikkan air untuk sebuah pabrik kertas di daerah Voiron. Satu tahun kemudian,

Matius Boulton, memperoleh hak paten atas pompa tersebut di Inggris.

Pada tahun 1820, melalui Easton’s Firma yang mengkhususkan usahanya

di bidang air dan sistem drainase, Josiah Easton mengembangkan hidram hingga

menjadi usaha ram terbaik dalam penyediaan air bersih untuk keperluan rumah

tangga, peternakan dan masyarakat desa. Pada tahun 1929, usaha Eastons ini

dibeli oleh Green and Carter, yang kemudian meneruskan manufaktur ram

tersebut.

Di Benua Amerika, hak paten hidram pertama kali di pegang oleh J.

Cernau dan SS Hallet, di New York. Pompa tersebut sebagian besar digunakan di

derah pertanian dan peternakan. Memasuki periode berikutnya, kepopuleran

hidram mulai berkurang, seiring berkembangnya pompa elektrik.

Di kawasan Asia, pompa hidram mulai dioperasikan di Taj Mahal, Agra,

India pada tahun 1900. Pompa hidram yang di pasang di daerah tersebut adalah

16

Black’s Hydram yang dibuat oleh John Black Ltd., sebuah perusahaan asal

Inggris. Black’s Hydram digunakan untuk memompa air dengan debit 31,5 liter

per detik. Selain di Agra, Black’s Hydram juga dipasang di daerah Risalpur,

Pakistan, pada tahun 1925. Ditempat itu, Black’s Hydram berhasil memompa air

hingga ketinggian 18,3 m dengan debit mencapai 56,5 Liter/detik.

Pada akhir abad 20, penggunaan pompa hidram kembali digalakkan lagi,

karena kebutuhan pembangunan teknologi di negara – negara berkembang, dan

juga karena isu konservasi energi dalam mengembangkan perlindungan ozon.

Contoh pengembang pompa hidram yang baik adalah AID Foundation di Filipina.

Mereka mengembangkan pompa hidram untuk digunakan di desa – desa terpencil.

Oleh sebab itu mereka meraih Penghargaan Ashden.

3.2. Komponen Utama Pompa Hidram dan Fungsinya

Beberapa komponen utama sebuah pompa hidram dijelaskan pada uraian

di bawah ini:

1. Katup Limbah (Waste Valve)

Katup limbah merupakan salah satu komponen terpenting

pompa hidram, oleh sebab itu katup limbah harus dirancang dengan

baik sehingga berat dan gerakannya dapat disesuaikan. Katup limbah

sendiri berfungsi untuk mengubah energi kinetik fluida kerja yang

mengalir melalui pipa pemasukan menjadi energi tekanan dinamis

fluida yang akan menaikkan fluida kerja menuju tabung udara.

Beberapa desain katup limbah yang sering digunakan

diantaranya:

17

Gambar 3.1. Contoh Desain Katup Limbah

(De Longh dan Hanafie, 1979)

Katup limbah dengan beban yang berat dan panjang langkah

yang cukup jauh memungkinkan fluida mengalir lebih cepat, sehingga

saat katup limbah menutup, akan terjadi lonjakan tekanan yang cukup

tinggi, yang dapat mengakibatkan fluida kerja terangkat menuju

tabung udara. Sedangkan katup limbah dengan beban ringan dan

panjang langka lebih pendek, memungkinkan terjadinya denyutan

yang lebih cepat sehingga debit air yang terangkat akan lebih besar

dengan lonjakan tekanan yang lebih kecil.

Adapun bagian – bagian sebuah katup limbah dapat dilihat dari

gambar dibawah ini:

18

Gambar 3.2. Bagian – Bagian Katup Limbah.

(De Longh dan Hanafie, 1979)

Keterangan gambar :

1) Tangkai Katup

2) Mur Penjepit Atas

3) Karet Katup

4) Plat Katup

5) Mur Penjepit Bawah

2. Katup Penghantar (Delivery Valve)

Katup penghantar adalah sebuah katup satu arah yang berfungsi

untuk menghantarkan air dari badan hidram menuju tabung udara

untuk selanjutnya dinaikkan menuju tangki penampungan. Katup

penghantar harus dibuat satu arah agar air yang telah masuk ke dalam

tabung udara tidak dapat kembali lagi ke dalam badan hidram. Katup

penghantar harus mempunyai lubang yang besar sehingga

memungkinkan air yang dipompa memasuki ruang udara tanpa

hambatan pada aliran (Hanafie dan De Longh, 1979).

19

3. Tabung Udara (Air Chamber)

Tabung udara harus dibuat dengan perhitungan yang tepat,

karena tabung udara digunakan untuk memampatkan udara di

dalamnya dan untuk menahan tekanan dari siklus ram. Selain itu,

dengan adanya tabung udara memungkinkan air melewati pipa

penghantar secara kontinyu. Jika tabung udara penuh terisi air, tabung

udara akan bergetar hebat, dapat menyebabkan tabung udara pecah.

Jika terjadi kasus demikian, ram harus segera dihentikan.

Pendapat dari beberapa ahli, untuk menghindari hal – hal di atas,

volume tabung udara harus dibuat sama dengan volume dari pipa

penghantar.

4. Katup Udara (Air Valve)

Udara dalam tabung udara, secara perlahan – lahan akan ikut

terbawa ke dalam pipa penghantar karena pengaruh turbulensi air.

Akibatnya, udara dalam pipa perlu diganti dengan udara baru melalui

katup udara.

Ukuran katup udara harus disesuaikan sehingga hanya

mengeluarkan semprotan air yang kecil setiap kali langkah kompresi.

Jika katup udara terlalu besar, udara yang masuk akan terlampau

banyak dan ram hanya akan memompa udara. Namun jika katup udara

kurang besar, udara yang masuk terlampau sedikit, ram akan bergetar

hebat, memungkinkan tabung udara pecah. Oleh karena itu, katup

udara harus memiliki ukuran yang tepat.

5. Pipa Masuk (Driven Pipe)

Pipa masuk adalah bagian yang sangat penting dari sebuah

pompa hidram. Dimensi pipa masuk harus diperhitungan dengan

cermat, karena sebuah pipa masuk harus dapat menahan tekanan

tinggi yang disebabkan oleh menutupnya katup limbah secara tiba –

20

tiba. Untuk menentukan panjang sebuah pipa masuk, bisa digunakan

referensi yang telah tersedia seperti di bawah ini:

6H < L < 12H (Eropa dan Amerika Utara)

L = h + 0.3 (h/H) (Eytelwein)

L = 900 H/(N2*D) (Rusia)

L = 150 < L/D < 1000 (Calvert)

Dengan :

L = Panjang pipa masuk

H = Head supply

h = Head output

D = Diameter pipa masuk

N = Jumlah ketukan katup limbah per menit

Menurut beberapa penelitian yang telah dilakukan, referensi

perhitungan panjang pipa masuk oleh Calvert memberikan hasil yang

lebih baik.

3.3. Sistem Operasi Pompa Hidram

Berdasarkan posisi katup limbah dan variasi kecepatan fluida terhadap

waktu, sistem operasi sebuah pompa hidram dapat dibagi menjadi 4 periode,

seperti yang digambarkan pada diagram di bawah ini:

21

Gambar 3.3. Perubahan Kecepatan Terhadap Waktu Pada Pipa Masuk

(Tefery Taye, 1998)

Penjelasan gambar 3.3 :

A. Katup limbah terbuka dan air mulai mengalir melalui pipa masuk,

memenuhi badan hidram dan keluar melalui katup limbah. Karena

pengaruh ketinggian supply tank, air yang mengalir tersebut

mengalami percepatan sampai kecepatannya mencapai vo. Posisi

delivery valve masih tertutup. Pada kondisi awal seperti ini, tidak ada

tekanan dalam tabung udara dan belum ada air yang keluar melalui

delivery pipe.

Gambar 3.4. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi A.

(Shuaibu N. Muhammad, 2007)

22

B. Air telah memenuhi badan hidram, ketika tekanan air telah mencapai

nilai tertentu, katup limbah mulai menutup. Pada pompa hidram yang

baik, proses menutupnya katup limbah terjadi sangat cepat.

Gambar 3.5. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi B.


C. 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 penghantar terbuka ,

sebagian air terpompa masuk ke tabung udara. Udara pada tabung

udara mulai mengembang untuk menyeimbangkan tekanan , dan

mendorong air keluar melalui delivery pipe.

23

Gambar 3.6. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi C.


D. Katup penghantar tertutup. Tekanan di dekat katup penghantar masih

lebih besar dari pada tekanan statis pipa masuk, sehingga aliran

berbalik arah dari bodi hidram menuju supply tank. 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

pernapasan (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.

24

Gambar 3.7. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi D.


3.4. Persamaan Energi Pada Pompa Hidram

3.4.1. Energi Yang Dibangkitkan Pada Pompa Hidram

Energi yang dibangkitkan (bisa juga disebut energi yang

dibutuhkan) pada pompa hidram berasal dari energi fluida itu sendiri. Air

yang mengalir melalui pipa masuk dari ketinggian H (ketinggian

permukaan air dalam supply tank), mengalami percepatan. Untuk lebih

jelasnya bisa dilihat dari gambar di bawah ini:

25

Gambar 3.8. Skema Instalasi Pompa Hidram

Berdasarkan gambar di atas, dapat dituliskan persamaan Bernoulli

sebagai berikut:

3

233

0

200

22Z

gv

gp

HZg

vg

pL ++=−++

ρρ (3.1)

dengan :

0p = tekanan pada titik 0 yaitu tekanan atmosfer [= 0], N/m2

3p = tekanan pada titik 3, N/m²

0v = kecepatan aliran air pada titik 0 [= 0] karena debit

konstan, m/s

3v = kecepatan aliran air pada titik 3 [= 0] karena aliran air

terhenti seiring menutupnya katub limbah, m/s

0Z = ketinggian titik 0 dari datum, m

Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined.

3Z = ketinggian titik 3 [= 0] karena diasumsikan segaris

datum, m

LH = head losses, m

ρ = massa jenis fluida, untuk air = 1000 , kg/m³

(5)

(4)

26

g = percepatan gravitasi (= 9,81) , m/s2

Jika dimasukkan harga – harga yang telah ditentukan, maka

persamaan Bernoulli di atas menjadi:

gp

HH L ρ3=− (3.2)

Dengan HL atau Head Loss terdiri dari Major Head Loss dan

Minor Head Loss. Karena air mengalir dari supply tank yang memiliki

ketinggian tertentu, maka akan timbul gaya yang disebabkan percepatan

yang dialami air, yang besarnya sama dengan hasil kali massa fluida yang

mengalir dan percepatan yang dialami fluida (Hukum Newton). Seperti di

bawah ini:

maF = (3.3)

dengan:

F = gaya fluida yang mengalir, N

m = massa fluida yang mengalir, kg

= LAm ρ=

a = percepatan fluida yang mengalir, m/s²

= dtdv

ρ = massa jenis fluida, untuk air = 1000 , kg/m³

A = luas penampang pipa masuk, m²


Tekanan di titik 3 dapat dicari dengan cara membagi gaya pada

titik 3 (gaya akibat percepatan air) dengan luas penampang pipa masuk (A)

dtdvL

AFp ρ==3 (3.4)

27

Karena,

dtdv

gL

gp

=ρ

3 (3.5)

Maka persamaan 3.2 dapat dituliskan sebagai berikut:

dtdv

gLHH L =− (3.6)

Dengan HL adalah head losses pada pipa, yang besarnya ditentukan

dengan persamaan di bawah ini:

∑+=

gvK

gv

DLfH L 22

22

(3.7)

dengan:

LH = head losses, m

f = faktor gesekan bahan pipa masuk


D = diameter pipa masuk, m

K = faktor kontraksi

Untuk menghitung besarnya energi yang dibangkitkan pada pompa

hidram, kita tinjau kondisi di masing – masing titik saat awal

pengoperasian pompa hidram, dimana pada kondisi demikian air yang

masuk ke badan hidran langsung keluar melalui katup limbah dengan

kecepatan tertentu (V3), dan tekanan di titik 3, p3, akan sama dengan

atmosfer (= 0) karena katup limbah dalam keadaan terbuka penuh.

Sehingga persamaan Bernoulli akan menjadi:

28

gv

HH L 2

23=− (3.8)

Kecepatan v3 dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

kontinuitas, dimana harga debit (Q) bernilai konstan (kondisi awal semua

fluida yang masuk langsung keluar melalui katup limbah). Sehingga:

wasteAvQ ×= 3 (3.9)

dengan:

Q = debit air yang keluar melalui katup limbah, m3/s

v3 = kecepatan air di titik 3 (yang melalui katup limbah), m/s

Awaste = luas penampang lubang katup limbah, m2

Setelah nilai v3 didapatkan, maka kita dapat menghitung energi

yang dibangkitkan hidram, dengan rumus:

232

1 vmE = (3.10)

dengan:

E = energi hidram, J

m = massa fluida yang mengalir, kg

= massa fluida yang mengalir melalui pipa masuk

= ρAL

3v = kecepatan massa fluida yang mengalir, m/s


A = luas penampang pipa masuk, m²

ρ = massa jenis air (= 1000) , kg/m³

3.4.2. Peningkatan Tekanan Pada Pompa Hidram Akibat Peristiwa

Palu Air

29

Prinsip kerja pompa hidram adalah membuat air yang mengalir

melalui pipa masuk berhenti secara tiba – tiba, yang akan mengakibatkan

terjadinya kenaikan head tekanan pada air. Besarnya kenaikan head

tekanan dapat dihitung dengan persamaan Joukowsky, seperti di bawah

ini:

( )g

vvcH p21 −=∆ (3.11)

dengan:

ΔHp = kenaikan head tekanan, m

c = kecepatan gelombang suara dalam air, m/s

v1 = kecepatan air sebelum valve menutup, m/s

v2 = kecepatan air sesudah valve menutup, m/s

g = percepatan gravitasi, m/s2

Menurut David dan Edward, kecepatan gelombang suara di dalam

air didefinisikan dengan persamaan:

21

=

ρEvc

(3.12)

dengan :

Ev = Modulus bulk, yang menyatakan kompresibilitas dari suatu

fluida. Untuk air, Ev = 2,07 x 109 N/m2.

ρ = massa jenis fluida, untuk air = 1000 kg/m3

c = kecepatan gelombang suara, dari nilai di atas, cair = 1440

m/s

Untuk peningkatan tekanan akibat penutupan katup secara gradual,

dapat dihitung menggunakan:

30

tgvL

h =∆ (3.13)

dengan:

Δh = kenaikan tekanan akibat palu air, m

v = kecepatan aliran, m/s

L = panjang pipa, m

g = percepatan gravitasi, m/s2

t = waktu penutupan katup, s

3.4.3. Efisiensi Pompa Hidram.

Ada dua metode dalam perhitungan efisiensi hidram, yaitu :

Menurut D’ Aubuisson :

( ) HqQ

hqA

+=η (3.14)

dengan :

Aη = efisiensi hidram menurut D’Aubuisson



h = head keluar, m

H = head masuk, m

Menurut Rankine :

31

( )( ) HqQ

HhqR .+

−=η (3.15)

dengan :

Rη = efisiensi hidram menurut Rankine



h = head keluar, m

H = head masuk, m

32

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

1. Pompa air sentrifugal.

2. Tangki untuk water source.

3. 1 (satu) set pompa hidram

4. Ember untuk penampung waste water

Sedangkan alat ukur yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Pressure Gauge.

Pressure gauge dalam penelitian kali ini digunakan untuk

mengukur tekanan pada sisi inlet pompa hidram dan tekanan pada

sisi keluar pompa hidram, sehingga akan didapatkan data mengenai

perubahan tekanan air pada pompa hidram yang diakibatkan proses

water hammer.

Untuk mengukur tekanan inlet pompa hidram, pressure gauge

diletakkan pada ujung pipa masuk (drive pipe), karena yang akan

diukur adalah tekanan air akibat adanya perbedaan ketinggian water

source tank dan badan hidram.

Sedangkan untuk mengukur tekanan pada sisi keluar hidram,

pressure gauge diletakkan pada sisi atas tabung udara, dan untuk

rangkaian hidram tanpa tabung udara, pressure gauge diletakkan

pada bagian setelah katup limbah, setelah air keluar dari tee.

33

2. Gelas takar.

Bejana ukur digunakan untuk mengukur debit air yang keluar

melalui waste valve dan delivery pipe.

4.2. Penentuan Head

4.2.1 Penentuan Head Masuk (H)

Untuk penelitian ini, penentuan head masuk digunakan untuk

menentukan parameter – parameter yang lain (ukuran pipa masuk, dll.).

Pada awalnya diasumsikan head masuk 1 m, tetapi dalam pengujian di

lapangan harga ini berubah menjadi 1,5 m. Hal itu karena dalam pengujian

di lapangan, ada tambahan ketinggian permukaan air dalam tangki water

source 0,5 m. Dalam pengujian harga ini menjadi parameter yang

ditetapkan.

4.2.2 Penentuan Head Keluar (h)

Berdasarkan penelitian Dr. Jagdish Lal (1975), head keluar kita

asumsikan sebesar 6 m. Harga ini mengacu pada hasil penelitian beliau

yang menyatakan bahwa panjang pipa keluar atau head keluar

berhubungan dengan efisiensi, yang juga berarti berhubungan dengan

panjang pipa masuk dan head masuk. Agar efisiensi pompa hidram

menjadi maksimum, maka hubungan ketiga parameter diatas dapat dilihat

pada tabel dibawah ini:

Tabel 4.1. Besar head keluar (h) berdasarkan head masuk (H)

dan panjang pipa masuk (L)

H (m) 1 1,5 2 3 4

h (m) 6 12 15 23 30

L (m) 10 12 15 23 30

(Sumber : Jagdish Lal, 1975)

34

4.3. Penentuan Diameter Pipa

4.3.1 Penentuan Diameter Pipa Masuk (D)

Setelah diketahui panjang pipa masuk, maka dari tabel di bawah ini

bisa kita tentukan diameter pipa masuk (drive pipe) yang akan kita

gunakan.

Tabel 4.2. Tabel hubungan panjang pipa masuk (L)

dan diameter pipa masuk (D)

Diameter (Error! Bookmark not defined.

310− m)

Panjang pipa masuk L (m)

Minimum Maksimum

13 2 13

20 3 20

25 4 25

30 4.5 30

40 6 40

50 7.5 50

80 12 80

100 15 100

(Sumber : US AID, 1982)

Setelah mendapatkan harga dari tabel 4.1, kemudian kita cek harga

tersebut menggunakan metode Calvert, dimana :

150 <DL < 1000

dengan memasukkan L = 10 m dan D = 3,175 x 10-2 m pada persamaan di

atas maka didapatkan L/D = 314,96. Nilai tersebut memenuhi persamaan

dari metode Calvert di atas. Nilai tersebut juga sesuai jika dicek pada tabel

35

4.2. Jadi asumsi kita menggunakan pipa dengan diameter 1.25 in dengan

panjang 10 m adalah benar.

4.4. Penentuan Panjang Pipa

4.4.1 Penentuan Panjang Pipa Masuk (L)

Panjang pipa masuk kita tentukan sesuai tabel 4.1 yaitu 10 m. Pada

tabel ini ditunjukkan agar efisiensi yang diperoleh maksimum, dengan

asumsi besar head masuk yang telah kita tentukan 1 m dan besar head

keluar 6 m, maka panjang pipa masuk yang diambil adalah 10 m. Juga

dengan perhitungan pada bagian 4.3.1 di atas ternyata panjang pipa masuk

10 m dengan diameter 1.25 in telah memenuhi persamaan metode Calvert.

4.5. Penentuan Bahan Pipa

4.5.1 Penentuan Bahan Pipa Masuk

Bahan pipa masuk yang digunakan pada pengujian ini adalah pipa

air PVC merk Wavin seri D dengan diameter yang telah kita tentukan di

atas yaitu 1.25 in dan panjang 10 m. Pipa ini kita potong dalam 5 bagian

dengan panjang masing-masing bagian 2 m. Hal ini untuk mendukung

proses pengujian dan memudahkan dalam transportasinya.

4.5.2 Penentuan Bahan Pipa Keluar

Dalam penelitian kali ini, fungsi pipa keluar digantikan dengan

sebuah gate valve. Hal ini untuk memudahkan dalam menghitung debit

hasil yang keluar. Karena letak pompa yang berada di tempat tinggi,

sangat riskan untuk menggunakan pipa keluar seperti biasanya.

36

Gambar 4.1. Pipa PVC

4.6. Pembuatan Tabung Udara (Air Chamber )

Untuk penelitian ini, tabung udara di buat dalam 3 volume yang berbeda.

Hal itu dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh perubahan volume tabung udara

terhadap unjuk kerja pompa hidram. Variasi volume tabung yang dibuat, yaitu:

1. Tabung Udara 1 (TU1) dengan Vtu1 = 0.0008 m3



Gambar 4.2. Tabung Udara Pompa Hidram

TU1

TU2

TU3

37

Gambar 4.3. Variasi Ukuran Tabung Udara

TU1

TU2 TU3 TU1

TU1

38

4.7. Skema Penelitian

Rancangan penelitian adalah gambaran mengenai rangkaian alat yang akan

di teliti. Dalam penelitian kali ini, ada 2 (dua) macam rangkaian alat, yaitu

rangkaian pompa hidram dengan menggunakan tabung udara dan rangkaian

pompa hidram tanpa menggunakan tabung udara. Hal ini dilakukan untuk

mengetahui pengaruh adanya tabung udara terhadap perubahan tekanan air yang

diakibatkan oleh water hammer, atau dengan kata lain penelitian ini dilakukan

untuk mengetahui fungsi tabung udara dalam kaitannya dengan perubahan

tekanan air akibat water hammer.

Untuk mengetahui tentang fungsi tabung udara pada pompa hidram dan

ukuran tabung udara yang tepat untuk sebuah pompa hidram, paada rangkaian

pompa hidram menggunakan tabung udara akan digunakan tabung udara dengan 3

variasi volume tabung, seperti yang sudah disebutkan pada sub-bab 4.6.

39

Gambar rangkaian penelitian pompa hidram adalah sebagai berikut:

Gambar 4.4. Skema Penelitian Pompa Hidram Dengan Tabung Udara

Keterangan gambar :

1. Pompa sentrifugal

2. Water Source Tank

3. Pipa Masuk (Drive Pipe)

4. Badan Hidram

5. Tabung udara

6. Katup Limbah

7. Bak penampung air limbah

8. Pipa Penghantar

9. Storage Tank

40

Gambar 4.5. Skema Penelitian Pompa Hidram Tanpa Tabung Udara

Keterangan gambar :

1. Pompa sentrifugal

2. Water Source Tank

3. Pipa Masuk (Drive Pipe)

4. Badan Hidram

5. Katup Limbah

6. Bak penampung air limbah

7. Pipa Penghantar

8. Storage Tank

41

4.8. Variabel Yang Diamati

Adapun variabel yang diamati pada penelitian kali ini adalah:

1. Tekanan pada sisi masuk badan hidram (pdrive)

2. Tekanan pada tabung udara (ptu) atau tekanan pada sisi keluar

pompa setelah T-junction (ptt) untuk penelitian pada skema 2.

3. Tekanan pada pipa penghantar (pd)

4. Debit air yang keluar dari waste valve (Q)

5. Debit air yang keluar dari delivery valve. (q)

4.9. Langkah Penelitian

4.9.1 Persiapan

Pengujian diawali dengan mempersiapkan alat dan bahan yang

dibutuhkan, kemudian dirakit sesuai dengan instalasi yang dibutuhkan

untuk pengujian. Setelah perakitan selesai dilakukan pengecekan

kebocoran pada instalasi.

4.9.2 Simulasi Percobaan

Sebelum melakukan penelitian, dilakukan terlebih dahulu simulasi

penelitian. Simulasi dalam penelitian ini meliputi simulasi performa

pompa hidram, simulasi kesesuaian alat ukur, dan simulasi metode

pengambilan data.

4.9.3 Pelaksanaan Pengujian

Sesuai dengan tujuan penelitian kali ini, yakni untuk mengetahui

fungsi sebuah tabung udara pada pompa hidram, maka variasi yang

digunakan adalah variasi volume tabung udara. Adapun volume tabung

udara yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

• Tabung Udara 1

Volume tabung : 0,0008 m3

Diameter tabung : 2 in.

Tinggi tabung : 39 cm

42

• Tabung Udara 2




• Tabung Udara 3




Sedangkan parameter yang ditetapkan adalah sebagai berikut:

Head masuk : H = 1,75 m

Panjang pipa masuk : L = 10 m

Diameter pipa masuk : D = 3,175 cm

Diameter pipa keluar : d = 1,905 cm

Massa tambahan katup limbah : mw = 20 gram

Parameter yang diukur sebagai berikut:

• Debit limbah (Q)

• Debit hasil (q)

• Tekanan pada pipa masuk (pdrive)

• Tekanan pada tabung udara (ptu)

• Tekanan pada saluran keluar tanpa tabung udara (ptt)

• Tekanan pada pipa keluar (po)

• Jumlah ketukan katup limbah (N)

Parameter yang dihitung:

• Efisiensi pompa hidram (η)

43

Langkah kerjanya adalah sebagai berikut :

1. Menyiapkan hidram dan seluruh instalasinya pada tempat

pengujian

2. Memasang pipa masuk dengan panjang tetap yaitu 10 m.

3. Memasang drum sebagai simulator penampung air sumber.

4. Memasang instalasi pompa air sebagai simulator pemasok

kebutuhan air sumber.

5. Memasang gate valve sebagai pengganti pipa keluar dan

mengatur bukaan gate valve.

6. Mengatur panjang langkah katub limbah (S = 9 mm) dengan

jangka sorong.

7. Memasang tabung udara dengan volume tabung yang sudah

ditentukan.

8. Memastikan semua instalasi telah terpasang dengan baik dan

memastikan tidak ada kebocoran.

9. Menjalankan sistem dan melakukan pengujian yaitu dengan

mencatat tekanan pada pipa masuk (pdrive), tekanan pada

tabung udara (ptu), tekanan tanpa tabung udara (ptt), tekanan

pada pipa keluar (po), debit air limbah (Q), debit hasil (q) dan

jumlah langkah ketukan katub limbah (N). Pengukuran debit

dengan menggunakan gelas ukur dan stopwatch.

44

BAB V

PEMBAHASAN

5.1. Proses Pengambilan Data.

Proses pengambilan data diawali dengan melakukan proses trial

and error instalasi pompa hidram. Proses trial and error dilakukan untuk

mendapatkan konfigurasi optimal untuk parameter – parameter yang di

tetapkan pada pompa hidram tersebut. Selain itu, proses trial and error

juga dilakukan untuk mengetahui kekurangan – kekurangan yang masih

terdapat pada instalasi pompa hidram, sehingga pada saat pengambilan

data, pompa hidram akan berada pada kondisi dan konfigurasi optimal.

Langkah trial yang pertama adalah mencoba katup hantar. Katup

hantar dibuat dengan ban dalam mobil yang dipotong sesuai dengan

bentuk lubang katup. Kemudian dijepit pada plat berlubang dengan mur -

baut, agar karet tidak terlepas (hanya membuka dan menutup saja ketika

ada air yang mengalir). Pada percobaan pertama, air dapat naik sampai

pada ketinggian 1,75 m. Kemudian, saat pipa discharge ditambah menjadi

3 m, air dapat naik sampai ketinggian tersebut dengan pemompaan

manual. Ketika katup limbah bergerak otomatis, air tidak mampu lagi

mencapai ketinggian 3 m.

Setelah dilakukan pengecekan, ternyata penggunaan karet bekas

ban dalam mobil tidak mampu menutup secara rapat. Artinya, sebagian air

yang masuk ke dalam tabung udara dapat kembali lagi masuk ke dalam

badan pompa. Atau dengan kata lain, katup hantar mengalami kebocoran.

Dari beberapa sumber yang penulis dapatkan, penulis mendapatkan

sebuah usul untuk mengganti katup hantar dengan katup hantar buatan

pabrik, atau yang lebih dikenal dengan nama Tussen Klep. Setelah dicoba

45

menggunakan Tussen Klep berukuran 2 inch (sesuai dengan ukuran badan

hidram), pompa hidram dapat memompakan air hingga ketinggian 6 m.

Langkah trial yang kedua adalah mencoba konfigurasi yang pas

untuk katup limbah. Percobaan pertama dilakukan pada kondisi katup

limbah dengan panjang langkah 5 mm dan tanpa massa tambahan.

Hasilnya, ternyata katup limbah tidak mampu bergerak secara otomatis,

dan selalu berada pada kondisi tertutup. Atau dengan kata lain, katup

limbah selalu terangkat dan tidak bisa turun. Hal itu di sebabkan karena

berat katup limbah lebih kecil dari energi yang dimiliki air, sehingga tidak

mampu melawan tekanan air.

Trial berikutnya, katup limbah dikondisikan pada posisi panjang

langkah 9 mm dengan massa tambahan sebesar 20 gram. Hasilnya katup

limbah dapat bekerja dengan baik, dengan rata – rata jumlah ketukan

mencapai 65 ketukan per menit. Pompa hidram mampu mengangkat air

hingga setinggi 6 meter, sesuai dengan panjang pipa hantar yang

terpasang. Namun, kondisi ini tidak dapat stabil, artinya pada satu

pengamatan, air dapat mencapai titik tertinggi pipa, namun di waktu yang

lain, dengan kondisi instalasi yang sama, air tidak dapat mencapai

ketinggian itu. Sehingga, dalam setiap pengamatan tidak selalu dapat di

ambil data mengenai debit hasil (q), dimana data itu merupakan data yang

harus diambil untuk menghitung efisiensi pompa hidram.

Untuk mengatasi masalah tersebut, digunakan sebuah gate valve

untuk menggantikan fungsi pipa hantar. Gate valve digunakan pada

kondisi bukaan 0.5 putaran.

5.2. Hasil Pengamatan.

Hasil pengujian ditampilkan dalam bentuk kurva karakteristik.

Pada setiap variasi ukuran tabung udara, akan disajikan kurva hubungan

antara debit limbah (Q) – head output (h), jumlah ketukan (N) – head

output (h), debit hasil (q) – head output (h). Untuk data utama penelitian

46

ini, akan disajikan dalam kurva karakteristik hubungan antara volume

tabung udara (Vtu) – tekanan output (h / Po), volume tabung udara (Vtu) –

efisiensi pompa (η), dan volume tabung udara (Vtu) – jumlah ketukan

katup limbah.

Pengujian I dilakukan dengan kondisi pompa hidram sebagai berikut.

Pengujian I

• Volume tabung udara : 0 m³

• Panjang langkah katup limbah : 9 mm

• Beban tambahan katup limbah : 20 gram

• Head input (H) : 1.75 m

• Panjang pipa drive : 10 m

• Diameter pipa drive : 1.25 inch

Tabel 5.1. Tabel Hasil Pengamatan Pengujian I

DATA KE-

DEBIT LIMBAH (Q)

DEBIT HASIL (q) pdrive ptu po

JUMLAH KETUKAN (N)

Efisiensi (η)

(L/menit) (L/menit) Bar Bar Bar (ketukan/menit) % 1 18.18 0.15 0.15 0.65 0.8 68 4.36 2 16.67 0.2 0.15 0.55 0.7 64 5.53 3 15 0.36 0.15 0.4 0.65 62 10.16

47

Pengujian II dilakukan dengan kondisi pompa hidram sebagai berikut.

Pengujian II

• Volume tabung udara : 0.0008 m³






Tabel 5.2. Tabel Hasil Pengamatan Pengujian II

DATA KE-

DEBIT LIMBAH (Q)


JUMLAH KETUKAN (N)

Efisiensi (η)

(L/menit) (L/menit) Bar Bar Bar (ketukan/menit) % 1 21.43 2.1 0.15 0.85 1 68 59.50 2 20 2.15 0.15 0.7 0.9 62 58.24 3 19.35 2.2 0.15 0.67 0.85 60 57.85

Pengujian III dilakukan dengan kondisi pompa hidram sebagai berikut.

Pengujian III







48

Tabel 5.3. Tabel Hasil Pengamatan Pengujian III

DATA KE-

DEBIT LIMBAH (Q)


JUMLAH KETUKAN (N)

Efisiensi (η)

(L/menit) (L/menit) Bar Bar Bar (ketukan/menit) % 1 17.65 0.77 0.15 0.8 1.1 66 30.66 2 16.67 1.5 0.15 0.65 0.85 60 46.78 3 15 2 0.15 0.6 0.75 56 58.82


Pengujian IV

Pengujian IV dilakukan dengan kondisi pompa hidram sebagai berikut.






Tabel 5.4. Tabel Hasil Pengamatan Pengujian IV

DATA KE-

DEBIT LIMBAH (Q)


JUMLAH KETUKAN (N)

Efisiensi (η)

(L/menit) (L/menit) Bar Bar BAR (ketukan/menit) % 1 21.43 0.8 0.15 0.4 0.6 62 14.39 2 20.69 0.938 0.15 0.38 0.58 56 16.77 3 19.36 1.33 0.15 0.33 0.53 44 22.71

49

Gambar 5.1. Grafik Hubungan Antara Head Output dengan Debit

Hasil Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara

Sesuai dengan persamaan 5.1, yang menyatakan bahwa :

LossesVLDD

DK EgSmhpg

vhgmE ++

+++=

γ2

2

(5.1)

dengan :

EK = energi kinetik aliran air dalam pipa masuk, Joule

Dm = massa air dalam pipa keluar, kg

Dv = kecepatan aliran air dalam pipa keluar, m/s

p = tekanan atmosfer, N/m2

γ = berat jenis air, kN/m3

= ρair x g

g = percepatan gravitasi (= 9,81), m/s2

LDh = rugi-rugi head pipa keluar, m

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

TT

TU1

TU2

TU3

Head Output (Bar)

Debi

t Has

il(L

iter/

men

it)

50

Vm = massa katub limbah, kg

ELosses = energi yang hilang ke sistem misalnya kembali ke

arah aliran, getaran dan gesekan, Joule

S = panjang langkah katub limbah, m

Kita asumsikan bahwa energi yang dibangkitkan hidram adalah

konstan, dan tekanan statis pada katup penghantar konstan. Dari

persamaan di atas, dapat diketahui bahwa dengan bertambahnya head

output (h), maka head losses akan bertambah pula. Untuk memenuhi

persamaan di atas, yang terjadi adalah kecepatan di titik tertinggi akan

mengalami penurunan sehingga debit yang keluar akan semakin kecil.

Pada posisi tertentu, kecepatan di titik tertinggi akan sama dengan nol,

yang artinya pompa hidram telah mencapai batas maksimum.

G

Gambar 5.2. Grafik Hubungan Antara Head Output dengan Debit

Limbah Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara

0

5

10

15

20

25

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

TT

TU1

TU2

TU3

Debi

t Lim

bah

(Lite

r/m

enit)

51

Dari gambar 5.2 terlihat semakin besar head output, maka debit air

yang dibuang oleh hidram (debit limbah (Q)) semakin besar. Kenaikan

head output menyebabkan tekanan pada katup penghantar semakin besar.

Jika tekanan pada katup penghantar semakin besar, maka tekanan air

semakin sulit untuk membuka katup penghantar, sehingga air lebih banyak

mengalir menuju katup limbah. Banyaknya air yang mengalir menuju

katup limbah, akan menyebabkan jumlah ketukan katup limbah semakin

banyak sehingga lebih banyak air yang terbuang melalui katup limbah.

Gambar 5.3. Grafik Hubungan Antara Head Output dengan Jumlah

Ketukan Katup Limbah Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara

Pada gambar 5.3 terlihat jumlah ketukan katub limbah (N) semakin

meningkat dengan bertambahnya head output (h). Kenaikan head output

mengindikasikan bahwa tekanan pada katup penghantar semakin besar.

Akibatnya tekanan air dari badan hidram semakin sulit untuk membuka

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

TT

TU1

TU2

TU3

Head Output (Bar)

Jum

lah

Ketu

kan

(Ket

ukan

/men

it)

52

katup penghantar, sehingga aliran air akan lebih banyak menuju katup

limbah. Meningkatnya aliran air yang menuju katup limbah menyebabkan

jumlah ketukan katup limbah semakin besar pula.

5.3. Pengaruh Variasi Ukuran Tabung Udara Terhadap Unjuk Kerja

Sebuah Pompa Hidram

Pada sub bab ini, akan ditampilkan grafik yang menunjukkan

hubungan antara variasi ukuran tabung udara terhadap head output,

efisiensi dan jumlah ketukan katup limbah pada pompa hidram. Dalam

setiap grafik, akan disajikan 3 data yang berbeda untuk satu variasi ukuran

tabung udara. Data tersebut adalah hasil pengamatan pada kondisi bukaan

katup di pipa output yang berbeda, dimana bukaan 1 adalah ketika katup

terbuka 1/6 putaran, bukaan 2 adalah ketika katup terbuka 3/6 putaran, dan

bukaan 3 adalah ketika katup terbuka 1 putaran penuh.

G


Head Output Pompa Hidram

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.0008 0.0016 0.0024

bukaan 1

bukaan 2

bukaan 3

Volume Tabung Udara (m³)

Head

Out

put(

Bar)

53

Penggunaan tabung udara dapat memperbesar head output pompa

hidram. Hal itu cukup beralasan, karena dengan penggunaan tabung udara,

air bertekanan hasil proses water hammer lebih dulu diakumulasi di dalam

tabung udara sebelum dialirkan menuju delivery pipe. Selain itu, dari hasil

pengamatan, fluktuasi head output pompa juga lebih kecil dengan

penggunaan tabung udara.

Akan tetapi, tidak selamanya volume tabung udara berbanding lurus

dengan head output. Seperti yang terlihat dari grafik di atas, ketika volume

tabung udara melebihi nilai tertentu, dalam grafik di atas melebihi nilai

0.0016 m3 untuk kondisi bukaan gate valve 1 dan 2, dan melebihi nilai

0.0008 m3 untuk kondisi bukaan gate valve 3, penambahan volume tabung

justru akan memperkecil head output. Hal itu di sebabkan karena pada

tabung udara yang terlalu besar, akan terdapat rongga udara yang justru

akan menurunkan tekanan dalam tabung. Oleh karena itu, dapat dikatakan

bahwa volume tabung udara yang optimum adalah ketika tabung udara

dapat mengakumulasi air bertekanan sampai titik maksimum, tanpa

terbentuk rongga udara di dalam tabung tersebut.

G

G

Gambar 5 .5. Grafik Hubungan Antara

Volume Tabung Udara dengan Efisiensi Pompa Hidram

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

0 0.0008 0.0016 0.0024

bukaan 1

bukaan 2

bukaan 3


Efis

iens

i (%

)

54

Dari grafik di atas dapat terlihat bahwa penggunaa tabung udara

memiliki pengaruh yang sangat signifikan terhadap efisiensi. Pada pompa

hidram dengan tabung udara, air bertekanan akan lebih banyak yang dapat

terpompa ke atas, karena delivery flow rate yang lebih tinggi akibat ada

proses pengumpulan air terlebih dahulu di dalam tabung udara.

Penambahan volume tabung udara, hingga melewati titik optimum

yang diijinkan (dalam grafik berada di sekitar 0.0014 m3) justru akan

menurunkan efisiensi pompa hidram. Karena dengan meningkatnya

volume tabung udara, akan memperkecil head output pompa hidram, yang

diikuti naiknya nilai debit hasil. Akan tetapi, jika sudah melewati nilai

maksimumnya, peningkatan debit hasil yang terjadi tidak akan lebih

signifikan dari pada penurunan head output yang terjadi, sehingga efisiensi

pompa akan berkurang.

G

Gambar 5.6. Grafik Hubungan Antara

Volume Tabung Udara dengan Jumlah Ketukan Katup Limbah

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0.0008 0.0016 0.0024

bukaan 1

bukaan 2

bukaan 3


Jum

lah

Ketu

kan

(Ket

ukan

/men

it)

55

Penggunaan tabung udara ternyata juga berpengaruh terhadap jumlah

ketukan katup limbah pompa hidram. Dimana setiap bertambahnya

volume tabung udara, jumlah ketukan katup limbah semakin sedikit. Hal

itu terjadi karena dengan bertambahnya volume tabung udara, pada saat

awal siklus pompa, tekanan di balik katup penghantar semakin kecil,

sehingga sebagian air yang mengalir ke dalam badan pompa dapat

mendorong katup limbah dan masuk ke dalam tabung udara. Oleh karena

itu, air yang mengalir menuju katup limbah lebih sedikit, sehingga

menyebabkan berkurangnya jumlah ketukan katup limbah.

Berkurangnya jumlah ketukan katup limbah juga mengindikasikan

aliran air pada delivery pipe lebih halus. Atau dengan kata lain

penambahan volume tabung udara juga berfungsi untuk mengurangi

denyutan aliran.

56

BAB VI

PENUTUP

6.1. Kesimpulan

Berdasarkan pengamatan dan pembahasan yang telah dilakukan,

didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Penggunaan tabung udara dapat memperbesar head output pompa

hidram, dimana tabung udara dengan volume 0.0008 m3 mampu

menghasilkan head output sebesar 1 Bar pada kondisi bukaan katup di

pipa output 1/6 putaran. Selain itu, penggunaan tabung udara juga

mampu memperbesar efisiensi pompa hidram, dengan menggunakan

tabung udara 1 dan pada bukaan katup pipa output 1/6 putaran,

pompa hidram mampu bekerja dengan efisiensi mencapai 59.50 %.

Sedangkan untuk jumlah ketukan katup limbah, penggunaan tabung

udara berbanding terbalik dengan jumlah ketukan katup limbah,

dimana jumlah ketukan paling kecil diperoleh pada ukuran tabung

terbesar (0.0024 m3), yakni 62 ketukan/menit pada posisi bukaan

katup di pipa output 1/6 putaran.

2. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, tabung udara pada pompa

hidram berfungsi untuk meningkatkan tekanan output pompa hidram

dan mengurangi denyutan aliran pada delivery pipe.

6.2. Saran

57

1. Penelitian dan pengembangan pompa hidram untuk masa – masa yang

akan datang sangat diperlukan, mengingat masih banyak faktor –

faktor yang dapat meningkatkan performa sebuah pompa hidram

untuk diteliti, misalnya, penggunaan expander pada katup limbah

untuk meningkatkan kecepatan air saat melewati katup limbah, atau

penggunaan nozzle pada katup penghantar, yang dapat digunakan

untuk mendapatkan performa hidram yang lebih baik.

2. Dalam pengujian kali ini, ditemukan beberapa kendala diantaranya

ketersediaan alat pendukung penelitian, misalnya pressure gauge

untuk tekanan rendah, yang di masa mendatang perlu untuk

diusahakan, untuk mendapatkan data yang lebih akurat.

3. Perlu adanya kesinambungan penelitian pompa hidram ini, agar

teknologi hidram tidak berhenti, dan untuk membantu

menyebarluaskan teknologi hidram ke daerah – daerah yang

memungkinkan menjadi tempat instalasi hidram.

58

DAFTAR PUSTAKA

Banga, T.R. and Makker, B.P., 1983, Hydraulics, Fluid Mechanics and Hydraulic

Machines, Khanna Publishers, Nai Sarak Delhi.

David, J.P. and Edward, H.W., 1985, Schaum's Outline of Theory and Problems of Fluid

Mechanics and Hydraulics, SI (Metric) Edition, McGraw-Hill Book Company,

Singapore.

Hanafie, J., de Longh, H., 1979, Teknologi Pompa Hidraulik Ram, Pusat Teknologi

Pembangunan Institut Teknologi Bandung, Bandung.

International Development Research Centre, 1986, Manuscript Report Proceedings of a

Workshop on Hydraulic Ram Pump (Hydram) Technology, Canada.

Karassik, I., 1975, Pump handbook, McGraw Hill, USA.

Kinsky, R., 1982, Applied Fluid Mechanic, Mc Graw-Hill, Sidney.

Mohammed, S.N., 2007, Design and Construction of A Hydraulic Ram Pump, Department of

Mechanical Engineering, Federal University of Technology, Minna, Nigeria.

Lal, J., 1956, Hydraulic Machines, 6th ed., Metropolitan Book Co. Private Ltd, New Delhi

Suarda, M., Wirawan, IKG.,2008, Kajian eksperimental pengaruh tabung udara pada head

tekanan pompa hidram, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM, Vol. 2, No.1., Jurusan

Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran Bali.

San, G.S, Santoso, G., 2002, Studi Karakteristik Volume Tabung Udara dan Beban Katup

Limbah Terhadap Efisiensi Pompa Hydraulic Ram, Jurnal Teknik Mesin, Vol. 4, No.2,

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra.

Taye, T., 1998, Hydraulic Ram Pump, Journal of the ESME, Vol II, No. 1

Tessema, A.A., 2000, Hydraulic Ram Pump System Design and Application, ESME 5th Annual

Conference on Manufacturing and Process Industry, September 2000.

Widarto, L., Sudarto, FX., 1997, Membuat Pompa Hidram, edisi 8, Kanisius, Yogyakarta.

LAMPIRAN

59

1. Tabung Udara 1

Lampiran 1 : Perhitungan Dimensi Tabung Udara

Vtu1 = 0.25 x 3.14 x (0.05082) x 0.4

= 0.0008 m3

2. Tabung Udara 2

Vtu2 = volume bagian bawah +

volume bagian konis +

volume bagian atas

= 0.25 x 3.14 x (0.05082) x 0.3 +

0.25 x 3.14 x (0.07622-0.05082) x 0.04 +

0.25 x 3.14 x (0.07622) x 0.2

= 0.0016 m3

60

60

3. Tabung Udara 3

Vtu3 = volume bagian bawah +

volume bagian konis +

volume bagian atas

= 0.25 x 3.14 x (0.05082) x 0.35

0.25 x 3.14 x (0.07622-0.05082) x 0.04 +

0.25 x 3.14 x (0.07622) x 0.35

= 0.0024 m3

61

Lampiran 2 : LEMBAR PENGAMATAN PENGUJIAN POMPA HIDRAM

Profil Pengujian

Volume Tabung Udara : 0 m3

Panjang Langkah Katup Limbah : 9 mm

Massa Tambahan Katup Limbah : 20 gram

Head masuk (H) : 1.75 m

DATA KE-

DEBIT LIMBAH (Q)

DEBIT HASIL (q) Pdrive Ptu Po JUMLAH KETUKAN

(N) Efisiensi

(η) (L/menit) (L/menit) BAR BAR BAR (ketukan/menit) %

1 15 0.36 0.15 0.4 0.65 62 10.16 2 16.67 0.2 0.15 0.55 0.7 64 5.53 3 18.18 0.15 0.15 0.65 0.8 68 4.36

62


Profil Pengujian

Volume Tabung Udara : 0.0008 m3




DATA KE-

DEBIT LIMBAH (Q)


(N) Efisiensi


1 21.43 2.1 0.15 0.85 1 68 59.50 2 20 2.15 0.15 0.7 0.9 62 58.24 3 19.35 2.2 0.15 0.67 0.85 60 57.85

63


Profil Pengujian





DATA KE-

DEBIT LIMBAH (Q)


(N) Efisiensi


1 17.65 0.77 0.15 0.8 1.1 66 30.66 2 16.67 1.5 0.15 0.65 0.85 60 46.78 3 15 2 0.15 0.6 0.75 56 58.82

64


Profil Pengujian





DATA KE-

DEBIT LIMBAH (Q)


(N) Efisiensi


1 21.43 0.8 0.15 0.4 0.6 62 14.39 2 20.69 0.938 0.15 0.38 0.58 56 16.77 3 19.36 1.33 0.15 0.33 0.53 44 22.71

Documents

61607365 pompa-hidram