TUGAS AKHIR PENGARUH VARIASI VOLUME TABUNG TEKAN TERHADAP EFISIENSI POMPA HIDRAM Tugas Akhir Ini Disusun Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana S-1 Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh : Nama Nim : SHODIQIN : D200100049 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015 i
ii
iii
iv
v
MOTTO Pendidika nmerupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua (Aristoteles) Mencari ilmu itu hokumnya wajib bagi muslimin dan muslimat (HR. IbnuAbdil Bari) Apabila anda berbuat kebaikan kepada orang lain, maka anda telah berbuat baik terhadap diri sendiri (Benyamin Franklin) Allah akan meningkatkan orang - orang beriman dan berilmu Sampai beberapa derajat (Q.S Al-Mujadalah) Berangkat dengan penuh keyakinan Berjalan dengan penuh keikhlasan Istiqomah dalam menghadapi cobaan vi
PERSEMBAHAN Dengan ridho Allah SWT serta teriring do a dan sujud syukur yang mendalam, setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan, saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada : 1. Ayah (Aris Kuswanto) dan Ibu (Dariyah) dengan segala kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan pengorbanannya, serta senantiasa mendukung, membimbing dan mendo akanku. 2. Bapak Ir. Subroto, MT selaku dosen pembimbing utama tugas akhir, dan Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT selaku dosen pembimbing pendamping, serta seluruh dosen dan karyawan, saya berterimakasih banyak atas bimbingan dan fasilitas yang diberikan di Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Keluargaku yang selalu memberi semangat. 4. Ida Farokhah Amd Gz yang selalu memberi dukungan dan semangat. 5. Teman teman Teknik Mesin Angkatan 2010 yang selalu mendukung dan memberi support. vii
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Puji syukur Alhamdulilahhirabbil alamin, kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa dukungan, bimbingan dan dorongan dari semua pihak sangatlah berarti bagi kelancaran penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis tidak lepas dari berbagai hambatan dan cobaan akan tetapi berkat bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak akhirnya penulis dapat melalui dan mengatasinya. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D. Selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Ir. Subroto, MT selaku Dosen Pembimbing Utama yang telah membimbing, mengarahkan dan memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Ir. Sunardi Wiyono, MT selaku Dosen Pembimbing Pendamping yang telah berkenan meluangkan waktu dan pikirannya dalam memberikan dorongan, arahan dan bimbinganya atas terselesainya Tugas Akhir ini. 5. Ir. Bibit Sugito, MT selaku Pembimbing Akademik yang memberikan nasehat. 6. Dosen Teknik Mesin beserta Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. viii
7. Bapak dan Ibu tercinta yang memberikan kasih sayang dan selalu mendo akan untuk menyelesaikan tugas Akhir ini. 8. Fariz, Aji, Jiting, Dedhi, Darsen, Ma sum dan Afif teman seperjuangan yang membantu kelancaran pengerjaan Tugas Akhir. 9. Teman teman Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin khususnya angkatan 2010, terimakasih bantuan dan persahabatanya. 10. Semua pihak yang telah membantu dalam studi dan penyelesaian penulisan Tugas Akhir ini, yang tidak bisa disebutkan satu - persatu. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini, semoga bantuan yang diberikan menjadi amalan kebaikan disisi Allah SWT, Amin. Segala saran dan kritikan menjadikan motivasi dan semangat pada penulis. Wassalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Surakarta, Oktober 2015 Penulis ix
PENGARUH VARIASI VOLUME TABUNG TEKAN TERHADAP EFISIENSI POMPA HIDRAM ABSTRAKSI Indonesia merupakan negara yang memiliki banyak perbukitan. Untuk mendapatkan air sehari - hari, sebagian daerah yang lokasi pemukimannya relatif tinggi dan jauh dari sumber air biasanya menggunakan pompa dengan penggerak utama motor listrik ataupun motor diesel. Namun, hal itu menjadikan kesulitan tersendiri bila memasang instalasi kelistrikan karena jangkauan sumber air dari pemukiman terlalu jauh, begitu pula dengan motor diesel yang harga belinya mahal, bahan bakarnya juga semakin lama semakin mahal. Oleh karena itu diperlukan alat alternatif yang tidak harus memerlukan listrik dan bahan bakar minyak, salah satunya menggunakan pompa hidram. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui Pengaruh Variasi Volume Tabung Tekan Terhadap Efisiensi Pompa Hidram. Penelitian yang dilakukan dengan menggunakan pompa hidram dengan tinggi permukaan reservoir tetap 3 m, panjang pipa inlet 4 m dengan diameter 0.0635 m (2,5 inchi), badan pompa berdiameter 1,5 inchi, dan pipa penghantar berdiameter 0.5 inchi dan tinggi 6 m. Dengan variasi volume tabung tekan dengan volume 4866.35 cm 3, 5677.41 cm 3, dan 6488.47 cm 3. Pengambilan data debit pompa dan debit spill dengan menggunakan gelas ukur. Dari hasil penelitian variasi volume tabung tekan berpengaruh terhadap debit dan efisiensi pompa. Pada variasi volume tabung tekan 4866.35 cm 3 menghasilkan debit 0.0355 liter/detik dan efisiensi pompa 10.625 %, pada variasi volume tabung tekan 5677.41 cm 3 menghasilkan debit 0.068 liter/detik dan efisiensi pompa 24.64 %, dan pada variasi volume tabung tekan 6488.47 cm 3 menghasilkan debit 0.072 liter/detik dan efisiensi pompa 28.32 %. Kata Kunci : Pompa Hidram, Tabung Tekan, Efisiensi Pompa x
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI... ii HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... MOTTO... PERSEMBAHAN... KATA PENGANTAR... ABSTRAKSI... iii iv v vi vii viii x DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR NOTASI... xiiv xv xvi xvii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 2 1.4. Tujuan Penelitian... 3 xi
1.5. Manfaat Penelitian... 3 1.6. Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 6 2.1. Penelitian Terdahulu... 6 2.2. Dasar Teori... 7 2.2.1. Pompa hidram... 7 2.2.2. Komponen utama dan fungsinya... 13 2.2.3. Fluida dan jenis aliran... 15 2.2.4. Aliran air di dalam pipa... 17 2.2.5. Gaya water hammer... 19 2.2.6. Efisiensi pompa hidram... 20 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 21 3.1. Rancangan Penelitian... 21 3.2. Instalasi Pengujian... 24 3.3. Lokasi Penelitian... 26 3.4. Alat dan Bahan Penelitian... 26 3.4.1. Alat yang digunakan... 26 3.4.2. Bahan yang digunakan untuk penelitian... 30 3.5. Prosedur Penelitian... 30 xii
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAAN... 32 4.1. Perhitungan gaya angkat katup buang... 32 4.1.1. Kecepatan aliran pipa..... 32 4.1.2. Perhitungan kerugian tenaga (Head Loses). 33 4.1.3. Perhitungan tekanan pada katup buang.... 34 4.2. Analisa gaya water hammer... 35 4.3. Hubungan variasi volume tabung tekan dengan debit pompa... 36 4.4. Hubungan variasi volume tabung tekan dengan efisiensi pompa... 38 BAB V PENUTUP..... 40 5.1. Kesimpulan... 40 5.2. Saran... 40 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bagian bagian Pompa Hidram... 8 Gambar 2.2 Skema pompa hidram pada kondisi 1... 9 Gambar 2.3 Skema pompa hidram pada kondisi 2... 10 Gambar 2.4 Skema pompa hidram pada kondisi 3... 11 Gambar 2.5 Skema pompa hidram pada kondisi 4... 12 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... 21 Gambar 3.2 Instalasi Pompa... 24 Gambar 3.3 Tampungan Air (reservoir)... 26 Gambar 3.4 Badan Pompa Hidram... 27 Gambar 3.5 Variasi Tabung Udara... 27 Gambar 3.6 Elbow... 28 Gambar 3.7 Gelas Ukur... 28 Gambar 3.8 Katup Buang... 29 Gambar 3.9 Rumah Katup Buang... 29 Gambar 4.1 Grafik hubungan antara variasi volume tabung tekan dengan debit pompa...... 37 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara variasi volume tabung tekan dengan efisiensi pompa... 39 xiv
DAFTAR TABEL Table 1 Hasil percobaan variasi volume tabung tekan dengan debit pompa 36 Table 2 Debit spill pompa hidram... 38 Table 3 Efisiensi menurut D Abuission... 38 xv
DAFTAR LAMPIRAN Flange Badan Pompa Hidram Badan Pompa Hidram Flange Badan Pompa Hidram Katup Searah Rumah Katup Buang Variasi Tabung Tekan Volume 5677.41 cm 3 Variasi Tabung Tekan Volume 4866.35 cm 3 Variasi Tabung Tekan Volume 6488.47 cm 3 Penampang Katup Buang Poros Katup Buang Beban Katup Buang Diagram Moody xvi
DAFTAR NOTASI V = Kecepatan aliran (m/s) D = Diameter (m) ʋ = Viskositas kinematis (m 2 /s) Re = Bilangan Reynolds H f = kerugian kerugian pada pipa M = Massa (kg) K f = Konstanta = Friction factor L = panjang (m) ρ = Rapat massa zat cair (kg/m 3 ) A = Penampang aliran (m 2 ) T = Waktu (s) d = Diameter (m) Q = Debit spill (dm 3 /s) Ƞ D = Efisiensi D Aubuission (%) h = Head hasil pompa (m) H = Head reservoir (m) xvii