62 PENGGUNAAN TEKNOLOGI POMPA TANPA MOTOR (HYDRAM PUMP) UNTUK MEMBANTU IRIGASI PERSAWAHAN DI PROPINSI LAMPUNG Jorfri B. Sinaga Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung ABSTRAK Propinsi Lampung merupakan salah satu propinsi yang memiliki potensi lahan pertanian yang cukup luas. Namun belakangan ini sering kita lihat terjadi kekurangan bahan pangan yang menimpa masyarakat pedesaan di daerah ini. Hal ini disebabkan banyak sawah-sawah yang gagal panen diakibatkan oleh kondisi kekeringan sehingga kebutuhan bahan makanan terutama padi sebagai bahan makanan pokok tidak tercukupi. Intensifikasi pertanian mendapat perhatian yang banyak di Indonesia saat ini. Usaha ini diharapkan merupakan salah satu cara untuk meningkatkan pertanian terutama padi sehingga dapat memenuhi kebutuhan bahan makanan masyarakat yang setiap harinya terus meningkat akibat jumlah pertambahan penduduk yang juga terus meningkat. Salah satu teknik intensifikasi yang dilakukan yaitu dengan meningkatkan sistem pengairan untuk daerah pertanian tersebut. Sistem pengairan yang umum dilakukan yaitu dengan membangun bendungan untuk irigasi dan umumnya dibangun pada daerah pertanian yang besar. Pada daerah pertanian yang kecil sering tidak terdapat irigasi untuk mengairi sawah para petani sehingga pengairan untuk daerah pertanian tersebut hanya mengharapkan hujan yang turun. Hal ini diakibatkan para petani tidak memiliki dana yang cukup untuk membangun bendungan, sumber energi listrik yang digunakan untuk memompa air tidak tersedia, dan penggunaan pompa yang digerakkan motor diesel akan sangat mahal dan menjadi permasalahan yang sulit bagi para petani yang hanya memiliki areal pertanian 1 hektar. Penggunaan teknologi suatu model pompa yang tidak digerakkan oleh motor listrik atau mesin diesel (hydraulic ram pump) untuk membantu irigasi persawahan petani yang tidak memiliki sistem irigasi merupakan salah satu langkah untuk memecahkan masalah di atas dan diharapkan dapat meningkatkan produksi pertnian masyarakat petani. Hasil pengujian model pompa yang dilakukan di Laboratorium Mekanika Fluida, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung menunjukkan bahwa pompa ini dapat mengangkat air sampai pada ketinggian 12 m dari sumber aliran air dengan laju aliran volume 0,56 lit/men. Keywords : pompa tanpa motor, hydram pump, irigasi, persawahan. PENDAHULUAN Propinsi Lampung merupakan salah satu propinsi yang memiliki potensi lahan pertanian yang cukup luas. Namun belakangan ini sering kita lihat terjadi kekurangan bahan pangan yang menimpa masyarakat pedesaan di daerah ini. Hal ini disebabkan banyak sawah-sawah yang gagal panen diakibatkan oleh kondisi kekeringan sehingga kebutuhan bahan makanan terutama padi sebagai bahan makanan pokok tidak tercukupi. Intensifikasi pertanian mendapat perhatian yang banyak di Indonesia saat ini. Usaha ini diharapkan merupakan salah satu cara untuk meningkatkan pertanian terutama padi sehingga dapat memenuhi kebutuhan bahan makanan masyarakat yang setiap harinya terus meningkat akibat jumlah pertambahan penduduk yang juga terus meningkat. Salah satu teknik intensifikasi yang dilakukan untuk meningkatkan produksi pertanian tersebut yaitu dengan meningkatkan
Jorfri B. Sinaga: Penggunaann Teknologi Pompa Tampa Motor (Hydram) Untuk Membantu Irigasi 63 sistem pengairan untuk daerah pertanian tersebut. Lahan pertanian yang dijadikan sawah di propinsi Lampung umumnya masih banyak belum mendapat irigasi. Di beberapa daerah yang telah memiliki sistem irigasi dapat menanam berbagai produk pertanian setiap tahun, dan di lain tempat sering mengalami kegagalan panen karena tidak memiliki air di musim kemarau. Sistem pengairan yang sering dilakukan yaitu dengan membangun bendungan untuk irigasi dan umumnya dibangun pada daerah pertanian yang besar. Pada daerah pertanian yang kecil sering tidak terdapat irigasi untuk mengairi sawah para petani sehingga pengairan untuk daerah pertanian tersebut hanya mengharapkan hujan yang turun. Hal ini diakibatkan para petani tidak memiliki dana yang cukup untuk membangun bendungan, sumber energi listrik yang digunakan untuk memompa air tidak tersedia, dan daerah pertaniaan ini terlalu kecil untuk dibangun sistem irigasi secara ekonomi. Sehingga pompa yang digerakkan motor diesel akan sangat mahal dan menjadi permasalahan yang sulit bagi para petani yang hanya memiliki areal pertanian 1 atau 2 hektar. Penggunaan teknologi suatu model pompa yang tidak digerakkan oleh motor listrik atau mesin diesel (hydraulic ram pump) untuk membantu irigasi persawahan petani yang tidak memiliki sistem irigasi merupakan salah satu langkah untuk memecahkan masalah di atas dan diharapkan dapat meningkatkan produksi pertnian masyarakat petani. Dalam makalah ini akan disajikan alternatif penggunaan teknologi pompa tanpa motor (hydram pump) untuk memenuhi ketersediaan di dalam pengolalaan lahan pertanian seperti sawah dan. Hydram Pump ini di dalam pengoperasiannya tidak menggunakan energi listrik atau bahan bakar tetapi menggunakan energi aliran air yang ada di sekitar lahan pertanian itu sendiri untuk menaikkan sebagian air ke lahan tersebut. Sistem Pompa tanpa Motor (hydram Pump) Gambar 1 menunjukkan diagram seluruh komponen sistem pompa hydraulic ram pump. Pompa hydraulic ram pump adalah suatu peralatan yang unik dimana peralatan ini menggunakan energi dari aliran air yang memiliki ketinggian jatuh rendah (H) sebagai energi penggerak untuk memompa sebagian air ke tempat yang jauh lebih tinggi dari head sumber air (h). Aliran air ya ng kontinu mengakibatkan pengeoperasian pompa ini juga kontinu dengan tidak menggunakan sumber energi lain (Taye, 1999) Gambar 1. Instalasi hydram pump.
64 Pompa hydram pump adalah suatu alat yang sederhana dan secara struktur, terdiri atas dua bagian yang bergerak yaitu: katup pembuangan (waste valve), dan katup pengeluaran (delivery valve). Unit ini juga terdiri atas tangki penyimpan udara ( air chamber) dan katup udara masuk (snifter valve). Pengoperasian pompa hydram pump adalah intermitent akibat siklus pembukaan dan penutupan dari katup buang dan pengeluaran. Penutupan katup buang yang secara tiba-tiba akan mengakibatkan peningkatan tekanan surge yang tinggi di dalam pipa penggerak ( drive pipe) yang dikenal sebagai water hammer (David dan Edward, 1988). Siklus pemopaan pompa jenis ini dapat dibagi menjadi empat periode, yang didasarkan pada posisi katup pembuangan seperti yang terlihat dalam gambar berikut ini : Gambar 2. Siklus pemompaan hydram pump. Dengan urutan penjelasan langkah sebagai berikut : 1. Akselerasi: Katup pembuangan terbuka dan air mulai mengalir dari sumber dan keluar melalui katup pembuangan. Aliran mengalami percepatan akibat pengaruh ketinggian sumber (H), sampai kecepatan nol dicapai di dalam pipa penggerak. Langkah akselerasi dapat digambarkan sebagai berikut : 2. Kompresi: Katup pembuangan terus menutup dan akhirnya tertutup penuh. Dan pada saat itu air bergerak sangat cepat dan tiba-tiba kesegala arah yang kemudian mengumpulkan energi gerak yang berubah menjadi energi tekan. 3. Delivery: Katup pembuangan tertutup penuh dan tetap tertutup. Penutupan tiba-tiba mengakibatkan tekanan yang tinggi di dalam hydram dan pada katup kendali ( check valve) yang melebihi tekanan penyaluran statis. Katup kendali didorong terbuka dan pemompaan berlangsung sampai kecepatan maksimum dan proses pemompaan berhenti, dibawah pengaruh perlambatan head tekanan penyaluran. 4. Rekoil: Katup penyaluran tertutup. Tekanan dekat tekanan katup kendali jauh lebih tinggi daripada tekanan sumber statis dan aliran balik terhadap sumber aliran. Peristiwa ini disebut kegiatan pembalikan ( action recoil). Peristiwa pembalikan mengakibatkan ruang vakum di hydram, secara temporari mendorong sejumlah kecil udara diisap masuk ke dalam hydram melalui katup udara. Tekanan pada bagian bawah katup pembuangan juga terkurangi dan
65 bersamaan dengan pengaruh beratnya sendiri, katup pembuangan membuka secara automatis. Air di dalam pipa penggerak kembali ke tekanan sumber statis sebagaimana sebelumnya dan siklus berikutnya dimulai. McDonald, 1995), dengan ketinggian head sumber 1 m. Pembuatan hasil perancangan model hydram pump (Saragih dan Sinaga, 2007) dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Trknik, Universitas Lampung. Peristiwa ini secara automatis diulang pada pada saat pemompaan. Efisiensi pompa ini dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini: Q Hd η Q Q H w (1) dimana: adalah efisiensi pompa Q adalah debit aliran yang dipompakan (lit/ men) Q w adalah debit aliran yang terbuang (lit/men) H adalah head sumber di atas pembukaan katup pembuangan (m) H d adalah head total di atas pembukaan katup pembuangan = (H+h) (m) METODELOGI PENELITIAN Pengujian model alat hydram pump ini dilakukan di Laboratorium Mekanika Fluida Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Trknik, Universitas Lampung. Peralatan instalasi model pengujian hydram pump yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3. Perancangan model hydram pump menggunakan korelasi-korelasi yang diusulkan Tessema (2000) dan buku teks Mekanika Fluida (Fox dan Gambar 3. Skema instalasi model pengujian hydrram pump. Keterangan gambar: 1. Bak penampungan input 2. Pipa penggerak 3. Model pompa hydram 4. Pipa penyalur 5. Bak penampung 6. Menara penampung air Gambar 4. Model hydram pump yang dirancang (Saragih dan Sinaga, 2007). Rancangan katup buang yang dibuat dapat dilihat dalam gambar
66 berikut: Gambar 5. Katup buang Untuk katup penyaluran disesuaikan dengan body pompa seperti pada Gambar 6 berikut: Gambar 6. Katup penyalur Gambar 7. Bodi pompa hydram Pengujian dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja model hydram pump hasil perancangan dengan mengukur laju aliran volume air yang disalurkan dan ketinggian head air. Head sumber pengujian divariasikan pada 0,5 m dan 1 m. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Rancangan Model Hydram Pump Setelah dilakukan pengujian terhadap model hydram pump, maka didapatkan data-data laju aliran air terbuang (Q w), laju aliran air yang dipompakan (Q) untuk variasi head sumber (H) dan ketinggian head penyaluran (H D). Efisiensi dari masing-masing pengujian model hydram pump dihitung dengan menggunakan Persamaan 1, Hasil pengujian menunjukkan dengan head sumber 0,5 m dan 1 m model hydram pump ini dapat menaikkan air sampai ke ketinggian 12 m di atas pompa. Namun laju aliran voleme air yang dipompakan untuk ketinggian head sumber 0,5 m masih sangat kecil, sehingga acuan hasil pengujian perancangan model hydram pump ini diambil pada head sumber 1 m, dengan laju aliran volume air yang dipompakan 0,56 lit/men. Jadi teknologi model pompa hydram pump ini dapat digunakan sebagai alternatif untuk membantu ketersediaan air pada lahan pertanian. Dengan menggunakan ketinggian energi aliran air yang ada di sekitar lahan pertanian yang hanya 1 m, model hydram pump ini mampu menaikkan air ke lahan lahan pertanian tersebut sampai ke ketinggian 12 m dengan laju aliran volume air yang diangkat 0,56 lit/men.
67 Analisis Biaya Pembuatan hydram pump Pompa hydram dapat dibuat dari material yang mudah dijumpai dipasaran dan juga dengan harga terjangkau. Berikut ini diberikan perkiraan biaya yang digunakan dalam pembuatan model pompa hydram Tabel Perkiraan biaya pembuatan model pompa hydram N0 Bahan Harga Satuan (RP) Jumlah Harga Total (Rp) 1 Pipa PvC 1 inci 25.000 2 buah 50.000 2 Difuser 1 x 2 10.000 1 buah 10.000 3 Difuser 2 x 4 10.000 1 buah 10.000 4 Foot klep 450.000 1 buah 450.000 5 Katup buang 300.000 1buah 300.000 (modifikasi0 6 Tee 10.000 1 buah 10.000 7 Pipa karet 5.000 15 meter 75.000 8 Pipa PvC 4 inci 60.000 1 buah 60.000 9 Tutup pipa 4 25.000 1 buah 25.000 inci 10 Drum 200.000 2 buah 400.000 11 Menara air 1.250.000 1 buah 1.250.000 12 katub 200.000 1 buah 200.000 Total biaya 2.840.000 Perincian biaya diatas memberikan biaya total pembuatan model hydram pump sebesar Rp. 2.840.000. Jika dibandingkan dengan pengadaan pompa air dengan tenaga motor listrik atau diesel cukup memiliki perbedaan yang signifikan karena seperti yang diketahui pada umumnya pompa dengan motor listrik atau diesel yang digunakan memiliki harga pada kisaran di atas Rp. 1.500.000, dan selanjutnya masih dibutuhkan biaya tambahan untuk perawatan serta pengoperasian seperti bahan bakar dan pelumasan sedangkan pompa hydram hanya membutuhkan investasi awal pembuatan dan selanjutnya pompa dapat bekerja secara kontiniu tanpa memerlukan biaya pengoperasian, dan biaya perawatan. SIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan dari hasil perancangan model hydram pump dengan berbagai variasi pengujian head sumber, serta head penyaluran maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Kondisi geografis yang berbukitbukit untuk daerah Propinsi Lampung maka teknologi pompa hydram pump dapat diterapkan sebagai alternatif untuk memenuhi ketersediaan air dalam pengelolaan lahan pertanian sehingga meningkatkan hasil pertanian di Propinsi Lampung. 2. Model hydram pump yang telah dibuat dengan menggunakan peralatan sederhana dan dari bahan-bahan yang mudah dijumpai dipasaran mampu mengangkat air hingga mencapai ketinggian 12 m di atas pompa dengan laju aliran volume 0,56 lit/men. 3. Efisiensi model pompa hydram yang telah dibuat mencapai nilai efisiensi maksimum 86 % pada head sumber 1 m, head penyaluran 7 m, dan pada langkah 6 mm. 4. Penggunaan teknologi hydram pump ini akan akan dapat mengurangi dampak kerusakan lingkungan karena pompa ini tidak menggunakan listrik atau bahan bakar fosil dalam pengoperasiannya tetapi
68 menggunakan energi aliran air itu sendiri (renewable energi). DAFTAR PUSTAKA 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. Fox, R. W., and Mc Donald, A. T., 1995. Introduction to Fluid Mechanics. John Wiley & Sons, New York. 781 pp. Saragih, R. S., Sinaga, J. B., 2007., Rancang Bangun Model Pompa Tanpa Motor (Hydraulic Ram Pump), Laporan Penelitian, Universitas Lampung. Teferi T., T. 1999. Hydraulic Ram Pump, Journal of the Ethiopian Society of Mechanical Engineers, Vol. II, No. l. Tessema, A. A., 2000. Hydraulic Ram Pump System Design And Application. ESME 5th Annual Conference on Manufacturing and Process Industry, held at Addis Ababa, Ethiopia, September 2000