Rancang Bangun Pompa Hidraulik Ram Hidram Skripsi [PDF]

Citation preview

RANCANG BANGUN POMPA HIDRAULIK RAM (HIDRAM)



SKRIPSI



Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains Surya Dharma 080801059



DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013



Universitas Sumatera Utara



PERSETUJUAN



Judul Kategori Nama Nomor IndukMahasiswa ProgramStudi Departemen Fakultas



: RANCANG BANGUN POMPAHIDRAULIK RAM(HIDRAM) :SKRIPSI : SURYADHARMA 080801059 : SARJANA(S1) :FISIKA :MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERAUTARA



Diluluskan di Medan, Oktober 2013



PembimbingII



PembimbingI



Drs. AdityaWarmanMsi. NIP.195705031983031003



Junedi Ginting S,Si,M.Si. NIP.1973062220033121



Medan, Oktober 2013 Diketahui/Disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU Ketua



Dr. Marhaposan SitumorangNIP. 195510301980031003



ii Universitas Sumatera Utara



PERNYATAAN



RANCANG BANGUN POMPA HIDRAM SKRIPSI



Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.



Medan, Oktober2013



Surya Dharma080 801059



PENGHARGAAN



Alhamdulillahirobbil’alamin, Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagipenulis. Skripsi ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar sarjana pada Program Studi Fisika(S1) pada Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa tersusunnya Skripsi ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Yth.: 1. Bapak Dekan Dr. Sutarman Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas SumateraUtara. 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu PengetahuanAlam. 3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku Sekretaris Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu PengetahuanAlam. 4. Bapak Junedi Ginting S.Si, M.Si. selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan bimbingan, masukan, saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian skripsiini. 5. Bapak Drs. Aditya Warman M.Si. selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan skripsiini.



6. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Fisika



SI



Departemen



Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas SumateraUtara. 7. Kedua orang tua penulis Ayahanda Sugianto dan Ibunda Aminah serta saudara kandung (Muhammad Syahrial &Agustin Maya Pratiwi) atas dukungannya, doa, motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini. 8. Sahabat terbaik saya Niky Puji Utami dan keluarganya yang telah memberikan pikiran positif agar



saya



tetap



semangat



dalam



mengerjakan skripsi ini, dan juga Sahril Nasution yang selalu saya repotkan dari awal kuliah sampai sekarang. ThanksBrad. 9. Sahabat saya Fadhlan Ansyhari Ritonga dan keluarga yang bersedia untuk meminjamkan halaman rumahnya dalam proses pembuatan alat dan membantu saya dalam pengujian alat dan sahabat saya yang lain Ristianti Dwi Prawita, Melly Frizha, Hendri Diapari Siregar S,Si. Yang selalu membantu saya memecahkan masalah skripsisaya. 10. Teman-teman seperjuangan dan Senior (Bang Hendrik, Bang Oki, Bang Gilang, Mahdian, Ogah, Deny, Ajir, Veros, Adi) dan teman – teman lain yang tidak bisa saya sebutkan satupersatu.



Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsiini. Semoga skripsi ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal’alamin \



Penulis



ABSTRAK



Harga bahan bakar yang terus bertambah mengakibatkan biaya operasional untuk mengangkat air yang menggunakan pompa komersil juga meningkat. Karena itu diperlukan suatu desain penelitian perancangan dan pembuatan peralatan yang diperkirakan mampu untuk mengangkat air dari permukaan yang lebih rendah ke permukaan yang lebih tinggi tanpa listrik dan bahan bakar. Salah satu teknologi tepat guna tersebut adalah Pompa hidraulik ram (Hidram). Pompa yang tidak membutuhkan energi dari luar pada pengoperasianya. Berdasarkan desain pompa hidram yang dibuat, pompa mampu mengangkat air hingga 5,5 m dari sumber air dan debit rata-rata air yang dapat diangkat adalah 3 x 10-5m3/s (1,63 l/menit), dengan efisiensi menurut persamaan D’Aubuisson adalah 28,15 %. Secara kesuluruhan pembuatan dan biaya operasional pompa hidram sangat jauh lebih murah dari pompa komersil yang membutuhkan listrik ataupun bahan bakar. Katakunci : Hidram , Efisisensi, Efektivitas, Teknologi tepat guna



Design and Construction of Hydraulic Ram Pump



ABSTRACT



Increasing of oil price also insist operational cost rise for pumping water from the low land areas to up land. Therefore we need a tools design which approximately can lifted the water from the low land to up land areas. One of appropriate technology is Hydraulic Ram Pump (Hydram). Pump with no other external energi source to operated.. Based on the design water can lifted up to 5,5 m from source water and the volume flow rate in the delivered pipe was 3 x 10-5m3/s (1,63 l/min), which result in an efficiency of 28,15 % based on D’Aubisson equation. The overall cost of fabrication of this hydram shows that the pump is relatively cheaper than the existing pumps who need electricity or fuel tooperated. Keywords: Hydram, Effciency, Appropriate technology



DAFTAR ISI



Halaman Persetujuan



ii



Pernyataan



iii



Penghargaan



iv



Abstrak



vi



Abstract



vii



DaftarIsi



viii



DaftarTabel



xi



Daftar Gambar



xii



BABI PENDAHULUAN



BAB II



1



1.1 Latar Belakang



1



1.2 Permasalahan



2



1.3 Batasan Masalah



2



1.4 Tujuan Penelitian



2



1.5 Manfaat Penelitian



3



1.6 Sistematika Penulisan



3



TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Hidrodinamika



5 5



2.1.1 Definisi Hidrodinamika



5



2.1.2 Momentum Aliran Pipa



5



2.2 Benturan Air (Water Hammer) 2.3 Hidraulik Ram



6 8



2.3.1 Definisi Hidraulik Ram



8



2.3.2 Bagian –Bagian Pompa Hidram



9



2.3.3 Prinsip Kerja Pompa Hidram



11



2.4 Persamaan Energi Pada Pompa Hidram



15



BABIII



BABIV



2.4.1 Energi yang dibangkitkan padaPompaHidram



15



2.4.2 EfisiensiPompaHidram



17



METODOLOGIPENELITIAN



18



3.1 DiagramBlok



18



3.2 RancanganBadanPompa



19



3.3 PenentuanHeadPipa



20



3.3.1 PenentuanHeadMasuk



20



3.3.2 PenentuanHeadKeluar



20



3.4 PenentuanDiameterPipa



21



3.5 Penentuan PanjangPipaMasuk



22



3.6 PenentuanBahanPipa



22



3.6.1 Penentuan Bahan PipaMasuk



22



3.6.2 Penentuan Bahan PipaKeluar



23



3.7 RancanganTabungUdara



23



3.8 Variabelyangdiamati



25



3.9 LangkahPenelitian



25



3.9.1 Persiapan



25



3.9.2 PelaksanaanPengujian



25



3.9.3 LangkahKerja



27



PENGUJIANALAT



4.1 PengujianAlat



BABV



28 28



4.1.1. PengujianKlep



28



4.1.2. PengujianTabungUdara



28



4.1.3. PengujianPipaHantar



28



4.2 ProsesPengambilanData



29



4.3 HasilPengamatan



30



KESIMPULANDANSARAN



36



5.1 Kesimpulan



36



5.2 Saran



36



DaftarPustaka



38



Lampiran



39



DAFTAR TABEL



Halaman Tabel 3.1 Besar head keluar (h) berdasarkan head masuk (H) dan panjang pipamasuk(L)



21



Tabel 3.2 Hubungan panjang pipa masuk (L) dan diameter pipa masuk (D)



21



Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Pengujian I



31



Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Pengujian II



32



Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Pengujian III



33



Tabel 4.4 Hasil Pengamatan Pengujian IV



34



Tabel 4.5 Hasil perhitungan daribeberapaparameter



35



DAFTAR GAMBAR



Halaman Gambar 2.1



Ilustrasi Siklus 1



12



Gambar 2.2



Ilustrasi Siklus 2



13



Gambar 2.3



Ilustrasi Siklus 3



14



Gambar 2.4



Ilustrasi Siklus 4



15



Gambar 2.5



Skema Instalasi Pompa Hidram



15



Gambar 3.1



Diagram Blok Alat Pompa Hidram



18



Gambar 3.2



Rancangan badan pompa (a) Ilustrasi (b)Tampak jadi



19



Gambar 3.3



Pipa Inlet PVC 1 ½ “ Merek WAVIN



23



Gambar 3.4



Rancangan Tabung Udara



24



Gambar 3.5



Skema Instalasi Pompa Hidram



26