PENGARUH UKURAN TABUNG UDARA DENGAN TINGGI PIPA KELUARAN 7 METER TERHADAP EFISIENSI POMPA HIDRAM DOUBLE KATUP LIMBAH
Robin Diyener Takain, Defmit B. N. Riwu, Adi Y. Tobe, Dominggus G. H. Adoe Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknik, Universitas Nusa Cendana Jalan Adisucipto, Penfui Kupang, Nusa Tenggara Timur
E-mail : rdiyener@gmail.com

## Abstrak
Tujuan  dari  penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  pengaruh  ukuran  tabung  udara  terhadap efisiensi pompa hidram PVC double katup limbah. Pompa hidram yang digunakan dalam penelitian ini  memiliki  diameter  pipa  masukan  2  inchi  dan  diameter  pipa  keluaran  ½  inchi.  Variasi  tinggi tabung udara yang dilakukan adalah 100 cm, 120 cm dan 140 cm. Sedangkan tinggi pipa keluaran yang  dilakukan  adalah  7  m.  Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  efisiensi  tertinggi  yang  diperoleh terdapat  pada  tinggi  tabung  udara  140  cm  dengan  tinggi  pipa  keluaran  7  m  yaitu  81,9  %  dan efisiensi  terendah  yang  diperoleh  terdapat  pada  tinggi  tabung  udara  100  cm  yaitu  70,24  %. Pernambahan  tinggi  ukuran  tabung  udara  dapat  meningkatkan  efisiensi  pompa  hidram.  Hal  ini terjadi karena rongga udara yang besar menambah tekanan air melalui pipa keluaran.
Kata kunci Pompa Hidram PVC Double Katup limbah; Tinggi Tabung Udara;  Efisiensi

## Abstract
Tthe purpose of this study was carried out toknow the effect of air tube sizeon the efficiency of PVC hydram pumps double waste valve.The hydram pumpused in this study has a 2 inch diameter input pipe and½ inch diameter output pipe. The height variation of the air tube is carried out100 cm, 120 cm and 140 cm. While the height of the output pipe made is 7 m.The results of this study showed the highest efficiency obtained in the height of the air tube 140 cm with a high output pipe 7m that is 81,9% and the lowest efficiency obtained is in the height of the tubeair 100 cm  is 70,24%. Increasing the height of the air tube size can increase the efficiency of the hydram pump. This happened because the large air cavity increases the water pressure through the outlet pipe.
Key word :PVC hydram pump double waste valve; height of the air tub; efficiency

## PENDAHULUAN
Pada  penelitian  ini  dilakukan  teknologi alternatif yang operasionalnya tidak memerlukan biaya listrik dan bahan bakar, yaitu menggunakan pompa hydraulik ram atau yang biasa  disebut  pompa  hidram  dari  bahan  pipa PVC double katup  limbah  dengan  variasi ukuran  tabung  udara,  dimana  lebih  ekononis dan perawatannnya lebih mudah. dimana lebih ekonomis  dan  perawatannya  lebih  mudah.
Menurut  Budi  Hartono[1]yang  meneliti tentang pengaruh variasi tabung udara terhadap debit  pemompaan  pompa  hidram,  penggunaan tabung  udara  dapat  memperbesar head  output pompa hidram. Hal ini cukup beralasan, karena dengan penggunaan tabung udara, air
bertekanan hasil water hammer lebih dulu di
akumulasi  di  dalam  tabung  udara  sebelum dialirkan menuju pipa keluaran. Selain itu dari hasil  pengamatannya,  fluktuasi head  output pompa  juga  lebih  kecil  dengan  penggunaan tabung  udara.  Penambahan  volume  tabung udara  berbanding  lurus  dengan head  output , karena  rongga  udara  yang  besar  menambah tekanan udara untuk mendorong air menuju titik yang lebih tinggi.
Menurut Mukhammad Sofwan (2015) [2] melakukan penelitian  tentang  pengaruh variasi ketinggian  terjunan  dengan  tinggi  terjunan  1,5 m,  1,75  m,  2  m,  variasi  volume  tabung  udara 0,0024 𝑚 3 , 0,0028 𝑚 3 ,  0,0032 𝑚 3 dan variasi ketinggian discharge 2,5 m, 3 m,  3,5 m.
Dari  hasil  perhitungan  menunjukkan  kapasitas paling optimum pompa sebesar 5,74 l/m dengan efisiensi sebesar 40 % pada ketinggian terjunan 1,75  m  dengan  variasi  volume  tabung  udara 0,0028 𝑚 3 dan tinggi discharge 3,5 m.

## METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian  ini  adalah  metode  eksperimental nyata (true  experimental  research) untuk menguji  efisiensi  pompa  hidram double katup limbah dengan beberapa perubahan pada ukuran tabung udara.

## Desain Penelitian
Gambar 1. Skema rumah pompa dan perakitan pompa hidram

## Prosedur Pengambilan Data
Pengambilan  data  dimulai  dengan menampung debit pemompaan dan debit limbah selama  30  detik.  Sedangkan  tekanan  pada tabung udara dicatat dan dimasukkan ke dalam tabel pengambilan data. Debit pemompaan dan debit  limbah  yang  telah  ditampung  diukur menggunakkan  gelas  ukur  dan  dicatat  pada tabel  pengambilan  data.  Prosedur  ini  diulangi sebanyak 5 kali untuk setiap variasi yang diteliti dalam hitungan waktu 30 detik.

## Teknik Analisis Data
Berdasarkan  pada  tabel  data  pengujian yang  telah  diperoleh,  maka  dilakukan  analisis dengan  melakukan  perhitungan  awal  untuk mendapatkan head  efektif hasil  pemompaan pada  variasi  ukuran  tabung  udara  terhadap efisiensi  pompa  hidram double katup  limbah yang diteliti.
Debit Aliran 𝑄 = 𝑉 𝑡 (1) Dimana :
𝑄 = 𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡 𝑝𝑒𝑚𝑜𝑚𝑝𝑎𝑎𝑛 (𝑚 3 /𝑠) 𝑉 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑝𝑒𝑚𝑜𝑚𝑝𝑎𝑎𝑛 (𝑚 3 /𝑠) 𝑡 = 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢(𝑠)
Kecepatan Aliran
𝑣 = 𝑄 𝐴 (2)
Dimana :
𝑣 = 𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 (𝑚/𝑠) 𝑄 = 𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 (𝑚 3 /𝑠)
𝐴 = 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑖𝑝𝑎 (𝑚 2 )
Head Loss Mayor atau kerugian yang terjadi akibat gesekan pada pipa
ℎ 𝑙 = 𝑓 𝐿 𝑑 × 𝑣 2 2𝑔 (3)
Untuk  mendapatkan  faktor  gesekan  pipa  ( f) dapat  diketahui  menggunakan  persamaan Blasius, hanya berlaku pada faktor gesekan pipa licin dan nilai bilanggan Reynold sebesar 3000 sehingga 100000, maka :
𝑓 = 0,316 𝑅𝑒 0,25 (4)
Sedangkan  bilangan Reynold dapat  diperoleh menggunakan persamaan :
𝑅𝑒 = 𝜌.𝑣 𝑖𝑛 .𝐷 𝜇 (5)
Dimana : ℎ 𝑙 = 𝐻𝑒𝑎𝑑 𝑙𝑜𝑠𝑠 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 (𝑚) 𝑓 = 𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑘𝑎𝑛 𝑝𝑖𝑝𝑎
𝐿 = 𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑖𝑝𝑎 (𝑚) 𝑑 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 𝑝𝑖𝑝𝑎(𝑚)
𝑣 = 𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 (𝑚/𝑠) 𝑔 = 𝐺𝑎𝑦𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠𝑖 𝑅𝑒 = 𝐵𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑅𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑
𝜌 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠 𝑎𝑖𝑟 𝑘𝑔/𝑚 3
Head  Loss  Minor atau  kerugian  tekanan  yang terjadi pada pompa
𝐻 𝑚 = 𝐾 𝑣 2 2𝑔 (6)
Dimana :
𝐻 𝑚 = 𝐻𝑒𝑎𝑑 𝑙𝑜𝑠𝑠 𝑚𝑖𝑛𝑜𝑟 (𝑚)
𝐾 = 𝐾𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝑘𝑒𝑟𝑢𝑔𝑖𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 𝑣 = 𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 (𝑚/𝑠) 𝑔 = 𝐺𝑎𝑦𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠𝑖 (𝑚/𝑠 2 )
Head Efektif 𝐻 𝐸 = ℎ − 𝐻 𝑙 (7) Dimana :
𝐻 𝐸 = 𝐻𝑒𝑎𝑑 𝑒𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑓 (𝑚) ℎ = 𝑇𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑝𝑖𝑝𝑎 (𝑚) 𝐻 𝑙 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 ℎ𝑒𝑎𝑑 𝑙𝑜𝑠𝑠 (𝑚)
Efisiensi Pompa a. Menurut D’Aubuisson
𝜂 𝐷 = 𝑄 𝑝 ℎ 𝑒𝑓 (𝑄 𝑝 +𝑄 𝑤 )𝐻 𝑒𝑓 × 100% (8)
b. Menurut Rankine
𝜂 𝑅 = 𝑄 𝑝 (ℎ 𝑒𝑓 −𝐻 𝑒𝑓 ) (𝑄 𝑤 +𝑄 𝑝 )𝐻 𝑒𝑓 × 100% (9)
Dimana : 𝜂 𝑅 = 𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑚 (%) 𝑄 𝑝 = 𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡 𝑝𝑒𝑚𝑜𝑚𝑝𝑎𝑎𝑛 (𝑚 3 /𝑠) ℎ 𝑒𝑓 = 𝐻𝑒𝑎𝑑 𝑝𝑒𝑚𝑜𝑚𝑝𝑎𝑎𝑛 (𝑚) 𝐻 𝑒𝑓 = 𝐻𝑒𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑛𝑢𝑗𝑢 𝑟𝑢𝑚𝑎ℎ 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎 (𝑚) 𝑄 𝑤 = 𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡  𝑙𝑖𝑚𝑏𝑎ℎ (𝑚 3 /𝑠) 𝑄 𝑝 = 𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡 𝑝𝑒𝑚𝑜𝑚𝑝𝑎𝑎𝑛 (𝑚 3 /𝑠)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  pengujian  yang  telah dilakukan,  diperoleh  data  volume  air  hasil pemompaan,  volume  air  terbuang/limbah, jumlah ketukan dan tekanan tabung udara pada setiap  variasi  ukuran  tabung  udara  yang  dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 1. Hasil pengambilan data
Tinggi Tabung Udara (cm) Q Pom pa (ml) Q Limb ah (ml) Juml ah ketuk an (N) Tekanan Tabung Udara (kg/ 𝑚 2 ) 100 2650 2700 2700 2880 2720 26600 26000 24800 23200 23800 47 48 48 49 48 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 mean 2730  24880 48 0,55 120 2630 2720 3060 25600 24700 22900 46 46 48 0,58 0,58 0,58
2850 2800 23500 24400 47 47 0,58 0,58 mean 2812  24220 46,8 0,58 140 3060 3100 3180 3350 3320 24700 23800 23000 22300 22400 46 46 46 47 47 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 mean 3202  23240 46,4 0,6
Data Tabel Hasil Analisis Debit Aliran Yang Dihasilkan  Pompa  Hidram  Double  Katup
Limbah
Tabel 2. Hasil analisis debit aliran
Tinggi Tabung Udara (cm) Debit Aliran Q Debit Pemompaa n 𝑄 𝑝 ( 𝑚 3 / 𝑠 ) Debit Limbah 𝑄 𝑙 ( 𝑚 3 /𝑠 ) Debit Pemasukan 𝑄 𝑖𝑛 ( 𝑚 3 /𝑠 ) 100 0.0000910 0.0008293 0.0009203 120 0.0000937 0.0008073 0.0009011 140 0.0001067 0.0007747 0.0008814
Data Tabel Hasil Analisis Kecepatan Aliran Pada  Pipa  Masukan  Dan  Pipa  Keluaran Pompa Hidram Double Katup Limbah
Tabel 3. Hasil analisis kecepatan aliran Tinggi TabungUda ra (cm) KecepatanAliran (v) PipaMasukan 𝑣 𝑖𝑛 (m/s) PipaKeluaran 𝑣 𝑜𝑢𝑡 (m/s) 100 0.4543056 0.7187276 120 0.4447949 0.7403157 140 0.4350869 0.8429911
Data  Tabel  Hasil  Analisis  Head  Loss  Yang Terjadi Pada Pompa Hidram Double Katup Limbah
Kerugian  tekanan  atau head  loss adalah salah  satu  kerugian  yang  tidak  dapat  dihindari pada suatu aliran fluida yang  berupa berkurangnya  tekanan  pada  suatu  aliran, sehingga menyebabkan kecepatan aliran
mengecil.  Salah  satu  kerugian  yang  sering terjadi dan tidak dapat diabaikan pada aliran air yang menggunakan pipa adalah kerugian tekan akibat gesekan dan perubahan penampang atau pada  belokan  pipa  yang  mengganggu  aliran normal. Kerugiaan tekanan yang terjadi adalah seperti berikut :
Tabel 4. Faktor gesekan pipa ( f ) dan Nilai koefisien kerugian tekanan pada pipa (K)
FaktorGesekanPipaMasukan ( f) 0,025 FaktorGesekanPipaKeluaran ( f) 0,027 8 KoefisienKerugianTekanan Ujung Pipa (K) 0,5 KoefisienKerugianTekananBeloka nPipa (K) 0,131 KoefisienKerugianTekananKatupP ipa (K) 2,6 KoefisienKerugianTekanan Tee Pipa (K) 1,0 Tabel 5. Hasil Analisis head loss mayor Tinggi TabungUdara (cm) Head Loss Mayor ℎ 𝑙 (m) PipaMasukan Pipa Keluaran 100 0.030641807 0.638265987 120 0.029528064 0.672192826 140 0.028409474 0.843731752 Tabel 6. Hasil analisis head loss minor pada pipa masukan
Head Loss Minor
𝐻 𝑙 PadaPipaMasuk an (m) Tinggi TabungUdara (cm) 100 120 140 Bentuk Ujung Pipa (m) 0.005 3 0.005 0 0.0 048 BelokanPipa (m) 0.006 9 0.006 6 0.0 063 KatupPipa (m) 0.027 4 0.026 2 0.02 51 Sambungan Tee Pipa (m) 0.046 3 0.044 4 0.0 425
Tabel 7. Hasil analisis head loss minor pada pipa keluaran Tinggi Tabun gUdar a (cm) Head Loss Minor 𝐻 𝑙 PadaPipaKeluaran (m) Bentuk Ujung Pipa (m) KatupPi pa (m) BelokanPipa (m) 100 0.0132 0.0685 0.0034 120 0.0140 0.0726 0.0037 140 0.0181 0.0942 0.0047
Data Tabel Hasil Analisis Head EfektifYang Terjadi Pada Pompa Hidram Double Katup Limbah
Tabel 8. Hasil analisis head efektif Tinggi TabungU dara (cm) Head EfektifPompa 𝐻 𝐸 ( m)
PipaMasukan 𝐻 𝐸𝑖 (m) PipaKelua ran 𝐻 𝐸𝑜 (m) 100 0.8836 6.2767 120 0.8882 6.2376 140 0.8929 6.0392
Data  Tabel  Hasil  Analisis  Yang  Dihasilkan Pompa  Hidram  Double  Katup  Limbah Menurut Teori D’Aubuisson dan Rankine
Tabel 9. Hasil analisis pompa Tinggi TabungUdara (cm) EfisiensiPompa ( 𝜼 ) D’Aubuisson (%) Rankine (%) 100 70.24 52.27 120 73.05 55.17 140 81.9 63.31
Grafik  pada  gambar  2  Menunjukan  bahwa ukuran  tabung  udara  sangat  berpengaruh terhadap  debit  pemompaan  dan  debit  limbah. Ukuran  tabung  udara  memiliki  pengaruh  yang
sangat signifikan, semakin besar volume tabung udara,  maka  semakin  tinggi  debit  yang dihasilkan. Hal ini terjadi karena air bertekanan hasil  dari water  hammer pada  rumah  pompa terlebih  dahulu  di  akumulasi  di  dalam  tabung udara.

## Grafik  Hasil  Analisis  Debit  Aliran  Pompa Hidram Double Katup Limbah
Gambar  2.  Pengaruh  ukuran  tabung  udara terhadap debit pemompaan dan debit limbah pompa hidram double katup limbah
Sedangkan ukuran tabung udara terhadap debit  limbah  pompa  dapat  mempengaruhi tekanan  pada  katup  limbah.  Dimana  semakin besar volume tabung udara maka semakin kecil debit  limbah  yang  dihasilkan.  Hal  ini  terjadi karena terjadinya proses buka tutup katup yang cepat  baik  katup  limbah  maupun  katup pengantar sehingga tekanan dalam tabung udara tinggi dan debit air yang masuk juga tinggi dan mengakibatkan air limbah berkurang.

## Grafik Hasil Analisis Tekanan Pada  Tabung
Udara  Pompa  Hidram  Double  Katup Limbah
Gambar  3.  Pengaruh  ukuran  tabung  udara terhadap tekanan pada tabung udara pompa hidram double katup limbah.
Grafik  diatas  Menunjukkan  bahwa ukuran  tabung  udara  sangat  berpengaruh terhadap tekanan pada tabung udara itu sendiri. Seperti  yang  terlihat  pada  grafik,  rongga  udara yang  besar  menambah  tekanan  udara  untuk mendorong  air  menuju  titik  yang  lebih  tinggi melalui  pipa  keluaran.  Tekanan  air  dari  pipa masukan  yang  kontinyu  dan  ketukan  air  pada katup  limbah  yang  mendorong  air  masuk  ke dalam tabung udara menyebabkan tekanan udara di dalam udara semakin besar.
Grafik  Hasil  Analisis  Efisiensi  Pompa Hidram Double katup Limbah
Gambar  4.  Pengaruh  ukuran  tabung  udara terhadap  efisiensi  pompa  hidram double katup limbah menurut D’Aubuisson dan menurut Rankine
Grafik diatas menunjukkan efisiensi yang dihasilkan akibat pengaruh ukuran tabung udara pompa  hidram double katup  limbah  dimana efisiensi diperoleh dengan menggunakan rumus perhitungan  efisiensi  yang  meliputi  debit limbah,  debit  pemompaan  dan head efektif pompa.  Grafik  efisiensi D’Aubuisson diatas menunjukkan  bahwa  efisiensi D’Aubuisson lebih  besar  dari  efisiensi Rankine, karena efisiensi
D’Aubuisson menunjukkan perbandingan  energi  yang  dihasilkan  pompa terhadap energi yang dihasilkan oleh reservoir.
Sedangkan  efisiensi Rankine sebaliknya  yaitu perbandingan  energi  yang dihasilkan reservoir terhadap energi yang dihasilkan pompa.

## KESIMPULAN
Pernambahan  volume  tabung  udara  dapat meningkatkan  efisiensi  pompa  hidram  PVC double katup  limbah.  Hal  ini  terjadi  karena semakin besar rongga udara pada tabung udara pompa  hidram  semakin  besar  tekanan  yang dihasilkan  untuk  bekerja  secara  maksimal
sehingga  dapat  menekan  air  melewati  pipa keluaran.
Pada  pengujian  ini,  dengan  penambahan tinggi tabung udara yaitu 100 cm, 120 cm dan 140  cm,  efisiensi  pompa  hidram  mengalami peningkatan. Efisiensi optimum menurut D’Aubuisson 81,9  %  sedangkan  menurut Rankine 63,31 %.
Penambahan  ukuran  tabung  udara  juga berpengaruh  terhadap  debit  pemompaan  dan debit  limbah yang  dihasilkan,  dimana  semakin besar ukuran tabung udara maka semakin besar debit  pemompaan  yang  dihasilkan  sedangkan debit limbah semakin sedikit. Debit pemompaan  optimun  yaitu  0,107  l/s  dengan debit limbah 0,775 l/s pada ukuran tabung udara 140 cm dan tinggi pipa keluaran 7 m, sedangkan tekanan  pada  tabung  udara  yang  dihasilkan dengan  melakukan  pengukuran  menggunakan manometer yaitu 0,6 𝑘𝑔/𝑐𝑚 2 .

## SARAN
Disarankan  bagi  peneliti  selanjutnya menggunakan  lubang  udara  yang  berfungsi
untuk  memasukan  udara  kedalam  pompa hidram saat rekoil agar udara dalam pipa diganti dengan  udara  yang  baru  dan  melakukan penelitian terhadap variasi katup pengantar agar dapat  mengetahui  pengaruh  tabung  udara terhadap  volume  air  yang  masuk  kedalam tabung udara.
Melakukan lebih banyak penelitian tentang pompa  hidram  agar  kemampuan  dan  manfaat pompa hidram dapat dikembangkan.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Hartono  B.  2013.  Pengaruh  Variasi Tabung  Udara  Terhadap  Debit Pemompaan Pompa Hidram. SINTEK. 8 (1): 25.
2 Sofwan  M,  Siregar  IH.  2015. Pengaruh  ketinggian  terjunan  dan volume  tabung  udara  terhadap kinerja pompa hidram. JTM. 03 (03):
16.