## Rancang Bangun Pompa Torak Dengan Sistem Penggerak Kincir Air Untuk Pengairan Lahan Pertanian
Hendra 1 , Raden Rinova Sisworo 2 , La Hasanudin 3
¹ ,2,3 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Halu Oleo, Kendari, Indonesia
Corresponding Author: hendra17012@gmail.com Article Info Abstrak Available online February 23, 2023 Indonesia  mempunyai  sumber  air  yang  besar,  namun  belum  dimanfaatkan sepenuhnya pada  bidang  pertanian  karena  perbedaan  tinggi  lahan  dan  sumber  air. Sehubungan dengan itu perlu pompa yang dapat digunakan menyuplai air ke lahan. Tujuan  penelitian  ini  adalah  merancang  dan  membuat  pompa,  menentukan  bahan yang  digunakan  dan  kekuatannya,  serta  mengetahui  daya  yang  dihasilkan.  Metode penelitian  meliputi  perancangan,  pembuatan  pompa  serta  pemilihan  bahan  dan perhitungan  kekuatan.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahan  pada    torak  yaitu  pipa galvanis dengan tegangan tarik bahan 330 N/mm 2 , tebal 3 mm,  pen torak yaitu baut dengan tegangan tarik 60 N/mm 2 , silinder menggunakan pipa pvc dengan tegangan tarik 21,933 N/mm 2 , tebal 4,5 mm, connecting rod dan poros terbuat dari besi assental standar tegangan tarik 568,7 N/mm 2 , sprocket menggunakan spretpat motor standar tegangan tarik 509,94 N/mm 2 , dan rantai menggunkan rantai motor, panjang 1.035,5 mm,  tegangan tarik 608,01 N/mm 2 dan daya yang dihasilkan yaitu 46,96 watt.
Kata kunci : Alternatif, perancangan, pompa, pompa torak.

## Abstract
Indonesia  has  large  water  sources,  but  cannot  be  fully  utilized,  for  example  in  the agricultural  sector  because  of  the  difference  in  land  height  and  water  sources,  in connection with that we need pumps that can be used to supply water to the land. The purpose  of  this  research  is  to  design,  manufacture  pumps,  determine  the  materials used  and  their  strengths,  and  determine  the  power  generated.  Research  methods include  the  design  and  manufacture  of  pumps  as  well  as  material  selection  and strength  calculations.  The  results  showed  that  the  material  for  the  piston  was galvanized pipe with a tensile stress of 330 N/mm 2 , 3mm thick, the piston rod was a bolt with a tensile stress of 60 N/mm 2 , the cylinder used PVC pipe with a tensile stress of 21.933 N/mm 2 , 4.5 mm thick. , the connecting rod and shaft are made of standard assental  iron  with  a  tensile  stress  of  568.7  N/mm 2 ,  the  sprocket  uses  a  standard spretpat  motor  with  a  tensile  stress  of  509.94  N/mm 2 ,  and  the  chain  uses  a  motor chain,  length  1035.5  mm,  tensile  stress  608.01  N/mm 2 and  the  power  generated  is 46.96 watts.
Keywords : alternative, design, pump, reciprocating pump.

## 1. Pendahuluan
Indonesia  merupakan  negara  kepulauan  yang memiliki  sumber  air  yang  cukup  besar.  Air merupakan sumber energi yang murah dan mudah didapat,  pemanfaatan  air  juga  sangat  luas  contoh seperti  dipertanian,  biasanya  digunakan  untuk menyiram  atau  untuk  penyemprotan  tanaman. Namun  banyak lahan yang  kebutuhan  airnya  tidak dapat  terpenuhi  karena  beberapa  alasan  seperti
jauhnya  sumber  air,  perbedaan  tinggi  lahan  dan sumber air juga semakin diperparah saat datangnya musim  kemarau  karna  volume  air  di  sumber  air menurun sehingga air tidak bisa di naikkan ke lahan.
Sehubungan  dengan  hal  itu  perlu  ada  pompa yang dapat digunakan untuk memompa air ke lahan yang  tidak  memerlukan  tenaga  mesin. Pompa sendiri  merupakan  suatu  mesin  yang  mengubah energi mekanik menjadi energi hydrodinamik, suatu
ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
fluida  akan  menerima  enegi  mekanis  dari  pompa sehingga dapat mengalir dari satu tempat ke tempat tertentu,  prinsip  utamanya  yaitu  membuat perbedaan tekanan atara saluran masuk dan saluran keluar [1].
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  meracang  dan membuat  pompa  torak  dengan  sistem  penggerak kincir  air  yang  dapat  digunakan  untuk  pengairan lahan pertanian juga untuk mengetahui bahan yang tepat digunakan untuk komponen dan kekuatannya serta mengetahui daya yang dihasilkan pompa. Pada penelitian  sebelumnya  tentang  modifikasi  pompa air menggunakan kincir kecepatan rendah sebagai tenaga penggerak. Modifikasi pompa air bertenaga mesin  telah  dilakukan  dengan  memanfaatkan aliran air lemah. Tenaga penggerak pompa adalah kincir  dengan  rpm  rendah.  Pompa  ini  terdiri  atas delapan  bagian  yaitu:  rangka,  kincir,  gear  besar, gear  kecil,  pompa  jet,  pipa  masukkan,  dan  pipa keluaran. Pompa ini bekerja dengan mengkonversi aliran air debit rendah untuk memutar kincir yang tergandeng  dengan  gear  besar.  Selanjutnya,  gear besar  pada  kincir  juga  berputar  diikuti  gear  kecil pada pompa jet yang dihubungkan dengan rantai. Putaran gear kecil menggerakkan pompa  jet yang bergerak untuk menghisap dan membuang air [2].
Penelitian lainnya  melakukan  “Rancang Bangun Pompa Torak Sebagai Pengumpan Pompa Hidram  Dengan  Penggerak  Kincir  Angin”.  Tujuan dari perancangan adalah merancang dan membuat purwarupa  pompa  torak  sebagai  pengumpan pompa  hidram  dengan  manfaat  dapat  dijadikan literatur maupun tinjauan pengabdian masyarakat untuk membantu penduduk yang tinggal di daerah sekitar yang kesulitan menjangkau ketersediaan air bersih.  Tahapan  dari  perancangan  adalah menentukan  faktor  penting  perancangan  pompa torak,  pengelompokan  material  yang  digunakan, perancangan  wujud  pompa,  detail  perancangan yang  disertai  dengan  spesifikasi  teknik  dan perhitungan yang dibutuhkan [3].

## Pompa
Pompa  adalah  suatu  mesin  yang  digunakan untuk  memindahkan  cairan  dari  suatu  tempat  ke tempat lain, melalui suatu media pipa dengan cara menanbah  energi  pada  cairan.  Pompa  beroprasi dengan adanya perbedaan tekanan antara saluran masuk  dan  keluar.  Dengan  kata  lain  pompa berfungsi  mengubah  tekanan  mekanis  dari  suatu sumber  tenaga  atau  penggerak  menjadi  tenaga cairan  dimana  tenaga  ini  berguna  untuk
mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang terjadi [4].

## Pompa Pemindah Non Positif
Pompa  pemindah  non  positif  atau  pompa dinamik,  adalah  pompa  dengan  cara  kerja  yang tidak berubah-ubah. Ada beberapa macam pompa dinamik  yaitu:  pompa sentrifugal yang  prinsip kerjanya  merubah  fluidan  kinetis  menjadi  energi potensial  melalui  elemen  yang  berputar  di  dalam rumah pompa.
Pompa Positif ( Positive Displacement Pump )
Pompa  positif  atau positive  displacement pump ,  adalah  pompa  dengan  cara  kerja  berubah- ubah  dari  kecil  ke  besar  atau  sebaliknya.  Ada beberpa  jenis  pompa  pemindah  positif  yaitu sebagai berikut: Pompa rotary , adalah pompa yang dapat  mentransfer  energi  dengan  elemen penggerak putaran di dalam rumah. Adapun jenis pompa rotary antara lain pompa roda gigi, pompa baling, pompa cuping, dan pompa ulir [5].
Pompa  torak,  adalah  sebuah  pompa  dimana energi  menakanis  penggerak  pompa  diubah menjadi energi aliran dari zat cair yang dipindahkan dengan mengguakan elemen yang bergerak bolak- balik  di  dalam  silinder.  Adapun  klasifikasi  pompa torak  yaitu,  pompa  torak  kerja  tunggal,  pompa torak  kerja  ganda,  dan  diaphragma  pump.  Cara kerja  Untuk  pompa  torak,  bila  batang  torak  dan torak bergerak ke atas, zat cair akan terhisap oleh katup  isap  disebelah  bawah  dan  sat  yang sama   cairan  yang  ada  disebelah  atas  torak  akan tertekan ke luar [6].

## Daya Pompa
Pada  penelitian  ini,  untuk  mengetahui  besar daya yang dihasilkan oleh pompa torak digunakan persamaan-persamaan berikut [7].
Daya pompa:
N = π.D 2 .S.n.ρ.g. ( H+Hl ) 240 (1)
Dimana: N  = Daya pompa (watt) D 2 = Diameter torak/piston (m) S  = Langkah gerak piston (m) N  = Putaran mesin penggerak (rpm) ρ = Massa jenis air (kg/m 3 ) g = Percepata gravitasi (m/s 2 ) H  = Panjang pipa inlet + pipa autlet (m) Hl  = Kerugian akibat belokan pipa (m)
Sebelum  menghitung  daya  pompa  perlu diketahui dahulu nilai kerugian akibat belokan pipa, untuk  mengetahui  nilai  kerugian  akibat  belokan pipa digunakan persamaan berikut:
Debit aliran:
Q = v t (2)
Dimana: Q  = Debit aliran (m 3 /s) V  = Volume fluida (m 3 ) t  = Waktu (s) Luas penampang pipa:
A = π 4 d 2 (3)
Dimana:
A = Luas penampang pipa (m 2 ) D = Diameter pipa (m) Kecepatan aliran:
V = Q A (4)
Dimana:
V = Kecepatan aliran (m/s) Q = Debit aliran (m 3 /s) A = Luas penampang pipa (m 2 ) Kerugian akibat belokan pipa:
Hl = n k V 2 2g (5)
Dimana:
Hl  = Kerugian akibat belokan pipa (m) n  = Jumlah sambungan k  = Factor untuk sambungan dan belokan v  = Kecepatan aliran (m/s) g  = Percepatan gravitasi (m/s 2 )

## Daya Penggerak
Dalam  tugas  perancangan  pompo  torak, penggerak yang digunakan untuk memutar pompa adalah  kincir  air  dan  untuk  mencari  daya  kincir digunakan persamaan-persamaan berikut [8]. Daya kincir f kincir = Txω                                                           (6) Dimana: f kincir = Daya kincir (watt)
T = Torsi kincir (N.m)
ω = Kecepatan sudut kincir (rad/s)
ω = 2πn 60 n = Rpm kincir
Sebelum  menghitung  daya  kincir  air  perlu diketahui  besar  torsi  yang  dihasilkan  kincir  air, untuk mengetahui nilai torsi digunakan persamaan berikut:
Luas penampang pipa:

## A = 1 4
⁄ .π.D 2 (7) Dimana:
A = Luas penampang pipa (m 2 ) D = Diameter (m) Kecepatan air:
V = √ 2.g.h                                                            (8) Dimana: v = Kecepatan air (m/s)
g = Percepatan gravitasi (m/s 2) h = Beda ketinggian (m) Gaya fluida yang mengenai sudu:
F = ρ.A.v 2 (9) Dimana:
F = Gaya fluida yang mengenai sudu (N) ρ = Massa jenis air (kg/m 3)
A = Luas penampang (m 2) v = Kecepatan air (m/s)
Torsi:
T = F.r                                                                  (10) Dimana:
T = Torsi (N.m) F = Gaya fluida yang mengenai sudu (N) r = Jarak gaya fluida ke poros (m)

## Komponen Pompa Torak
1. Piston/torak
Piston  mengatur  perpindahan  cairan.  Piston terdiri  dari  sejumah  komponen  yang  biasanya terbuat dari besi dan diantaranya dipasang sebuah gelang perapat [9]. Tegangan lentur yang diizinkan:
σ b = σ t S f (11)
Dimana: σ e = Tegangan lentur izin (N/mm 2 ) σ t = Tegangan tarik (N/mm 2 ) S f = Factor keamanan Ketebalan kepala piston:
t h = √ 3 16 P σ b D (12)
Dimana: t h = Ketebalan kepala piston (mm) D  = Diameter dalam silinder (mm) P  = Tekana yang terjadi (N/mm 2 ) σ b = Tegangan lentur diizinkan (N/mm 2 )
2. Pen piston
Pen  piston  berfungsi  sebagai  penghubung antara  piston  dan  batang  piston  yang  biasanya terbuat dari baja [10]. Tekanan yang terjadi:
F = P.A                                                                (13) Dimana:
F = Tekanan tang terjadi (N) P = Tekanan piston (N/mm 2 ) A = Luas penampang piston (mm 2 ) Tegangan geser yang diizinkan:
τ̅ = σ t Sf 1 x Sf 2 (14)
Dimana: τ̅ = Gaya geser yang diizinkan (N/mm 2 ) σ t = Tegangan tarik bahan (N/mm 2) S f = Faktor keamanan Tegangan geser yang terjadi:
τ = F A (15)
Dimana: τ = Tegangan geser yang terjadi (N/mm 2 ) F = Tekanan yang terjadi (N) A = Luas bidang geser (mm)
3. Silinder
Silinder  adalah  komponen  pompa  yang terbuat dari perunggu, bagian dalam dibuat sebulat dan selicin mungkin sehingga bila aus pelapis dapat diganti dengan mudah [9]. Teganagn tarik yang diizinkan:
σ t izin = σ t S f (16)
Dimana: σ t izin = Tegangan Tarik izin (N/mm 2 ) σ t = Tegangan tarik (N/mm 2 ) S f = Factor keamanan Tebal silinder:
ts = D os -D is 2 (17)
Dimana: Ts  = Tebal silinder (mm) D os = Diameter luar silinder (mm) D is = Diameter dalam silinder (mm) 4. Batang piston/ connecting rod Batang  piston/ connecting  rod merupakan komponen pompa yang mempunyai fungsi sebagai penghubung    antara  piston  dan  poros  sehingga membentuk  sebuah  mekanisme  yang  mengubah gerakan linear piston menjadi gerakan rotasi [11]. Tegangan tarik yang diizinkan: [9]
σ t izin  = σ t S f (18)
Dimana: σ c izin = Tegangan tarik izin (N/mm 2 ) σ t = Tegangan tarik (N/mm 2 ) S f = Faktor keamanan Beban kritis:
P cr = π 2 EI l 2 (19)
Dimana:
E  = Elastisitas bahan (N/mm 2 ) I  = Inersia penampang (mm 4 ) L  = Panjang connecting rod ( mm)

## 5. Poros
Poros merupakan suatu bagian stasioner yang berputar,  biasanya  penampang  bulat  dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi, pulley , flyeheel , engkol, sprocket [12]. Daya rencana: [13] p d = f c .p                                                              (20) Dimana:
P d = Daya rencana (kW) f c = Faktor koreksi p = Daya penggerak Momen puntir rencana:
T = 9,74 x 10 5 p d n 1 (21)
Dimana:
T    = Momen puntir rencana (kg.mm)
p d = Daya rencana (kw) n 1 = Putaran poros (rpm) Tegangan geser yang diizinkan:
τ a = σ B sf 1 x sf 2 (22)
Dimana: τ a = Tegangan geser diizinkan (kg/mm 2 ) σ B = Kekuatan tarik (kg/mm 2 ) Sf 1 = Faktor keamanan Sf 2 = Faktor keamanan Momen lentur poros:
M l = P .  l 4 (23)
Dimana:
M l = Momen lentur (N/mm 2 ) P    = Tekanan yang terjadi (N/mm 2 ) l     = Panjang poros (mm)
6. Sprocket
Sprocket berfungsi  untuk  mentransmisikan daya  putaran  poros  sehingga  sistem  mekanisme dapat bekerja sesuai dengan fungsinya [14]. Gaya tangensial : [13]
F t = σ b .b. h 2 6.l (24)
Dimana:
F t = Gaya tangensial (kg) σ b = Tegangan lentur (kg/mm 2 ) b  = Tebal gigi (mm)
h   = Lebar gigi (mm) l     = Tinggi gigi (mm)
7. Rantai (chain)
Rantai  adalah  salah  satu  komponen  yang penting  pada  permesinan,  rantai  merupakan komponen  mesin  yang  mempunyai  fungsi  untuk meneruskan  daya  dari  mesin  melalui  perputaran sprocket  pada  saat  yang  sama.  Rantai  mengait pada gigi sprocket dan meneruskan daya tanpa slip [15].
Panjang rantai: [13]
Lp = Z 1 +Z 2 2 +2C p + [ (Z 2 -Z 1 )/6,28 ] 2 C P (25)
Dimana:
L P = Panjang rantai (mm) Z 1 = Jumlah gigi sprocket kincir Z 2 = Jumlah gigi sprocket pompa C p = Jarak sumbu poros (mm)
Kecepatan rantai:
v = L p .  n 60 (26)
Dimana: v    = Kecepatan rantai (m/s) L p = Panjang rantai (m) n    = Jumlah putaran (rpm) Beban yang bekerja pada rantai:
F = 102P d v (27)
Dimana: F    = Beban yang bekerja (kg) P d = Daya penggerak (Kw) v    = Kecepatan rantai (m/s) Tegangan geser pada pin rantai: [16]
T = F/2 πd 2 /4 (28)
Dimana:
T   = Tegangan geser pin rantai (N/mm 2 ) F = Beban yang bekerja pada rantai (N)
d = Diameter pin (mm) Tegangan geser yang diizinkan:
τ a = σ B sf 1 x sf 2 (29)
Dimana: τ a = Tegangan geser diizinkan (kg/ 𝑚𝑚 2 ) σ B = Kekuatan tarik (kg/ 𝑚𝑚 2 ) Sf 1,2 = Faktor keamanan
2. Metode Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di CV. Aps Project dan  untuk  pengujian  alat  dilakukan  di  Desa Alakaya.  Alat  yang    digunakan  adalah  meteran, jangka  sorong,  mesin  grinda,  mesin  las, pressure
gauge , tachometer  digital ,  bor  listrik,  gelas  ukur, kunci kombinasi ring pas. Adapun bahan pipa pvc, besi assental (shafting bar) besi siku, pipa besi, plat karet  ( rubber  gasket ),  rantai,  plat  galvanis, sambungan reducing, sok drat, kawat las, lem pipa, elbow, bearing.

## Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian yaitu membuat perencanaan  pompa  torak  dengan  sistem penggerak kincir air dilanjutkan dengan membuat rancangan  komponen  pompa  dengan  sedemikian rupa  agar  nantinya  dapat  beroprasi  dengan  baik. Bahan  yang    akan    digunakan  untuk  komponen ditentukan  terlebih  dahulu  lalu  bahan    tersebut dibuat  menjadi  komponen  pompa  adapun komponen  yang  dibuat  antara  lain  piston  dibuat dengan  bahan  pipa  galvanis  berdiameter  75  mm dengan panjang 70 mm  pen piston dibuat dengan baut berdiameter 10 mm dengan panjang 56 mm silinder pompa menggunakan pipa pvc berdiameter  89  mm  dengan  panjang  335  mm batang piston berbahan besi assental berdiameter 15 mm dengan panjang 295 mm dan yang terakhir yaitu poros terbuat dari besi assental berdiameter 20  mm  dengan  panjang  keseluruhan  488  mm. Setelah komponen pompa selesai dibuat dilanjutkan  dengan  merakit  semua  komponen tersebut  menjadi  sebuah  pompa  untuk  kemudian dilakukan  pengujian pompa di tempat yang telah ditentukan  sekaligus  pengambilan  data  dan dokumntasi  penelitian    yang  digunakan  untuk mecari  kekuatan  bahan,  daya  pompa  dan pengolahan data untuk penyusunan hasil skripsi.
Gambar 1. Disain pompa torak

## Gambar 2. Disain kincir air

## 3. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan  hasil  dari  penelitian  yang dilakukan  tentang  rancang  bangun  pompa  torak dengan  sistem  penggerak  kincir  air  untuk pengairan  lahan  pertanian,  pompa  mampu menghasilkan  daya  sebesar  46,96  watt,  dengan debit pompa yaitu 0,000467 m 3 /s atau 0,467 lit/s, sehingga dalam satu jam pompa dapat memompa air sebanyak 1682,2 liter air.
Gambar 3. Rankaian pompa dan penggerak

## Daya Pompa
Untuk  mengetahui  besar  daya  dari  pompa perlu  terlebih  dahulu  dihitung  besar  debit  aliran yang dihasilkan pompa, kecepatan aliran air dalam pipa, panjang pipa inlet + panjang pipa autlet dan kerugian akibat belokan pipa.
1. Debit aliran Untuk menghitung besar debit aliran  yang dihasilkan pompa digunakan persamaan (2).
Q = v t = 0,001 m 3
2,14 s = 0,000467 m 3 /s 2. Luas penampang pipa Untuk  menghitung  luas  penampang  pipa autlet pompa digunakan persamaan (3).
A = 1 4 .π.d 2 = 1 4 .3,14.(0,022 m) 2
=0,00038 m 2
3. Kecepatan aliran
Untuk  menghitung  kecepatan  aliran  yang dihasilkan pompa digunakan persamaan (4).
v = Q
A = 0,000467 m 3 /s 0,00038 m 2
=1,175 m/s
4. Kergian akibat belokan pipa
Untuk  menghitung  nilai  kerugian  akibat belokan  yang  terjadi  pada  pompa  digunakan persamaan  (5).
Hl = nk V 2 2g
= 1.1,13 (1,175 m/s) 2 2 .  9,81 m/s 2

## = 0,0794 m
Untuk  mendapatkan  besar  daya  pompa digunakan persamaan (1).
Maka daya yang dihasilkan pompa adalah:
N = π.D 2 .S.n.ρ.g. ( H+Hl ) 240 = 3,14.(0,08m) 2 .0,15 m.47,4 rpm.1000kg/m 3 .9,81(8 m+0,079 m) 240 = 46,96 watt

## Daya Penggerak
Untuk mengetahui besar dari daya penggerak ada  beberapa  nilai  yang  harus  diketahui  terlebih dahulu yaitu luas penampang pipa, kecepatan air, gaya fluida yang mengenai sudu, dan torsi.
1. Luas penampang pipa
Untuk  mengetahui  luas  penampang  pipa penggerak  kincir  air  pada  pompa  digunakan persamaan (7).
A = 1 4 ⁄ .π.D 2 = 0.25 . 3,14 . (0,08 m) 2 = 0,005024 m 2
2. Kecepatan air
Untuk  mengetahui  kecepatan  aliran  di dalam pipa kincir digunakan persamaan (8).
v = √ 2.g.h = √ 2 . 9,81 m/s 2 . 0,47m
= 3,03 m/s
3. Gaya fluida yang mengenai sudu
Untuk  mengetahui  besar  gaya  fluida  yang mengenai sudu kincir digunakan persamaan (9). F =ρ.A.v 2
=1000 kg/m 3 . 0,005024 m 2 .(3,03 m/s) 2 =46,12 N
4. Torsi
Untuk mengetahui torsi yang dihasilkan kincir digunakan persamaan (10).
T = F.r = 46,12 N . 0,225 m = 10,377 N.m Untuk  mengetahui  besar  daya  dari  kincir digunakan persamaan (6).
Sehingga besar daya yang dihasilkan kincir adalah: f kincir =Txω
ω = 2πn 60 = 2 . 3,14 .  61,7 60
=6,46 rad/m
Maka besar daya yang dihasilkan oleh kincir adalah f kincir =Txω
=10,377 Nm . 6,46 rad/m =67,03 watt

## Kukuatan Bahan Komponen Pompa
1. Piston/torak
Gambar 4. Piston/torak Tegangan lentur yang diizinkan Untuk  menghitung  tegangan  lentur  izin  pada piston pompa digunakan persamaan (11).
σ e = σ t S f
= 330 N/mm 2
6 =  55 N/mm 2
Ketebalan minimum kepala piston Untuk  mengetahui  tebal  minimum  kepala piston digunakan persamaan (12).
t h = √ 3 16 P σ t D
= √ 3 16 0,0552 N/mm 2
55 N/mm 2 80 mm
= √ 0,1656 N/mm 2
880 N/mm 2 80 mm
= 80 mm . √ 0,0001881 N/mm 2
= 1,09 mm
2. Pen piston
Gambar 5. Pen piston Tekanan yang terjadi Untuk mengetahui besar tekanan yang terjadi pada pompa akibat tekanan digunakan persamaan (13).
F  = P . A
= 0,0552 N/mm 2 . 4298,66 mm 2

## =  237,286 𝑁
Tegangan geser yang diizinkan Untuk menghitung besar tegangan geser yang diizinkan  pada  pen  piston  digunakan  persamaan (14).
τ̅ = σ t Sf 1 x Sf 2 = 60 N/mm 2 3 x 6 = 3,33 N/mm 2
Tegangan geser yang terjadi Untuk mengetahui besar tegangan geser yang terjadi pada pen piston digunakan persamaan (15).
τ = F A = 237,286 N 78,5 mm 2 = 3,022 N/mm 2 3. Silinder
Gambar 6. Silinder Tegangan Tarik Yang Diizinkan Untuk  menghitung  tegangan  tarik  yang diizinkan  pada  silinder  pompa  dapat  digunkana persamaan (16).
σ t izin  = σ t S f
= 21,933 N/mm 2
4 =5,48 N/mm 2
Tebal silinder
Untuk  mengetahui tebal  dari dinding  silinder pompa digunakan persamaan (17).
ts = D os -D is
2 = 89 mm - 80 mm
2
= 4,5 mm
4. Connecting rod/ batang piston
Gambar 7. Connecting rod /batang piston
Tegangan tarik yang diizinkan Untuk  mengetahui  tegangan  tarik  izin  pada connecting rod digunakan persamaan (18).
σ t izin = σ t S f = 568,7 N/mm 2 1,5 = 379,13 N/mm 2
Beban kritis Untuk  menghitung  beban  kritis  pada  batang piston digunakan persamaan (19).
P cr = π 2 EI l 2
= 3,14 2 .  200.000 N/mm 2 .  1.540,56 mm 4
(295 mm) 2
=34.907,91  N
5. Poros
Gambar 8. Poros Daya rencana
Untuk  mengetahui  daya  rencana  pada  poros digunakan persamaan (20).
p d = f c .p
= 1,2 . 0,06303 kw
= 0,075636 kw Momen rencana Untuk menghitung nilai dari momen rencana digunakan persamaan (21).
T = 9,74 x 10 5 p d n 1
= 9,74 . 10 5 0,07563 kw 47,1 rpm
= 1564,10 kg.mm Tegangan geser yang diizinkan Untuk  menghitung  tegangan  geser  izin  pada poros digunakan persamaan (22)
τ a = σ B sf 1 x sf 2 = 58 kg/mm 2 6 .  3 =3,22 kg/mm 2
Momen lentur Untuk menghitung momen lentur pada poros pompa digunakan persamaan (23).
M l = P .  l 4 = 0,0552 N/mm 2 .  448 mm 4 = 6,1824 N/mm 2 6. Sprocket
Gambar 10. Sprocket
Gaya tangensial
Untuk menghitung besar dari gaya tangensial pada sprocket pompa digunakan persamaan (24).
F t = σ b .b. h 2 6.l = 26 kg/mm 2 .  2 mm . (6 mm) 2
6 .  6 mm
= 52 kg 7. Rantai (chain)
Gambar 11. Rantai ( chain )
Panjang rantai Untuk  mengetahui  panjang  rantaI/ chain digunakan persamaan  berikut (25).
Lp = Z 1 +Z 2 2 +2C p + [ (Z 2 -Z 1 )/6,28 ] 2 C P = 35 + 40 2 +2 . 500 mm + [ (40 - 35)6,28 ] 2 500 mm = 1. 035,5 mm Kecepatan rantai
Untuk menghitung
kecepatan rantai digunakan persamaan berikut (26).
v = L p .  n 60 = 1,0355 m .  94,5 rpm 60 = 1,631 m/s Beban yang bekerja pada rantai Untuk mengetahui besar beban yang bekerja pada rantai digunakan persamaan berikut (27).
F = 102P d v = 102 .  0,06703 kw 1,631 m/s = 4,19194 kg Tegangan geser pada pin rantai Untuk  mengetahui  tegangan  geser  yang terjadi pada pin digunakan persamaan (28).
T= F/2 πd 2 /4
= 41,1039 N/2
3,14 .  (3,97 mm) 2 /4
=1,661 N/mm 2
Tegangan geser yang diizinkan pada pin rantai Untuk  menghitung  tegangan  geser  yang diizinkan  pada  pin  rantai  digunakan  persamaan berikut (29).
τ a = σ B sf 1 x sf 2 = 608 N/mm 2
8 x 12 = 6,333 N/mm 2
Gambar 12. Perbandingan pada pen piston
Gambar 12 menunjukkan perbandingan antar tegangan geser yang diizinkan dan tegangan geser yang terjadi pada pen piston, nilai tegangan geser yang  diizinkan  adalah:  3,33  N/mm 2 sedangkan untuk  tegangan  geser  yang  terjadi  adalah:  3,022 N/mm 2 .  Sehingga  dikatakan  bahwa  rancangan untuk pin piston aman.
2.    Perbandingan  beban  kritis  dan  tekanan  yang terjadi
Gambar 13. Perbandingan beban kritis dan tekanan
Gambar  13  menunjukkan  perbandingan antara  beban  kritis  bahan  dengan  tekanan  yang terjadi,  nilai  dari  beban  kritis  bahan  adalah 34.907,91  N  sedangkan  tekanan  yang  terjadi adalah 237,286 N. sehingga dapat dikatakan bahwa rancangan pompa aman karena beban kritis bahan lebih tinggi dari beban yang bekerja.
3. Perbandingan tegangan geser pada rantai
1 1,5 2 2,5 3 3,5 Te ga n ga n G es er ( N/ mm 2 ) Perbandingan Tegangan Geser 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 B e b an K rit is d an T e ka n an (N ) Perbandingan Tekanan
Gambar 14. Perbandingan tegangan geser
Gambar  14  menunjukkan  perbandingan antara tegangan geser yang diizinkan dan tegangan geser yang terjadi pada rantai, nilai tegangan geser yang  diizinkan  adalah:  6,333  N/mm 2 sedangkan tegangan geser yang terjadi adalah: 1,661 N/mm 2 . Sehingga  dapat  dikatakan  rantai  yang  digunakan pada perancangan aman.

## 4. Kesimpulan
Adapun  kesimpulan  dalam  penelitian  ini adalah  perancangan  dilakukan  menggunakan autodesk  inventor  adapun  perancangan  yang dibuat  adalah  pompa  dan  komponennya,  untuk pembuatan komponen pompa yang berbahan besi pembuatannya dilakukan dengan metode pengelasan dan  untuk komponen yang berbahan pipa pvc perakitannya menggunakan lem. Setelah pembuatan komponen selesai dilakukanlah proses perakitan  pompa,  adapun  bahan-bahan  yang digunakan  pada  komponen  pompa  yaitu,  bahan piston  menggunakan  pipa  galvanis  (ASTM  A53) dengan tegangan lentur izin 55 N/mm 2 , pen piston menggunakan baut (ASTM A307) dengan tegangan geser  izin  3,33  N/mm 2 dan  tegangan  geser  yang terjadi  adalah  3,022  N/mm 2 ,  bahan  silinder menggunakan  pipa  pvc  (3  inci)  dengan  tegangan tarik  izin  5,48  N/mm 2 ,  bahan connecting  rod menggunakan  besi shafting  bar (S45C)  dengan tegangan tarik izin 379,13 N/mm 2 dan beban kritis 34.907,91 N, poros menggunakan besi assental/shafting bar (S45C)  dengan  tegangan geser izin 3,22 kg/mm 2 dan momen lentur 6,1824 N/mm 2 ,  untuk  sprocket  menggunakan  sprocket sepeda motor (S35C) dengan gaya tangensial 52 kg, dan  untuk  rantai  menggunakan  rantai  sepeda motor (S50C) dengan panjang 1.035,5 mm, beban yang bekerja 4,19194 kg dan untuk tegangan geser izin pada pin adalah 1,661 N/mm 2 .
Adupun  daya  yang  dihasilkan  pompa  adalah 46,96 watt dengan debit pompa adalah: 0,000467 m 3 /s  atau  0,467  lit/s,  sehingga  dalam  satu  jam pompa dapat memompa air sebanyak 1.681,2 liter

## Daftar Pustaka
[1] Setiadi,  &  Djoni,  I.  A.  (2013).  Perancangan Pompa Torak 3 Silinder Untuk Injeksi Lumpur Kedalaman 10.000 FT Dengan Debit 500 GPM. Jurnal Sains Dan Seni Pomits Vol. 2, No. 2 , 197- 201.
[2] Aminuddin,  J.,  Nurhayati,  &  Widiyani,  A. (2019).  Modifikasi  Pompa  Air  Menggunakan Kincir  Kecepatan  Rendah  Sebagai  Tenaga Penggerak. Jurnal  Of  Islamic  Science  And Technology Vol. 5, No. 1 , 1-9.
[3] Susiadi,  A.,  Sinaga,  M.  M.,  &  Soewono,  A. (2020). Rancang Bangun Pompa Torak Sebagai
Pengumpan Pompa Hidram Dengan
Penggerak Kincir Angin. Jurnal Cylinder, Vol 6, No 1 , 18-21
[4] Burlian,  F.,  &  Wijaya,  D.  M.  (2013). Perancangan  Pompa  Torak  Duplex  Single Acting  Untuk  Kebutuhan  Air  Pada  Suatu Pedesaan  Dengan  Jumlah  Penduduk  3000 Orang. Jurnal  Seminar  Nasional  Added  Value Of Energy Resources , 285-291.
[5] Puspawan, A. (2013). Analisa Rugi-Rugi aliran Instalasi Pipa Dan Pompa Reciprocating Di PT. Pertamina Ep-Region Area Prabumulih Provinsi  Sumatera  Selatan. Jurnal  Ilmian Bidang Sains , 50-62.
[6] Mesra,  T.,  Melliana,  Fitra,  &  Amanda,  R. (2018).  Maintenance  Pompa  Reciprocating 211/212  PM-4  A/B  Menggunakan  Metode Rcm Di Pt Pertamina (Persero) Refinery Unit II Dumai. Jurnal  Buletin  Utama  Teknik  Vol.  13, No. 3, , 175-183.
[7] Deni,  D.  (2020). Karakteristik  Unjuk  Kerja Pompa Sebagai Turbin (PAT) Dengan Debit Air Masuk  Menggunakan  2  Pompa  Sentrifugal Dengan  Susunan  Seri,  skripsi. Medan:
Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.
[8] Sihaloho,  B.  (2017). Unjuk  Kerja  Kincir  Air Breastdhot  Dengan  Sudu  120  Drajat,  skripsi. Yogyakarta: Universitas Santa Dharma.
[9] Syawaluddin, & Yusuf, M. (2011). Perancangan Kompresor Piston Pada Tekanan Kerja Max  2 N/mm 2 . 18-29.
[10] Haryanto,  E.  I.,  Rabati,  S.,  &  Al-Asyari,  M. (2020).  Rancangan  Alat  Pelepas  Pin  Piston Pada  Motor  Piston  Continental  IO-470  Dan
0,00 3,00 6,00 9,00 Te ga n ga n Geser ( N/ m m 2 ) Perbandingan Tegangan Geser
Lycoming  O-360  Dengan  Menggunakan Pompa Hidrolik Di Prodi Teknik Pesawat Udara STPI. Jurnal  Teknik  Dan  Keselamatan Trsndportasi Volume 3 Nomor 1 , 57-65.
[11] Saputra, R.,  & Widjayanto, A. (2019).  Analisa Perbandingan Kekuatan Tarik Connecting Rod Asli Dengan Imitasi Sepeda Motor. JUrnal Bina Teknika, Volume 15 Nomor 1 , 13-23.
[12] Helmiyansah.  (2016).  Analisa  Tegangan  Pada Crankshaft  Sepeda  Motor  Suzuki  Smash Menggunakan  Software  Soidworks. Jurnal Teknik Mesin (JTM): vOL. 05, No. 3, , 105-108.
[13] Sularso, & Suga, K. (2004). Dasar Perancangan Dan  Pemilihan  Elemen  Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita.
[14] Erinofiardi,  Asyarial,  K.,  &  Hendra.  (2013). Perancangan Roda Gigi Lurus, Roda Gigi Miring Dan Roda Gigi Kerucut Lurus Berbasis Program Komputasi. Jurnal  Mechanical,  Volume  4,
Nomor 1 , 16-21.
[15] Putra, R. C. (2018).  Analisa Temperatur  Yang Timbul  Pada  Sprocket  Dan  Rantai  Sepeda
Motor Saat Sedang Dijalankan Yang Berpengaruh  Terhadap  Kemuluran  Rantai Dengan  Menggunakan  Program  Nisa  Heat. Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 2, No. 1, , 51-
58.
[16] Romadhon, W. (2018). Analisa kekuatan Dan Kemuluran  Rantai  Supra  x  125  DD,  Skripsi. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh
November.