## KAJI EKSPERIMENTAL PENGARUH KETINGGIAN  PERMUKAAN AIR POMPA
HIDRAM DIAMETER INLET ¾ INCH DENGAN SUDUT KEMIRINGAN 15 0

## TERHADAP KINERJA POMPA
Murni 3 , Indartono 4 , Wiji.Mangestiyono 5 , Alaya Fahju 6 dan Uji Purnomo 7

## ABSTRAK
Pompa hidram merupakan salah satu jenis pompa yang tidak membutuhkan energi listrik karena  memanfaatkan  tekanan  udara  dan  tekanan  air  itu  sendiri  sebagai  tenaga penggeraknya. Jenis pompa ini  sangat cocok untuk digunakan pada daerah-daerah yang banyak  sumber  air  namun  daerah  tersebut  belum  terjangkau  oleh  jaringan  PLN.  Pompa jenis ini dapat dimanfaatkan untuk pengairan pertanian maupun untuk kepentingan rumah tangga.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  kinerja  pompa  hidram  terhadap pengaruh ketinggian  permukaan air dengan diameter inlet ¾ inch dan sudut kemiringan 15 0 ,  Metode  yang  digunakan  adalah  eksperimental  dengan  membuat  pompa  hidram dengan  sudut  kemiringan  15 0 dan  diameter  inlet  pompa  ¾  ”.  Penelitian  dilakukan  di laboratorium  Diploma  III  Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik  Universitas  Diponegoro.  Dari hasil  penelitian  didapat  bahwa  makin  tinggi  letak  pengeluaran  dari  pompa  hidram efisiensi akan turun yaitu untuk ketinggian 3 m mempunyai efisiensi 32,03 %, sedangkan untuk  ketinggian  4  m  efisiensi  12,16  %  dan  untuk  ketinggian  5  m  mempunyai  efisiensi 3%.
Kata Kunci : Pompa Hidram, Tanpa Listrik, Hidroulik

## PENDAHULUAN
Pompa  hidraulik  atau  yang  biasa  disebut  pompa  hidram  merupakan  salah  satu  jenis pompa  yang  tidak  membutuhkan  energi  listrik  karena  memanfaatkan  tekanan  udara  dan tekanan air itu sendiri sebagai tenaga penggeraknya. Pada sistem kerjanya, air mengalir dari sumber  air  menuju  pompa  hidram  melalui  sebuah  pipa,  kemudian  aliran  air  tersebut menyebabkan tekanan di dalam tabung udara menjadi vakum, sehingga klep buang dan klep tekan  akan  bergerak  saling  berlawanan  arah  dan  mempompa  air  ke  atas  permukaan.  Sudah banyak masyarakat  yang dapat  membuat pompa  hidram,  namun  mereka  kurang mengetahui pengaruh ketinggian level air terhadap kinerja pompa tsb. Untuk itu kami mencoba  meneliti pengaruh  ketinggian    permukaan  air  pompa  hidran  diameter  inlet  ¾  inch  dengan  sudut kemiringan 15 0 terhadap kinerjanya.
3 Jurusan Teknik Mesin Program Diploma, Fakultas Teknik UNDIP
4 Jurusan Teknik Mesin Program Diploma, Fakultas Teknik UNDIP
5 Jurusan Teknik Mesin Program Diploma, Fakultas Teknik UNDIP
6 Jurusan Teknik Mesin Program Diploma, Fakultas Teknik UNDIP
7 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Program Diploma, Fakultas Teknik UNDIP

## LANDASAN TEORI

## Prinsip Kerja Pompa Hidram
Mekanisme kerja  pompa hidram  adalah pelipat  gandaan kekuatan  pukulan sumber air yang merupakan input ke dalam tabung pompa hidram dan menghasilkan output air dengan volume tertentu sesuai dengan lokasi yang memerlukan. Dalam mekanisme ini terjadi proses perubahan  energi  kinetis  berupa  aliran  air  menjadi  tekanan  dinamis  yang  mengakibatkan timbulnya palu air, sehingga terjadi tekanan yang tinggi di dalam pipa. Dengan perlengkapan klep  buang  dan  klep  tekan  yang  terbuka  dan  tertutup  secara  bergantian,  tekanan  dinamik diteruskan  ke  dalam  tabung  udara  yang  berfungsi  sebagai  kompresor,  yang  mampu mengangkat air dalam pipa penghantar.
Cara  kerja  pompa  hidram  berdasarkan  posisi  klep  buang  dan  variasi  kecepatan  fluida terhadap waktu, dapat dibagi menjadi 4 periode, seperti yang terlihat pada gambar 2.1
Gambar 2.1 Prinsip kerja pompa hidram(Sumber: Suroso, 2012)
a      Akselerasi
Pada tahap ini klep buang terbuka dan air mulai mengalir dari sumber air melalui    pipa masuk, memenuhi badan hidram dan keluar melalui klep buang. Akibat pengaruh ketinggian sumber air, maka air yang mengalir tersebut mengalami percepatan sampai kecepatannya mencapai nol. Posisi klep tekan masih tertutup. Pada kondisi awal seperti ini, tidak ada tekanan dalam tabung udara dan belum ada air yang keluar melalui pipa penyalur. Skema pada tahap ini dapat dilihat pada gambar 2.2
Gambar 2.2 Skema pompa hidram pada tahap akselerasi(Sumber: Surya, 2013)
b     Kompresi
Saat  kompresi,  air  memenuhi  badan  pompa.  Ketika  air  telah  mencapai  nilai    tertentu, klep  buang  terus  menutup  dan  akhirnya  tertutup  penuh.  Pada  saat  pintu  air  bergerak  sangat cepat dan tiba-tiba kesagala arah yang kemudian mengumpulkan energi gerak  yang berubah menjadi energi tekan. Pada pompa hidram  yang baik, proses menutupnya klep buang terjadi sangat cepat. Skema pada tahap ini dapat dilihat pada gambar 2.3
Gambar 2.3 Skema pompa hidram pada tahap kompresi(Sumber: Surya, 2013)

## c      Penghantar
Pada tahapan yang ketiga ini, keadaan klep buang masih tetap tertutup. Penutupan klep yang secara tiba-tiba tersebut  menciptakan tekanan  yang sangat besar dan melebihi tekanan statis  yang  terjadi  pada  pipa  masuk.  Kemudian  dengan  cepat  klep  tekan  terbuka  sehingga sebagian  air  terpompa  masuk  ke  tabung  udara.  Udara  yang  ada  pada  tabung  udara  mulai mengembang  untuk  menyeimbangkan  tekanan  dan  mendorong  air  keluar  melalui  pipa penyalur. Seperti pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Skema pompa hidram pada tahap penghantar(Sumber: Surya, 2013)
d      Rekoil
Klep tekan tertutup dan tekanan di dekat klep tekan masih lebih besar dari pada tekanan statis  di  pipa  masuk,  sehingga  aliran  berbalik  arah  dari  badan  hidram  menuju  sumber  air. Rekoil  menyebabkan  terjadinya  kevakuman  pada  hidram  yang  mengakibatkan  sejumlah udara  dari  luar  masuk  ke  pompa.  Tekanan  di  sisi  bawah  klep  buang  berkurang,  dan  karena berat  klep  buang  itu  sendiri,  maka  klep  buang  kembali  terbuka.  Tekanan  air  pada  pipa kembali  ke  tekanan  statis  sebelum  siklus  berikutnya  terjadi.  Skema  pada  tahap  ini  dapat dilihat pada gambar 2.5
Gambar 2.5 Skema pompa hidram pada tahap recoil (Sumber: Surya, 2013)

## Perhitungan Efisiensi Pompa
Efisiensi pompa hidram dapat dihitung dengan  tiga cara yaitu :
Menurut D’Aubuisson (sumber Hanafie, J., 1979)
𝜂 = 𝑞  𝐻 + ℎ 𝑄 + 𝑞 𝐻
Menurut Rankine
𝜂 = 𝑞. ℎ 𝑄. 𝐻
Menurut D’Aubuission dan Rankine (sumber Soedjiono, 1982)
𝜂 = 𝑄 𝑜𝑢𝑡 𝑄 𝑖𝑛
Dimana :  η    = efisiensi pompa hidram (%) q    = hasil (meter 3 /detik)
Q    = limbah (meter 3 /detik) h     = head keluar (meter) H    = head masuk (meter) Qout = debit air yang keluar/dihasilkan (liter/menit)
Qin  = debit air yang masuk (liter/menit)
Gambar 2.6 Denah pompa hidram (sumber Widarto, L. dan Sudarto, 1997)

## METODE PENELITIAN
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  pompa  hidram,  dimana  pompa  ini menggunakan drum besi dengan kapasitas 200 liter sebagai sumber air, pipa pvc diameter ¾ inch  untuk  saluran  inlet  dan  ½  inch  sebagai  pipa  saluran  autlet  dan  klep  dengan  bahan kuningan sebagai klep buang dan tekan, serta rangka besi sebagai tempat penempatan pompa
maupun tandon air dan pompa air yang berfungsi untuk mensirkulasikan air. Adapun pompa hidram  yang  digunakan  untuk  penelitian  dengan  menggunakan  sudut  kemiringan  pada  pipa inlet sebesar 15 o .
Gambar 3.1 Pompa hidram yang diuji

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  pompa  hidram  dilakukan  sebanyak  5  kali  untuk  masing-masing  ketinggian head  pengeluaran  yaitu  :  3  m,  4  m  dan  5  m  dan  hasilnya  dirata-rata  kemudian  disajikan seperti terlihat pada tabel 4.1
Tabel 4.1 Data Pengujian Rata-Rata Pompa Hidram dengan Ketinggian 5 m, 4 m dan 3 m
No Head Input (m) Debit  Input Rata-rata (liter/menit) Head Output (m) Debit Output Rata-rata (liter/menit) Jumlah Ketukan Rata-rata (kali/menit) Debit Pembuangan Rata-rata (liter/menit) 1 2,2 18,95 3 4,4 240 14,45 2 2,2 18,99 4 1,27 108 17,72 3 2,2 18,91 5 0,25 102 18,66
Hubungan  antara  ketinggian  output  dengan  jumlah  pembukaan  katup  dapat  dilihat pada gambar grafik 4.1. Sedangkan jumlah aliran (debit) tiap pembukaan katup  tersaji pada gambar  4.2.Gambar  grafik  4.1  dan  gambar  grafik  4.2  dapat  dilihat  bahwa  makin  tinggi ketinggian  output  maka  makin  sedikit  jumlah  pembukaan  katupnya,demikian  juga dengansemakin  tinggi  output  pompa  hidram  air  yang  dapat  dikeluarkanpun  pada  setiap pembukaan yangsemakin sedikit.
Gambar 4.1 Grafik jumlah pembukaan katup pada ketinggian output pompa
Gambar 4.2 Grafik debit tiap pembukaan katup pada ketinggian output pompa
Efisiensi pompa hidram dapat dihitung berdasarkan table 3.1 dengan mengunakan rumus yang telah disajikan pada tinjauan pustaka dan didapat seperti gambar 4.3 dibawah ini.
70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 Juml ah b u ka an k atu p (k al i) Ketinggian output (m) - 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 De b it (cm 3 ) Ketinggian output (m)
Gambar 4.3 Grafik efisiensi pompa hidram
Dari gambar grafik 4.3 tersebut diatas dapat dilihat bahwa untuk pompa hidram dengan diameter  inlet    ¾  inch  dan  diameter  outlet  ½  inch  serta  sudut  kemiringan  jatuh  15 0 pada ketinggian  outlet  5  m  efisiensi  pompa  dapat  mencapai  3  %,  untuk  ketinggian  4  m  efisiensi 12,16 % dan untuk ketinngian 5 m mencapai 32,03 %.

## KESIMPULAN
1. Pompa  hidram  dengan  diameter  inlet  ¾  inch  dan  sudut  kemiringan  15 o masih  dapat digunakan (menghasilkan air).
2. Makin  tinggi  letak  pengeluaran  dari  pompa  hidram  efisiensi  akan  turun  yaitu  untuk ketinggian  3  m  efisiensinya  32,03  %,  untuk  4  m  12,16  %  sedangkan  ketinggian  5  m mempunyai efisiensi 3 %.

## DAFTAR PUSTAKA
Hanafie, J., 1979, Teknologi Pompa Hidraulik Ram, Institut Teknologi Bandung,   Bandung. Soedjiono,  1982,  Teknologi  Pompa  Hidraulik  Ram,  hal.  2  –  7,  Universitas        Diponegoro,
Semarang.
Suryo,  D.,  2013,  Rancang  Bangun  Pompa  Hidraulik  Ram  (Hidram),  Universitas  Sumatera Utara, Medan.
Suroso; Priyantoro, D. dan Krisandy,Y., 2012, Pembuatan dan Karakterisasi Pompa Hidrolik pada  Ketinggian  Sumber  1,6  meter,  hal.  273,  Sekolah  Tinggi  Teknologi  Nuklir  - Batan & PT APB Batan, Yogyakarta.
0 5 10 15 20 25 30 35 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 Ef isi e n si (%) Ketinggian output (m)
Widarto, L. dan Sudarto, 1997, Membuat Pompa Hidram, hal. 9 – 13, Kanisius, Yogyakarta. http://www.lifewater.org/resources/rws4/rws4d5.html, diunduh pada tanggal 01 Juli 2015
______________________________
PENULIS:
1. MURNI
2. INDARTONO
3. WIJI.MANGESTIYONO
4. ALAYA FAHJU
5. UJI PURNOMO
Jurusan Teknik Mesin Program Diploma, Fakultas TeknikUniversitas Diponegoro Semarang Jl. Prof Sudarto SH, Pedalangan Tembalang, Semarang 50239
Email: mochmurni@yahoo.com