Jafri, dkk./ ROTASI, Vol. 23  No. 1  (Januari 2021) Hal. 6-12

## Pengaruh Diameter Katup Pengantar Dan Tinggi Angkat Terhadap Efisiensi Pompa Hidram 3 Inci
Muhamad Jafri a, *, Nurhayati b *, Dedy Isman Rimas c a,b,c Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknik, Univeristas Nusa Cendana
Jl. Adisucipto, Penfui Kupang-NTT *E-mail: muhamad_jafri@staf.undana.ac.id

## Abstract
This study aims to analyze the effect of valve diameter and delivery head on hydram pump. The method used is experiment on specimens, and analysis using mathematical equations in hydram pump theory. The data measured are the flow of water in, discharge of waste water, and discharge of water out. The independent  variables  in  this  study  were  the  diameter  of  the  introductory  valve,  namely  2.0  inches, 2.25 inches, 2.50 inches, 2.75 inches, and delivery head, namely 3 m, 5 m, 7 m. Furthermore, analysis of  the  head  loss  and  the  efficiency  of  the  D'Aubuisson  hydram  pump  was  carried  out.  The  results showed that the diameter of the delivery valve and the delivery head had an effect on the effect of the hydram  pump.  The  highest  hydram  pump  occurs  at  a  delivery  valve  diameter  of  2.5  inches  and  a delivery head of 5 m at 55.21%. While the lowest occurred at a delivery head of 3 m and a diameter of 2.0 inch delivery valve at 13.75%.
Keywords: hydram pump, delivery valve diameter, delivery head

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menganalisis  pengaruh  diameter  katup  pengantar  dan  tinggi  angkat terhadap efisiensi pompa hidram. Metode yang digunakan adalah eksperimen terhadap spesimen, dan di  analisis  menggunakan  persamaan  matematis  dalam  teori  pompa  hidram.  Data-data  yang  diukur adalah  debit  air  masuk,  debit  air  limbah,  serta  debit  air  keluar.  Variabel  bebas  dalam  penelitian  ini adalah diameter katup pengantar yaitu 2.0 inci, 2.25 inci, 2.50 inci, 2.75 inci, dan tinggi angkat yaitu 3 m, 5 m, 7 m. Selanjutnya dilakukan analisis head loss dan efisiensi D’Aubuisson pompa hidram. Hasil penelitian  menunjukan  bahwa  diameter  katup  pengantar  dan  tinggi  angkat  berpengaruh  terhadap efisiensi  pompa  hidram.  Efisiensi  pompa  hidram  tertinggi  terjadi  pada  diameter  katup  pengantar  2.5 inci  dan  tinggi  angkat  5  m  sebesar  55.21  %.  Sedangkan  terendah  terjadi  pada  tinggi  angkat  3  m  dan diameter katup pengantar 2.0 inci sebesar 13.75 %.
Kata kunci: pompa hidram, diameter katup pengantar, tinggi angkat

## 1. Pendahuluan
Pompa  merupakan  salah  satu  alat  yang  digunakan  untuk  menaikkan,  memindahkan,  atau  mengkompresi  cairan. Pompa sentrifugal sejauh ini merupakan jenis pompa yang paling umum digunakan [1]. Pompa sentrifuga, kebanyakan energi  penggeraknya  adalah  motor  listrik  ataupun  motor  Diesel.  Namun,  fakta  menunjukkan  masih  banyak  daerah  di Indonesia khususnya daerah terpencil tidak  memiliki akses listrik untuk  mengoperasikan pompa [2, 3] . Sehingga sulit untuk  pangadaan  air  bersih  dan  keperluan  pertanian. Salah  satu  solusi  yang  dapat  diambil  adalah  membuat  dan mengaplikasikan sebuah teknologi pompa tanpa menggunakan tenaga diesel atau listrik, yaitu pompa hidram. Pompa  hidram  yang  disingkat  dari  kata  hidrolik  ram  berasal  dari  kata  hidro  yang  berarti  air  (cairan),  ram  yang berarti  hantaman,  pukulan  atau  tekanan  [4].  Penggunaan  pompa  hidram  memiliki  banyak  keuntungan  dibandingkan penggunaan pompa jenis lain yaitu tidak membutuhkan bahan bakar minyak (bensin atau solar), bentuknya sederhana, cara pemeliharaannya  mudah, pembuatannya tidak  membutuhkan  keterampilan  khusus serta dapat bekerja 24 jam per hari.
Sejak 1980-an kontribusi penelitian telah diusulkan untuk mengoptimalkan efisiensinya melalui beberapa modifikasi [5]. Pada akhir abad 20, penggunaan pompa hidram kembali digalakkan lagi, karena kebutuhan pembangunan teknologi di negara-negara berkembang, dan juga karena isu konservasi energi dalam mengembangkan perlindungan ozon.
Gambar  1  menunjukan  komponen  dari  pompa  hidram  antara  lain: badan  pompa , katup  limbah , katup  pengantar , katup snifter, dan ruang udara [6].
Gambar 1. Komponen pompa [1]
Pompa  hidram  bekerja  dengan  melipatgandakan  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  katup limbah dan katup pengantar yang terbuka dan tertutup secara bergantian, tekanan dinamik diteruskan ke dalam tabung udara yang berfungsi sebagai kompresor, yang mampu mengangkat air dalam pipa penghantar.
Delivery  head atau  tinggi  angkat  adalah  jarak  verikal  antara  posisi  pompa  terhadap  titik  dimana  tujuan  air dipompakan. Kapasitas pemompaan pompa hidram tergantung pada ukuran dan aliran pasokan air serta tinggi pengantar (tinggi  angkat).  Biasanya,  sekitar  sepuluh  persen  dari  air  yang  dipompakan  akan  bergerak  ke  atas  melalaui  pipa pengantar, dan akan menurun seiring dengan bertambahnya tinggi angkat [8].
Pompa  hidram  merupakan  unit  sederhana  secara  struktural  yang  terdiri  dari  dua  bagian  yang  bergerak  yaitu  katup impuls (limbah katup) dan katup pengiriman (katup pengantar). Unit ini juga terdiri dari ruang udara dan katup udara [7] . Selain pasokan air dan tinggi angkat, efektivitas kinerja dari pompa hidram juga di pengaruhi, tinggi jatuh, diameter pipa, jenis pipa, karakteristik katub limbah, serta katup pengantar.
Katup pengantar adalah sebuah katup satu arah yang berfungsi untuk menghantarkan air dari badan pompa hidram menuju tabung udara untuk selanjutnya dinaikkan menuju tangki penampungan. Katup  tersebut harus dibuat satu arah agar  air  yang  telah  masuk  ke  dalam  tabung  udara  tidak  dapat  kembali  lagi  ke  dalam  badan  hidram.  Katup  pengantar harus mempunyai lubang yang besar sehingga memungkinkan air yang dipompa memasuki ruang udara tanpa hambatan pada aliran [9].
Tujuan  yang    ingin  dicapai  adalah  untuk  mengetahuai  peningkatan  efisiensi  pompa  hidram  3  inci  dengan  analisis pengaruh diameter katup limbah dan tinggi angkat. Sebelumnya [1] melakukan penelitian analisis pengaruh waste valve dan  diameter  delivery  valve  terhadap  efisiensi  pada  pompa  hidram  3  inci  dengan  tinggi  angkat  10  m.  Hasil menunjukkan  bahwa  diameter  katup  limbah  dan  katup  pengantar  sangat  mempengaruhi  efisiensi  pompa  hidram. Efisiensi  D'Aubuisson  tertinggi  efisiensi  67,66%  dengan  diameter  katup  limbah  2,75  inci  dan  variasi  katup  limbah Diameter  2,75  inci  dan  diameter  katup  pengiriman  2,2  inci.  Efisiensi  terendah  adalah  36,14%  dengan  katup  limbah diameter 2,25 inci dan diameter katup pengiriman 0,6 inci.

## 2. Material dan Metode Penelitian
Peralatan yang digunakan pada pengujian adalah pompa hidram berukuran 3 inci, flowmeter untuk mengukur debit air masuk (Q i ), debit limbah (Q w ) serta debit pemompaan (Q o ), stop watch untuk mengukur lamanya pengambilan data setiap  sampel,  kunci  pipa  untuk  membuka  dan  mengunci  sambungan  pipa,  g lobal  position  system ( GPS )  untuk mengukur variasi tinggi angkat.
Variabel  tetap  dalam  penelitian  ini  adalah  ukuran  pompa  hidram  yaitu  3  inci,  diameter  pipa  masuk  3  inci,  tinggi jatuh 1 m, panjang langkah 3 cm, diameter katup limbah 2.5 inci, massa katup limbah 2.5 kg, volume tabung 10 liter, dan diameter pipa keluar 1 inci. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah diameter katup pengantar yaitu 2.0 inci, 2.25 inci,  2.5  inci,  2.75  inci  dan  tinggi  angkat  3.0  m,  5.0  m  dan  7.0  m.  Sedangkan  variabel  terikatnya  adalah  debit  dan efisiensi pompa hidram.
(a)

## (b)
Gambar 2. Variabel penelitian, (a) tinggi angkat, (b) diameter katup pengantar
Langkah-langkah  pengujian  yang  diterapkan  dalam  penelitian  ini  dapat  diuraikan  sebagai  berikut;  pertama-tama adalah  melakukan instalasi pompa  hidram 3 inchi,  yang dimulai dari  memasang reservoir penampung, pompa pengisi reservoir pengarah, reservoir pengarah, pipa isap, alat ukur flowmeter , pompa hidram 3  inci, bak limbah, alat ukur debit aliran pada katup limbah, pipa pengantar 1 inci, alat ukur debit aliran keluar. Untuk pengujian pertama sampel dari dua variable  bebas  yang  dipasang  adalah  katup  pengantar  berdiameter  2.0  inci  dan  tinggi  angkat  7  m.  Selanjutnya menjalankan pompa dengan cara membuka stop kran pada pipa isap, dan sacara bersamaan pompa reservoir pengarah dihidupkan untuk  menjaga level air dalam reservoir pengarah. Pada saat pompa berjalan normal dilakukan pencatatan debit aliran air pada pipa isap Q i , debit air limbah Q w , dan debit air keluar Q o dalam rentangan  waktu 30 detik secara bersamaan. Setelah mencatat ketiga data debit aliran, pompa dimatikan dengan cara menutup stop caran pada pipa isap. Menset ulang pompa yaitu katup pengantar berdiameter 2.0 inci diganti dengan katup pengantar berdiameter 2.25 inci untuk  tinggi  angkat  yang  sama.  Proses  yang  sama  untuk  katup  pengantar  berdiameter  2.50  inci,  dan  2.75  inci,  serta untuk variabel tinggi angkat 5 m dan 3 m.

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Hasil
Hasil  pengukuran  debit  aliran  masuk  (Q i ),  debit  aliran  yang  keluar  melalui  katup  limbah  (Q w ),  dan  debit  aliran keluar melalui pipa pengantar (Q o ), dapat dilihat pada Tabel 1. berikut ini.
Jafri, dkk./ ROTASI, Vol. 23  No. 1  (Januari 2021) Hal. 6-12
Tabel 1. Data-data hasil pengujian
Hd (m) D o (inci) Q i (m 3 /s) Q w (m 3 /s) Q o (m 3 /s) 3.0 2.00 0.001509 0.001442 0.000068 3.0 2.25 0.001740 0.001633 0.000107 3.0 2.50 0.001500 0.001300 0.000200 3.0 2.75 0.001455 0.001218 0.000237 5.0 2.00 0.001560 0.001480 0.000080 5.0 2.25 0.001638 0.001522 0.000116 5.0 2.50 0.001533 0.001367 0.000167 5.0 2.75 0.001586 0.001414 0.000171 7.0 2.00 0.001617 0.001558 0.000059 7.0 2.25 0.001945 0.001885 0.000060 7.0 2.50 0.001607 0.001506 0.000101 7.0 2.75 0.001588 0.001483 0.000104
Data-data pada Tabel 1. Dibuat dalam bentuk grafik untuk memudahkan pembahasan.
Gambar 3. Grafik hubungan antara debit aliran yang keluar melalui katup limbah dan diameter katup pengantar untuk setiap tinggi angkat
Gambar 4. Grafik hubungan antara debit aliran pemompaan dan diameter katup pengantar untuk setiap tinggi angkat
Grafik  pada  Gambar  3.  menunjukkan  bahwa  debit  limbah  yang  terbesar  terjadi  pada  tinggi  angkat  7  meter  dan diameter katup pengantar 2.25 inci, sedangkan debit limbah yang terkecil terjadi pada tinggi angkat 3 m dan diameter katup pengantar 2.75 inci. Grafik pada Gambar 4. menunjukkan bahwa debit pengantar yang terbesar terjadi pada tinggi angkat 3 meter dan diameter katup pengantar 2.75 inci. Sedangkan debit pengantar terkecil terjadi pada tinggi angkat 7 m, dan diameter katup pengantar 2.0 inci.
Jafri, dkk./ ROTASI, Vol. 23  No. 1  (Januari 2021) Hal. 6-12

## 3.2 Analisis Data
Data  debit  aliran  masuk  (Q i ),  debit  aliran  yang  keluar  melalui  katup  limbah  (Q w ),  debit  aliran  keluar  melalui  pipa pengantar (Q o ), serta data variabel tetap, digunakan untuk analisis head loss efektif dan efisiensi pompa. Hasil analisis ditunjukkan pada Tabel 2. berikut.
Tabel 2. Hasil analisis head loss dan efisiensi
Hd (m) D o (inci) Q w (m 3 /s) Q o (m 3 /s) H ef,in· (m) H ef,out· (m) ƞD (%) 3 2 0.001442 0.000068 0.9759 2.9879 13.75 3 2.25 0.001633 0.000107 0.9680 2.9700 18.81 3 2.5 0.001300 0.000200 0.9762 2.8946 39.53 3 2.75 0.001218 0.000237 0.9776 2.8524 47.46 5 2 0.00148 0.000080 0.9743 4.9811 26.22 5 2.25 0.001522 0.000116 0.9717 4.9603 36.19 5 2.5 0.001367 0.000167 0.9683 4.9181 55.21 5 2.75 0.001414 0.000171 0.9734 4.9135 54.55 7 2 0.001558 0.000059 0.9724 6.9884 26.17 7 2.25 0.001885 0.000060 0.9600 6.9881 22.19 7 2.5 0.001506 0.000101 0.9727 6.9660 44.87 7 2.75 0.001483 0.000104 0.9734 6.9634 47.06
Untuk  memudahkan  dalam  membahas  hasil  analisis  data  penelitian,  perlu  dibuat  dalam  bentuk  grafik  hubungan antara variabel bebas dan variabel tetap seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Gambar 5. Grafik hubungan antara tinggi angkat dan efisiensi pompa hidram untuk setiap variasi diameter katup pengantar

## 3.3 Pembahasan
Grafik  pada  Gambar  5.  menunjukkan  bahwa  tinggi  angkat  berpengaruh  terhadap  efisiensi  pompa  hidram.  Pada tinggi angkat 3 m, efisiensi pompa berada kisaran 13.75 % − 47.46 %. Terjadi peningkatan ketika tinggi angkat dibuat menjadi 5 m. Pada tinggi angkat 5 m, efisiensi pompa hidram berada pada kisaran 26.22 %  − 54.55 %. Namun terjadi penurun efisiensi pada saat tinggi angkat dibuat  menjadi 7  m. Efisinsi pomoa hidram  pada tinggi angkat 7  m, berada pada  kisran  26.17  %  -  47.06  %.  Hasil  ini  menjelaskan  bahwa  tinggi  angkat  berpengaruh  terhadap  efisiensi  pompa hidram. Hasil ini berbeda dengan hasil penelitian sebelumnya [10], menyatakan bahwa semakin tinggi head tekan maka performansi pompa baik debit pemompaan, daya output, dan efisiensinya semakin kecil.  Perbedaan ini sesungguhnya didasari  pada  penetapan  beberapa  variabel  seperti  ukuran  pompa  hidram  ukuran  3  inchi,  diameter  pipa  masuk  3  inci, tinggi jatuh 1 m, panjang langkah 3 cm, diameter katup limbah 2.5 inci, massa katup limbah 2.5 kg, volume tabung 10 liter, dan diameter pipa keluar 1 inci.
Gambar 6. Grafik hubungan antara diameter katup pengantar dan efisiensi pompa hidram untuk setiap variasi tinggi angkat
Grafik  pada  Gambar  6.  menunjukkan  bahwa  diameter  katup  pengantar  berpengaruh  terhadap  efisiensi  pompa hidram.  Semakin  besar  diameter  katup  pengantar  semakin  besar  efisien  pompa  hidram.  Hasil  ini  didukung  oleh penelitian  sebelumnya  [11,  1],  bahwa  luas  total  lubang  katup  hantar  yang  mewakili  diameter  katup  pengantar mempengaruhi  nilai  efisiensi  pompa  hidram,  semakin  kecil  nilai  luas  total  lubang  semakin  kecil  nilai  efisiensi pemompaan.  Dengan  menggunakan  persamaan  efisiensi  D’Aubuisson  efisiensi  pompa  hidram  tertinggi  terjadi  pada diameter  katup  pengantar  2.75  inci  yaitu  sebesar  55.21%.  Sedangkan  efisiensi  terendah  terjadi  pada  diameter  katup pengantar 2.0 inci yaitu sebesar 13.75 %.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  analisis  data  dan  pembahasan  dapat  disimpulkan  bahwa  diameter  katup  pengantar  dan  tinggi angkat berpengaruh terhadap debit air yang keluar melalui katup limbah, debit air yang keluar melalui pipa pengantar juga  efisiensi  pompa  hidram.  Efisien  pompa  hidram  tertinggi  dalam  pengujian  ini  terjadi  pada diameter  katup  limbah 2.5  inci  dan  tinggi  angkat  5  m.  Sehingga  ukuran-ukuran  inilah  yang  direkomendasikan  kepada  industri  manfaktur pembuatan pompa hidram.

## Daftar Pustaka
[1] Jafri,  M.,  Bale,  J.S.,  Thei,  A.R.,  2020, “Experimental  Study  of  Waste  Valves  and  Delivery  Valves  Diameter Effect  on  the  Efficiency  of  3-Inch  Hydraulic  Ram  Pumps,” International  Journal  of  Fluid  Machinery  and Systems, 13(3): 615−622.
[2] Jafri,
M.,
Gusnawati,
Banamtuan, A., 2016, “Analisa Beda Tinggi Katup dan Variasi Diameter Pipa Inlet Terhadap Unjuk Kerja Pompa Hidram Ukuran Dua Inchi,” LJTMU , 3(1): 71−76.
[3] Jafri,  M.,  Sanusi,  A.,  2019, “Analysis  Effect  of  Supply  Head  and  Delivery  Pipe  Length  toward  the  Efficiency Hydraulic Ram 3 Inches,” International Research Journal of Advanced Engineering and Science, 4(2): 263−266.
[4] Kahar, K., 2017, “Pengaruh Jumlah Katup Hisap dan Katup Buang Terhadap Kinerja Pompa Hidram,” Jurnal Pertanian Terpadu, 5(2): 92−103.
[5] Hussin,  N.S.M.,  Gamil,  S.A.,  Amin,  N.A.M.,  Safar,  M.J.A.,  Majid,  M.S.A.,  Kazim,  M.N.F.M.,  Nasir,  N.F.M., 2017, “Design and Analysis of Hydraulic Ram Water Pumping System,” Journal of Physics: Conference Series, 908: 012052.
[6] Diwan,  P.,  Patel,  A.,  Sahu,  L.,  2016. “Design  and  Fabrication of  Hydraulic Ram  with Methods  of  Improving Efficiency,” International Journal of Current Engineering and Scientific Research (IJCESR), 3(4): 5−13.
[7] Balgde, R.D., 2015, “Designing of Hydraulic Ram Pump,” International Journal of Engineering and Computer Science 4(5):  11966−11971.
[8] Inthachot, M., Saehaeng, S., Max, J.F.J., Muller, J., Spreer, W., 2015, “Hydraulic Ram Pumps for Irrigation in Northern Thailand,” Agriculture and Agricultural Science Procedia, 5: 107−114.
[9] Hanafie,  J.,  Longh.  H.D.,  1979, “Teknologi  Pompa  Hidraolik  Ram:  Buku  Petunjuk  Untuk  Pembuatan  dan Pemasangan,” PTP-ITB Ganesha, Bandung.
[10] Suarda, M., Suarnadwipa, N., 2013, “Perancangan dan Pengujian Katup Membran Pada Katup Tekan Pompa Hydram,” Jurnal Mechanical, 4(1).
[11] Wihadi,  R.B.D.,  2013, “Studi Pengaruh Luasan Total Lubang Katup ,” Proceeding  Seminar  Nasional  Tahunan Teknik Mesin XII (SNTTM XII), (Oktober 2013): 426−431.