## PENGARUH JARAK KATUP LIMBAH DENGAN KATUP PENGHANTAR TERHADAP EFISIENSI HIDRAM

## Gibran Rausyanfikri Mulyadi, I Gede Eka Lesmana, Rovida Camalia Hartantrie
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasila E-mail: gibranrm86@gmail.com
Abstrak-- Masyarakat  yang  belum  terjangkau  listrik  akan  kesulitan  dalam  memperoleh  air  bersih  dan harus menempuh perjalanan yang jauh . Sumber air ini bisa berada pada daerah dataran tinggi maupun rendah, jika pemukiman penduduk berada di bawah sumber air tentunya bukan masalah. Bagaimana jika, sumber air tersebut berada jauh dibawah permukaan rumah penduduk hal ini memerlukan alat yang berguna untuk menyalurkan air agar bisa di dapatkan dengan mudah oleh penduduk. Oleh karena itu, dibutuhkanlah  sebuah  pompa  air,  namun  karena  suplai  listrik  yang  belum  tentu  tersedia  maka dibutuhkanlah  pompa  tanpa  energi  listrik  melainkan  menggunakan  energi  air  tersebut  yaitu  pompa hidraulik ram (Hidram). Penelitian ini dilakukan untuk  mengetahui efisiensi unjuk kerja pompa hidrolik ram dengan variasi Jarak antara katup limbah dengan katup penghantar dan Metode penelitian melalui perancangan  pompa  hidram  dengan  pengamatan  pengaruh  jarak  katup  limbah  dengan  katup penghantar  (215  mm,  230  mm  dan  245  mm).  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  efisiensi  tertinggi pompa  hidram  adalah  2,88  %  menurut  efisiensi  D’Aubuission  dan  1,15  %  menurut  efisiensi  Rankine pada jarak katup limbah dengan katup penghantar pada jarak 245 mm. Faktor Jarak antara katup limbah dengan katup penghantar berpengaruh terhadap debit pemompaan, debit buang, dan efisiensi pompa hidram.
Kata kunci : Pompa hidram, pipa masuk, katub buang, dan efisiensi
Abstract-- Communities that have not reached the electricity will have difficulty in obtaining clean water and have to travel far. This water source can be in the highlands and lowlands, if the settlement is under the  water  source  is  certainly  not a problem. What  if,  the  water  source  is far  below  the surface  of the resident's house this requires a useful tool to channel water to be easily obtained by residents. Therefore, it is needed a water pump, but because of  the electricity  supply that is not necessarily available then needed a pump without electric energy but using the water energy is the hydraulic pump ram (Hydram). This research was conducted to know the efficiency of hydraulic pump ram performance with variation of distance between the valve of the waste with the conductive valve and the research method through design  of  hydram  pump  with  observation  of  the  influence  of  the  valve  distance  of  the  waste  with  the delivery valve (215 mm, 230 mm and 245 mm). The results showed that the highest efficiency of hydra pumps was 2.88% according to D'Aubuission efficiency and 1.15% according to Rankine efficiency at the distance of the effluent valve with the delivery valve at a distance of 245 mm. Factor The distance between the effluent valve and the delivery valve affects the discharge of pumping, discharge, and hydra pump efficiency.
Keywords: Hydram pump, inlet pipe, exhaust valve, and efficiency

## 1.  PENDAHULUAN
Air  merupakan  sumber  kehidupan  bagi  setiap makhluk.  Khususnya  dalam  hal  ini  adalah manusia  ,  dimana  air  ini  sangat  dibutuhkan  baik diperkotaan  maupun  dipedesaan.  Masyarakat yang belum terjangkau listrik akan kesulitan dalam memperoleh  air  bersih  dan  harus  menempuh perjalanan yang jauh . Sumber air ini bisa berada pada daerah dataran tinggi maupun rendah , jika pemukiman  penduduk  berada  di  bawah  sumber air  tentunya  bukan  masalah.  Bagaimana  jika, sumber  air  tersebut  berada  di  jauh  dibawah permukaan  penduduk  hal  ini  memerlukan  alat yang berguna untuk menyalurkan air agar bisa di dapatkan  dengan  mudah  oleh  penduduk  .  Oleh karena itu maka dibutuhkanlah sebuah pompa air ,  namun  karena  suplai  listrik  yang  belum  tentu tersedia maka dibutuhkanlah pompa tanpa energi
listrik melainkan menggunakan energi air tersebut yaitu pompa hidraulik ram  (Hidram) [2].
Dimana  pompa  hidram  adalah  salah  satu  alat yang digunakan untuk mengangkat air dari suatu tempat  yang  lebih  rendah  ke  tempat  yang  lebih tinggi  dengan  memanfaatkan  energy  potensial sumber  air  yang  akan  dialirkan.  Pompa  hidram mengalirkan air secara kontinyu dengan menggunakan  energi  potensial  sumber  air  yang akan  dialirkan  sebagai  daya  penggerak  tanpa menggunakan sumber energi luar [2].
Beberapa penelitian yang dilakukan terhadap hidram guna menemukan efisiensi terbesar yaitu “Rancang Bangun  Dan  Uji  Eksperimental Pengaruh  Variasi  Panjang Driven  Pipe Dan Diameter Air  chamber terhadap  Efisiensi  Pompa Hidram” , “Rancang Bangun Pompa Hidram Dan Pengujian Pengaruh Variasi Tinggi Tabung Udara Dan  Panjang  Pipa  Pemasukan  Terhadap  Unjuk
Kerja Pompa Hidram”, “Pengaruh Variasi Panjang Pipa Masuk ( Drive Pipe ) Dan Beban Katup Buang ( Waste  Valve )  Terhadap  Efisiensi  Pompa Hidram”, “Pengaruh Diameter Tabung Udara Dan Jarak  Lubang  Pipa  Tekan  Dengan  Katup Pengantar  Terhadap  Efisiensi  Pompa  Hidram” dan “Pengaruh Diameter Membran Pada  Pompa Hidram  Terhadap  Tekanan  Yang  Terjadi  Pada Pipa  Buang  Jenis  Pvc  “    dimana  masih  banyak bagian dari pompa hidram yang perlu diteliti guna mendapatkan  hasil  terbaik.  Oleh  karena  itu, penulis  melakukan  penelitian  tentang  “Pengaruh Jarak  Katup  Limbah  Dengan  Katup  Penghantar Terhadap  Efisiensi  Hidram”.  Dalam  proses menganalisis  efisiensi  dari  pompa  hidram  maka jarak  antara  katup  limbah  dan  katup  penghantar yang akan diteliti memiliki jarak 215 mm, 230 mm, dan 245 mm.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui  Pengaruh  Jarak  Katup  Limbah Dengan  Katup  Penghantar  Terhadap  Efisiensi Hidram.

## 2.  TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Prinsip Kerja Pompa Hidrolik Ram
Prinsip kerja pompa hidraulik ram adalah melipat gandakan  kekuatan  pukulan  air  pada  rumah pompa, sehingga terjadi perubahan energi kinetic menjadi  tekanan  dinamik  yang  mengakibatkan terjadinya  palu  air  (water  hammer)  dan  terjadi tekanan  tinggi  di  dalam  pompa.  Water  hammer adalah  hentakan  tekanan  atau  gelombang  air yang  disebabkan  oleh  energi  kinetik  air  dalam gerakannya  ketika  tenaga  air  ini  dihentikan  atau arahnya  dirubah  secara  tiba-tiba.  Tekanan dinamik  diteruskan  ke  dalam  tabung  udara  yang berfungsi  sebagai  penguat  tekanan  air  dan memaksa air naik ke pipa penghantar [3].
2.2 Perhitungan
1.  Kenaikan head tekanan [1]
∆ = (
)
Dimana:
∆ = kenaikan head tekanan (m)
= Kecepatan aliran air dalam pipa sebelum valve menutup (m/s)
= kecepatan aliran air didalam pipa sesudah valve menutup (m/s)
=  Kecepatan  gelombang  suara  didalam  air (m/s)
g     = percepatan gravitasi (m/s 2 )
2.  Tekanan  kejut pada palu air ( pressure shock )
[1] = ∙ ∙
Dimana: P s = pressure shock (N/m 3 ) = kecepatan aliran masuk (m/s)
= kecepatan aliran balik (m/s) = massa jenis air (kg/m 3 )
3.  Kecepatan aliran balik [1]
=
Dimana: = kecepatan aliran balik (m/s) = modulus bulk air  (GN/m 2 )
= massa jenis air (kg/m 3 )
4.  Efisiensi D’Aubuission [1] = ∙ ( ∙ ) ∙ 100%
Keterangan: η = efisiensi hidram D’Aubuisson (%)
= debit hasil (m 3 /s) = debit buang (m 3 /s) = head keluar (m) = head masuk (m)
5.  Efisiensi menurut Rankine [4]
= ∙( ) ( ∙ ) ∙ 100%
Keterangan: = efisiensi hidram menurut Rankine (%) = debit hasil (m 3 /s) = debit buang (m 3 /s) = head keluar (m) = head masuk (m)

## 3.  METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Mesin  Fakultas  Teknik  Universitas  Pancasila. Variabel dalam penelitian ini adalah: a.  Variabel Bebas
 Diameter katup limbah 2 inch dan 2.5 inch
 Variasi  jarak  antara  katup  limbah  dengan katup penghantar yaitu: 215 mm, 230 mm dan 245 mm
b.  Variabel terikat
 Debit pemompaan (q)
 Debit buang (Q)
 Jumlah ketukan katup buang (N)
 Efisiensi pompa hidram (η)

## 3.1 Skema Pompa Hidram
Gambar 1 Skema Penelitian Pompa Hidram Keterangan gambar:
1. Drum air
2.  Pipa Masuk ( Drive Pipe)
3.  Badan Hidram
4.  Tabung udara
5.  Katup Buang ( Waste Valve ) 6.  Pipa Penghantar ( Delivery Pipe)

## Gambar 3.1 Skema Pompa Hidram

## 3.2 Diagram Alir Penelitian

## Gambar 3.2 diagram alir penelitian

## 4.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  penelitian  diperoleh  data  dan  dapat dibuat grafik sebagai berikut:
1.  Pengaruh  jarak  katup  limbah  dan  katup penghantar terhadap debit pemompaan
Tabel 4.1 Debit Pemompaan Katup limbah Jarak antara katup (mm) Debit pemompaan (m 3 /s) 1,5 inch 215 0,000107 230 0,000113 245 0,000114 2,5 inch 215 0,0000602 230 0,0000534 245 0,0000463
Gambar 4.1 Grafik Debit Pemompaan Dari grafik debit pemompaan diatas didapatkan  debit  optimum  pada  ukuran  katup limbah  berdiameter  1,5  inch  dan  jarak  antara katup  limbah  dengan  katup  penghantar  245  mm yaitu  0,000114  m 3 /s  sedangkan  debit  minimum terdapat  pada  ukuran  katup  limbah  diameter  2,5 inch dan jarak antara katup limbah dengan katup penghantar 245 mm yaitu 0,0000463 m 3 /s.
2.  Pengaruh  jarak  katup  limbah  dan  katup penghantar terhadap debit air terbuang
Tabel 4.2 Debit Katup Limbah Katup limbah Jarak antara katup (mm) Debit katup limbah (m 3 /s) 1,5 inch 215 0,006493 230 0,006487 245 0,006486 2,5 inch 215 0,0065398 230 0,0065466 245 0,0065537
Gambar 4.2 grafik debit katup limbah
Dari  grafik  debit  katup  limbah  diatas didapatkan  debit  katup  limbah  terbanyak  pada ukuran katup limbah diameter 2,5 inch dan jarak antara  katup  limbah  dengan  katup  penghantar 245 mm sedangkan debit katup limbah minimum
0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.0001 0.00012 215 230 245 Deb it Pemo mp aa n (m 3 /s ) Jarak Antara Katup (mm) Pengaruh Jarak Antara Katup Limbah Dengan Katup Penghantar Terhadap Debit Pemompaan 1.5 inch 2.5 inch 0.00645 0.0065 0.00655 0.0066 215 230 245 Deb it Katu p L im b ah (m 3 /s ) Jarak Antara Katup (mm) Pengaruh Jarak Antara Katup Limbah Dengan Katup Penghantar Terhadap Debit Katup Limbah 1.5 inch 2.5 inch
terdapat  pada  ukuran  katup  limbah  diameter  1,5 inch dan jarak antara katup limbah dengan katup penghantar 245 mm.
3.  Pengaruh  jarak  katup  limbah  dan  katup penghantar  terhadap  jumlah  ketukan  katup buang
Tabel 4.3 Jumlah Ketukan Katup limbah Jarak antara katup (mm) Jumlah ketukan (ketukan) 1,5 inch 215 27 230 27 245 21,5 2,5 inch 215 40,5 230 42,5 245 58,5
Gambar 4.3 Grafik Jumlah Ketukan Palu Air
Dari  grafik  jumlah  ketukan  palu  air  diatas didapatkan jumlah ketukan optimum pada ukuran katup  limbah  diameter  2,5  inch  dan  jarak  antara katup  limbah  dengan  katup  penghantar  245  mm yaitu  58,4  ketukan  sedangkan  jumlah  ketukan minimum  terdapat  pada  ukuran  katup  limbah diameter  1.5  inch  dan  jarak  antara  katup  limbah dengan  katup  penghantar  245  mm  yaitu  21,5 ketukan.
4.  Hubungan  jarak  katup  limbah  dan  katup penghantar terhadap efisiensi D’Aubussion
Tabel 4.4 Efisiensi D’aubuission Katup limbah Jarak Antara katup (mm) Efisiensi D’aubuission (%) 1,5 inch 215 2,7 230 2,85 245 2,88 2,5 inch 215 1,52 230 1,34 245 1,17
Gambar 4.4 Grafik Efisiensi D’Aubuission
Dari  grafik  efisiensi  d’aubussion  diatas didapatkan efisiensi pompa d’aubussion tertinggi terdapat  pada  ukuran  katup  limbah  berdiameter 1,5  inch  dan  jarak  antara  katup  limbah  dengan katup  penghantar  245  mm  yaitu  2,88  % sedangkan efisiensi pompa d’aubussion minimum terdapat  pada  ukuran  katup  limbah  berdiameter 2,5  inch  dan  jarak  antara  katup  limbah  dengan katup penghantar 245 mm yaitu 1,17%.
5.  Hubungan  jarak  katup  limbah  dan  katup penghantar terhadap efisiensi rankine

## Tabel 4.5 Efisiensi Rankine
Katup limbah Jarak antara katup (mm) Efisiensi rankine (%) 1,5 inch 215 1,08 230 1,14 245 1,15 2,5 inch 215 0,61 230 0,54
245 0,47 Gambar 4.5 Efisiensi Rankine 0 20 40 60 80 100 215 230 245 Jum lah Ketu kan Jarak Antara Katup (mm) Pengaruh Jarak Antara Katup Limbah
Dengan Katup Penghantar Terhadap Jumlah Ketukan
2.5 inch 1.5 inch 0 1 2 3 4 215 230 245 E fisi ens i d'aubuss io n (% ) Jarak Antara Katup (mm) Pengaruh Jarak Antara Katup Limbah Dengan Katup Penghantar Terhadap Efisiensi D'aubuission 1.5 inch 2.5 inch 0 0.5 1 1.5 215 230 245 Efi sie n si R a n kine (%) Jarak Antara Katup (mm) Pengaruh Jarak Antara Katup Limbah Dengan Katup Penghantar Terhadap Efisiensi Rankine 1.5 inch 2,5 inch
Dari  grafik  efisiensi  rankine  diatas  didapatkan efisiensi  hidram  optimum  terdapat  pada  ukuran katup  limbah  berdiameter  1,5  inch  dan  jarak antara  katup  limbah  dengan  katup  penghantar 245 mm yaitu 1,15 % sedangkan efisiensi hidram minimum  terdapat  pada  ukuran  katup  limbah berdiameter  2,5  inch  dan  jarak  antara  katup limbah  dengan  katup  penghantar  245  mm  yaitu 0,54 %.
Pompa  hidraulik  ram  bekerja  berdasarkan prinsip  palu  air.  Penutupan  katup  limbah menyebabkan aliran air seperti dihentikan secara tiba-tiba sehingga terjadi perubahan bentuk energi kinetik  menjadi  energy  tekanan.  ditentukan  oleh kecepatan  menutupnya  katup.  Water  hammer adalah  hentakan  tekanan  atau  gelombang  air yang  disebabkan  oleh  energi  kinetik  air  dalam gerakannya  ketika  tenaga  air  ini  dihentikan  atau arahnya  dirubah  secara  tiba-tiba.  Untuk  variasi jara  anatara  katup  limbah  dan  katup  penghantar (215 mm, 230 mm dan 245 mm) yang digunakan pada  penelitian  ini  ternyata  sangat  berpengaruh terhadap  debit  pemompaan,  debit  buang  dan efisiensi  pompa  hidram.  Hal  ini  disebabkan pengaruh  jarak  antara  katup  limbah  dan  katup penghantar,  debit  pemompaan  dan  efisiensi tertinggi terdapat pada katup limbah 1,5 inch dan jarak  antara  katup  limbah  adalah  245  mm dikarenakan  semakin  dekat  jarak  antara  katup maka  waktu  untuk  pengisian  air  dan  terjadinya palu air semakin singkat pada tabung udara yang mengakibatkan kerja hidram belum optimum.

## 5.  KESIMPULAN
Kinerja pompa hidram terhadap perbedaan jarak antara  katup  limbah  dengan  katup  penghantar memiliki pengaruh terhadap debit hasil pemompaan  sehingga  mempengaruhi  efisiensi dari pompa hidram tersebut.
1.  Debit  pemompaan  optimum  pada  ukuran katup  limbah  berdiameter  1,5  inch  dan  jarak
antara katup limbah dengan katup penghantar 245 mm yaitu 0,000114 m 3 /s.
2.  Debit  katup  limbah  minimum  terdapat  pada ukuran  katup  limbah  diameter  1,5  inch  dan jarak  antara  katup  limbah  dengan  katup penghantar 245 mm yaitu 0,006486 m 3 /s.
3.  Efisiensi  hidram  menurut  teori  d’aubussion diperoleh hasil tertinggi terdapat pada ukuran katup  limbah  berdiameter  1,5  inch  dan  jarak antara katup limbah dengan katup penghantar 245 mm yaitu 2,88 %.
4.  Efisiensi  hidram  menurut  teori  rankine diperoleh hasil optimum terdapat pada ukuran katup  limbah  berdiameter  1,5  inch  dan  jarak antara katup limbah dengan katup penghantar 245 mm yaitu 1,15 % .

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Made  Suarda  Dan  IKG  Wirawan, Kajian Eksperimental Pengaruh Tabung Udara Pada Head Tekanan Pompa Hidram , Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM Vol. 2 No1, Juni 2008 (10-14)
[2]   Lungguk  Butarbutar, Pengaruh  Diameter Membrane  Pada  Pompa  Hidram  Terhadap Tekanan Yang Terjadi Pada Pipa Buang Jenis Pvc ,  Tugas  Akhir  2016,  Fakultas  Teknik Mesin, Universitas Pancasila
[3]   Mietra  anggara,  Naif  fuhaid  Toni  Dwi  Outra, Pengaruh  Variasi  Panjang  Pipa  Masuk (DRIVE  PIPE)  Dan  Beban  Katup  Buang (WASTE  VALVE)  Terhadap  Efisiensi  Pompa HIDRAM , 2013, PROTON, Vol 5, No 2/Hal 31- 34.
[4]   Daniel  Ortega  Panjaitan,  Tekad  Sitepu, Rancang bangun pompa hidram dan pengujian  pengaruh  variasi  tinggi  tabung udara dan panjang pipa pemasukan terhadap unjuk  kerja pompa hidram ,  jurnal  E-Dinamis, Vol  II,  No  2  september  2012,  ISSN  2338- 1035.