## PENGARUH RUANG VAKUM UDARA TERHADAP PERPINDAHAN FLUIDA
Ikbal 1 , Djoko Subali 1
1 Teknik Mesin, Politeknik PGRI Banten, Indonesia * ikbal@politeknikpgribanten.ac.id

## ABSTRAK
Penggunaan pompa berbahan bakar atau tenaga listrik dapat ditemui di daerah yg memiliki akses bahan bakar atau listrik. Sedangkan pada daerah yang jauh dari akses tersebut akan mengalami kesulitan. Air yang memiliki sifat dapat berpindah dari tekanan rendah menuju tekanan yang tinggi dapat digunakan untuk membuat model pompa tanpa bahan  bakar.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  membuat  model  pompa  yang  dapat memindahkan  air  berdasarkan  prinsip  tekanan  yang  menggunakan  tekanan  vakum seperti  ketika  air  minum  yang  masuk  ke  mulut  melalui  pipa  minuman,  sehingga diharapkan dapat meminimalisir penggunaan bahan bakar maupun listrik. Metode yang dilakukan  adalah  dengan  menggunkan  tanki  dengan  kapasitas  200  liter  yang dikondisikan dalam keadaan vakum. Variabel yang digunakan adalah ketinggian inlet, sudut, debit air dan tekanan vakum. Dari hasil penelitian, media vakum mampu menyedot air pada ketinggian 1 meter, 2 meter dan 3 meter dan membentuk  garis linier dengan sudut  inlet  45 0 dan  30 0 ,  dengan  debit  air  yang  juga  membentuk  garis  linier  terhadap ketinggian pada sudut 45 0 dan 30 0.
Tanki_vakum; Pompa; Perpindahan_fluida

## I. LATAR BELAKANG MASALAH
Dalam  kehidupan  sehari-hari  air  merupakan kebutuhan  pokok  yang  tidak  bisa  di  pisahkan  dalam kehidupan manusia. Air dalam kehidupan memiliki sifat alamiah yakni mengalir dari atas menuju ke bawah, dan satu  lagi  sifat  air  yakni  mengalir  dari  tekanan  rendah menuju tekanan tinggi. Untuk sifat yang kedua bahwa air mengalir  karena  adanya  perbedaan  tekanan,  maka diperlukan pompa yang dapat membangkitkan perbedaan tekanan tersebut.
Pompa  sentrifugal  yang  menggunakan  tenaga listrik tentunya dapat memindahkan air yang berdasarkan dari    pengaruh  putaran  impeller  untuk  menghasilkan perbedaan  tekanan.  Jika  pompa  sentrifugal  diganti dengan pompa vakum, maka air yang  memiliki tekanan rendah dapat berpindah ke tekanan yang tinggi seperti air yang  mengalir  dalam  pipa  minuman  yang  dihisap  dari mulut.
Perpindahan  fluida  yang  dilakukan  oleh  Risky Maulana[1],  pada  pembuatan  mesin  pemanen  udang dapat memindahkan fluida beserta udang dalam keadaan vakum dengan tekanan yang terjadi pada tangki sebesar 15,92 Kpa, dengan menggunkan pompa vakum.
Penelitian  yang  akan  dilakukan  meliputi pembuatan  tangki  dalam  keadaan  vakum  berbahan  plat stainlees  steel.  Tangki  yang  sudah  jadi  dikondisikan dalam  keadaan  vakum  dengan  level  ketinggian  tangki dari bumi yang berbeda-beda.

## II. STUDI LITERATUR
Fluida  dalam  hal  ini  adalah  air  memiliki  sifat mengalir dari daerah yang tinggi menuju ke daerah yang rendah  seperti  pada  gambar  2.1,  dimana  ada  dua  fluida yang  mengalir  dari  reservoir  A  menuju  Reservoir  B. Aliran fulida ini mengikuti aturan persamaan 2.1 tentang persamaan  energi  keadaan  incompressible  keadaan steady[2]   yakni :
𝑝 1 𝛾 + 𝛼 1 𝑉 1 2 2𝑔 + 𝑧 1 = 𝑝 2 𝛾 + 𝛼 2 𝑉 2 2 2𝑔 + 𝑧 2 + ℎ 𝐿 (2.1)
Dimana dalam keadaan tersebut
𝑝 1 = 𝑝 2 = 𝑉 1 = 𝑉 2 = 𝑧 2 = 0 (2.2)
𝑧 1 = 𝑉 2
2𝑔 (𝑓 𝑙 𝐷 + ∑ 𝐾𝐿) (2.3)
𝑉 = 33,1 𝐷 2 (2.4)
Dari  sini  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa semakin tinggi lokasi 𝑧 1 maka kecapatan aliran air dalam pipa akan semakin bertambah.
Gambar 2. Aliran fluida yang dipengaruhi pompa
Namun  berbeda  jika  aliran  tersebut  dibalik  maka  akan membutuhkan sebuah pompa yang mengikuti persamaan energi untuk aliran compressible.
𝑝1 𝛾 + 𝑉1 2 2𝑔 + 𝑧 1 + ℎ 𝑎 = 𝑝2 𝛾 + 𝑉2 2 2𝑔 + 𝑧 2 + 𝑓 𝑙 𝐷 𝑉2 2𝑔 + ∑ 𝐾 𝐿 𝑉2 2𝑔 (2.5)
Dari  gambar  2.2  fluida  bergerak  karena  ada  perbedaan tekanan yang disebabkan oleh pompa.
Khomgris  Chaiyo[3]  melakukan  analisis  riset pada  wortel  dadu.  Percobaan  dilakukan  dengan  2 variabel  tekanan  yakni  tekana  atmosphere  dan  tekanan sebesar  13,3  kpa.  Dari  dua  variabel  tekanan  tersebut terlihat  vektor  dan  garis  flux  dari  uap  disekitar  bahan percobaan  (Potongan  wortel).  Dari  percobaan  tersebut tekanan sebesar 13,3 kpa memiliki vektor uap yang lebih tinggi  dari  pada  tekanan  atmosper.  Sehingga  dengan paruh  tekanan  vakum  terjadi  peningkatan  perpindahan fluida.  Percobaan yang dilakukan oleh guangzhi zuo[4] pada suatu percobaan distillation mengungkapkan bahwa keadaan  tekanan  yang  vakum  dapat  meningkatkan produksi air tanpa peningkatan daya listrik.
Gambar  3.  Proses  kristalisasi  garam  dengan  bantuan tekanan vakum[5]
pada    percobaan  dengan  destilasi  air[5]  dalam    garam yang  dikombinasikan  dengan  spary  vacum  seperti  pada gambar  2.3.  memperlihatkan  proses  pengkristalan dengan  bantuan  tekanan  vakum    hasil  kristalisasi  lebih
efisien. Pada perpindahan massa sukrosa, semakin tinggi tingkat vakum (tekanan 30 dan 40 mBar) menghasilkan koefisien pindah massa yang lebih tinggi[6].

## III. METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  dalam  melakukan penulisan  ini adalah seperti yang dibuat dalam flowchart di bawah ini :
Gambar 4.  Flowcart Penelitian
Model pompa yang digunakan dalam penelitian ini  ada  3  variabel  ketinggian  yakni  ketinggian  pada  1 meter, 2 meter dan 3 meter dengan sudut inlet pada sudut 0 0 , 30 0 dan 45 0 . Seperti gambar 5
Gambar 5.  Model ketinggian pompa pada ketinggian 3 meter dengan sudut 45 0
Gambar 6.  Model ketinggian pompa pada ketinggian 3 meter dengan sudut 30 0 .
Tanki  yang  digunakan  adalah  drum  dengan kapasitas  200  liter,  hal  ini  dipilih  karena  struktur  tanki tersebut  sudah  kuat  pada  sambungan  sehingga meminimalisir kebocoran yg terjadi. Teknik Isolasi yang digunakan  dengan  menggunakan  sambungan  las,  lem besi dan lem pipa.
Saat instalasi, pipa outlet dibuat panjang hingga menyentuh lantai, hal ini digunaka agar aliran yg keluar dari tanki tetap laminer dan mencegah udara masuk lewat outlet pipa. Pada pipa inlet dipasang klep pada ujung pipa untuk  mencegah air keluar dari pipa sehingga air hanya bisa masuk.
Pengisian air dilakukan dengan membuka katup angin  dan  menutup  outlet.  Pengisian  di  anggap  selesai jika air keluar melalui katup angin dengan lancar.
Tahapan  uji  coba  dilakukan  dengan  menutup katup  angin  dan  saluran  pengisian  air,  kemudian  buka penuh  pada  outlet  dan  terakhir  ujung  pipa  outlet  yang terpasang kran air.

## IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## A. DATA HASIL PERCOBAAN
Tabel 1. Hasil percobaan pada kemiringan inlet 0 0 Item Penelitian Data Ketinggian Pada kemiringan 0 0 Inlet 1 meter 2 meter 3 meter Tekanan (cmHg) null null null Debit air (l/menit) null null null
Percobaan tahap pertama dilakukan dengan kemiringan pipa 0 0 dengan ketinggian 1 meter. Dari percobaan yang dilakukan air pada sisi inlet, air
tidak dapat tersedot, begitu juga pada ketinggian 2 dan 3 meter, seperti pada tabel 1.
Tabel 1. Hasil percobaan pada kemiringan inlet 30 0 Item Penelitian Data Ketinggian Pada kemiringan 30 Derajat Inlet 1 meter 2 meter 3 meter Tekanan (cmHg) 5 9 19 Debit air (l/menit) 0,82 0,94 1,02
Percobaan tahap kedua dilakukan dengan kemiringan pipa 30 0 dengan ketinggian 1 meter.
Dari percobaan yang dilakukan air pada sisi inlet, air dapat tersedot, begitu juga pada ketinggian 2 dan 3 meter, seperti pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil percobaan pada kemiringan inlet 45 0
Item Penelitian Data Ketinggian Pada kemiringan 45 Derajat Inlet 1 meter 2 meter 3 meter Tekanan (cmHg) 5,3 9,5 20 Debit air(L/menit) 0,89 0,92 0,96

## Percobaan tahap ketiga dilakukan dengan
kemiringan pipa 30 0 dengan ketinggian 1 meter.
Dari percobaan yang dilakukan air pada sisi inlet, air dapat tersedot, begitu juga pada ketinggian 2 dan 3 meter, seperti pada tabel 2.
Gambar 7. Grafik percobaan pada kemiringan 30 0 untuk ketinggian – tekanan. .
Dari  grafik  tersebut  didapatkan  bahwa  pada  percobaan dengan  kemiringan  pipa  inlet  sebesar  30 0 hubungan tekanan  dengan  Katingian  membentuk  garis  linier. Ketinggian  semakin  naik  maka  tekanan  juga  ikut  naik seperti  pada  gambar  7.  Begitu  juga  pada  debit  air  yang keluar melalui outlet. Hubungan debit air dan ketinggian juga membentuk garis linier seperti gambar 8.
Gambar 8. Grafik percobaan pada kemiringan 30 0 untuk ketinggian – Debit air.
Gambar 9. Grafik percobaan pada kemiringan 45 0 untuk ketinggian – tekanan.
Begitu juga dari percobaan dengan kemiringan pipa inlet sebesar  45 0 hubungan  tekanan  dengan  Katingian membentuk  garis linier. Ketinggian semakin naik  maka tekanan juga ikut naik seperti pada gambar 7. Begitu juga pada debit air yang keluar melalui outlet. Hubungan debit air  dan  ketinggian  juga  membentuk  garis  linier  seperti gambar 8.
0 5 10 15 20 1 meter 2 meter 3 meter Te ka n an
Ketinggian Data pada  kemiringan 30 0 0 0.5 1 1.5 1 meter 2 meter 3 meter Deb it Ai r Ketinggian Data pada  kemiringan 30 0 0 5 10 15 20 25 1 meter 2 meter 3 meter T ek a n a n Ketinggian Data pada  kemiringan 45 0 0.85 0.9 0.95 1 1 meter 2 meter 3 meter Deb it Ai r Ketinggian Data pada  kemiringan 45 0

## V. Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan didapatkan hasil bahwa :
1. Media vakum mampu memindahkan fluida air yang bisa dimulai dari kapasitas volume 200 liter pada tekanan 5 cmHg pada ketinggian 1 meter.
2. Media vakum mampu menyedot air pada ketinggian 1 meter, 2 meter dan 3 meter dan membentuk  garis linier dengan sudut inlet 45 0 dan 30 0 ,
3. Dengan debit air yang juga membentuk garis linier terhadap ketinggian pada sudut 45 0 dan 30 0 .

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Maulaya  Rizki  and  Herodian  Sam,  "Rancang Bangun Mesin Pemanen udang (Penaeus sp.)" .JTEP Jurnal Keteknikan pertanian Vo. 27 no. 1,2013.
[2]. Munson  et  al,  “Fundamental  of  fluid  mechanics, eight  edition,”  Selected  Reading  604-647,  Wiley, 2016.
[3]. K. Chaiyo and P. Rattanadecho, “Numerical analysis of  heat-mass  transport  and  pressure  buildup  of unsaturated  porous  medium  in  a  rectangular waveguide subjected to a combined  microwave and vacuum system,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 65, pp. 826–844, 2013.
[4]. G.  Zuo,  G.  Guan,  and  R.  Wang,  “Numerical modeling  and  optimization  of  vacuum  membrane distillation  module  for  low-cost  water  production,” Desalination, vol. 339, no. 1, pp. 1–9, 2014.
[5]. I.  Hamawand,  L.  Lewis,  N.  Ghaffour,  and  J. Bundschuh,  “Desalination  of  salty  water  using vacuum  spray  dryer  driven  by  solar  energy,”
Desalination, vol. 404, pp. 182–191, 2017.
[6]. R.  Yulianingsih,  Y.  Sugiarto,  and  W.  Putranto, “PERPINDAHAN  MASSA  SELAMA  PROSES VACUUM IMPREGNATION Mass  Transfer Characteristics During Vacuum Impregnation
Process of,” vol. 16, no. 3, pp. 159–166, 2015.