perancangan dan analisis performa … · skripsi ini merupakan wujud aktualisasi penulis dalam...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

PERANCANGAN DAN ANALISIS PERFORMA POMPA HIDRAM

UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN AIR BERSIH

DI DUSUN BELANG TLOGOLELE

SELO BOYOLALI

Skripsi

Oleh :

Deni Andriyansyah

K2509015

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Mei 2014


commit to user

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini

Nama : Deni Andriyansyah

NIM : K2509015

Jurusan/Program Studi : PTK/Pendidikan Teknik Mesin

menyatakan bahwa skripsi saya berjudul " PERANCANGAN DAN ANALISIS

PERFORMA POMPA HIDRAM UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN AIR

BERSIH DI DUSUN BELANG TLOGOLELE SELO BOYOLALI ” ini

benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri. Selain itu, sumber informasi

yang dikutip dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam

daftar pustaka.

Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil

jiplakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.

Surakarta, April 2014

Yang membuat pernyataan

Deni Andriyansyah


commit to user

iii

PERANCANGAN DAN ANALISIS PERFORMA POMPA HIDRAM

UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN AIR BERSIH

DI DUSUN BELANG TLOGOLELE

SELO BOYOLALI

Oleh :

Deni Andriyansyah

K2509015

Skripsi

Ditulis dan Diajukan untuk Memenuhi Syarat Mendapatkan Gelar Sarjana

Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan

Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2014


commit to user

iv

HALAMAN PERSETUJUAN

Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji

Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Pada Hari : ………………………..

Tanggal : ………………………..

Persetujuan Pembimbing

Pembimbing I, Pembimbing II,

Yuyun Estriyanto, S.T., M.T.

NIP. 19780113 200212 1 009

Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng.

NIP. 19790124 200212 1 002


commit to user

v

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas

Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima

untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.

Pada Hari : ………………….

Tanggal : ………………….

Tim Penguji Skripsi :

Nama Terang Tanda Tangan

Ketua : Drs. Subagsono, MT

…………….

Sekretaris : Ngatou Rohman, S.Pd.,M.Pd.

……………..

Anggota I : Yuyun Estriyanto, S.T., M.T.

……………

Anggota II : Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng.

……………..

Disahkan oleh

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Sebelas Maret

Dekan,

Prof. Dr. H. M. Furqon Hidayatullah, M. Pd.

NIP. 19600727 1987021 1 001


commit to user

vi

ABSTRAK

Deni Andriyansyah. PERANCANGAN DAN ANALISIS PERFORMA

POMPA HIDRAM UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN AIR BERSIH DI

DUSUN BELANG TLOGOLELE SELO BOYOLALI. Skripsi, Fakultas

Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta. April 2014.

Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui besar kebutuhan air

penduduk Dusun Belang, (2) merancang instalasi pompa hidram yang sesuai

dengan kebutuhan penduduk dan kondisi geografis dusun Belang, (3) mengetahui

performa dan efisiensi pompa hidram dan (4) mengetahui peran pompa hidram

dalam memenuhi kebutuhan air harian penduduk Dusun Belang.

Model penelitian ini adalah Research and Development (R & D).

Penelitian ini mengembangkan pompa hidram agar sesuai dengan topografi Dusun

Belang sehingga dapat bekerja secara optimal. Pengujian pompa dilakukan

dengan variasi panjang katup limbah 20 mm, 25 mm, 30 mm, dan 35 mm dengan

variasi beban katup limbah 0 gram, 250 gram, 500 gram, dan 750 gram.

Pengambilan data dilakukan sebanyak tiga kali untuk masing-masing variasi.

Performa pompa hidram ditentukan berdasarkan efisiensi serta debit air yang

dihasilkan pada saat pompa beroperasi.

Pompa hidram dirancang berdasarkan standar kebutuhan air harian

penduduk Dusun Belang yang mencapai 13650 liter/ hari untuk jumlah penduduk

195 jiwa. Pompa hidram dalam penelitian ini mempunyai parameter head masuk

4,5 m; head keluar 80 meter serta diameter rata-rata badan pompa 4 inci dan

diameter pipa penghantar 1 inci. Berdasarkan proses pengujian yang dilakukan,

efisiensi pompa hidram yang paling tinggi ditunjukkan pada percobaan panjang

langkah katup limbah 30 mm dan beban 250 gram dengan nilai 0,486652 (q=

6,746969 L/menit). Debit air pada katup penghantar yang paling tinggi

ditunjukkan pada percobaan panjang langkah katup limbah 35 mm dan beban 750

gram dengan nilai 7,522211 L/menit (η= 0,380989). Berdasarkan analisis dan

pembahasan pada penelitian, diketahui performa pompa hidram dapat memenuhi

kebutuhan air penduduk Dusun Belang hingga level pemeliharaan jangka

menengah yakni untuk membersihkan rumah dengan debit kebutuhan 9750 Liter/

hari.

Kata kunci: pompa hidram, perancangan pompa, performa pompa, efisiensi

pompa, Tlogolele Selo Boyolali


commit to user

vii

ABSTRACT

Deni Andriyansyah. DESIGNING AND ANALYSIS OF A HYDRAM PUMP

PERFORMANCE TO FULFILL WATER REQUIRED IN BELANG

VILLAGE TLOGOLELE SELO BOYOLALI. Thesis, Faculty of Education

and Teacher Training Sebelas Maret University of Surakarta. April 2014.

This research aimed to: (1) determine the daily water needs of Belang

population, (2) designing hydram pump installation based on water needs and

geographical conditions of Belang village, (3) study the performance and

efficiency of the hydram pump, (4) study the role of the hydram pump to fulfill

the daily water needs of Belang population.

This study was based on Research and Development (R & D). It

developed hydram pump installation to fit the topography of Belang village so it

can work optimally. The pump was tested by varying waste valve length at 20

mm, 25 mm, 30 mm and 35 mm; and waste valve ballast at 0 grams, 250 grams,

500 grams and 750 grams. Data collection was performed three times for each

variation. Hidram pump performance was determined by the efficiency and the

volumetric discharge of water produced during the pump operation.

Hydram pump was designed based on standard of the daily water needs

which reachs 13650 liters/ day for 195 Belang’s people. In this study, hydram

pump has some parameters. They are 4,5 meters of supply height, 80 meters of

delivery height, 4 inches of pump body diameter and 1 inch of delivery pipe.

Based on the tests that have been conducted, the highest efficiency of the hydram

pump shown at 30 mm of waste valve length and 250 grams of waste valve ballast

(η = 0.486652, q = 6.746969 L / min). The maximum volumetric discharge was

presented at 35 mm of waste valve length and 750 grams of waste valve ballast (q

=7.522211 L / min, η = 0.380989). Hydram pump performance could fulfill the

water needeed in Belang Village until medium term maintenance level. They

could use the water for drinking, cooking, bathing, washing, until cleaning home

by 9750 liters/ day.

Keywords: hydram pump, pump designing, pump performance, pump efficiency,

Tlogolele Selo Boyolali


commit to user

viii

MOTTO

“Khairunnas Anfa’uhum Linnas” (HR. Bukhari dan Muslim)

Sebaik-baik manusia adalah yang paling banyak manfaatnya bagi orang lain.


commit to user

ix

PERSEMBAHAN

Skripsi ini dipersembahkan kepada:

1. Bapak dan Ibu tercinta, terimakasih atas doa,

dukungan dan kepercayaan yang diberikan

kepadaku selama ini.

2. Teman-teman Pendidikan Teknik Mesin

angkatan 2009.

3. Keluarga besar FKIP UNS tercinta.


commit to user

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya,

sehingga penyusunan Skripsi yang berjudul "PERANCANGAN DAN

ANALISIS PERFORMA POMPA HIDRAM UNTUK MEMENUHI

KEBUTUHAN AIR BERSIH DI DUSUN BELANG TLOGOLELE SELO

BOYOLALI " dapat diselesaikan.

Skripsi ini merupakan wujud aktualisasi penulis dalam memadukan

penelitian dengan pengabdian kepada masyarakat, sehingga diharapkan dapat

memberikan manfaat yang lebih luas. Penyusunan Skripsi ini dapat diselesaikan

berkat bantuan, bimbingan, dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,

pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Prof. Dr. H. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd. Dekan Fakultas Keguruan dan

Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Drs. Sutrisno,S.T., M.Pd. selaku Ketua Jurusan PTK FKIP UNS.

3. Yuyun Estriyanto, S.T., M.T. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

JPTK FKIP UNS sekaligus dosen Pembimbing 1 yang telah banyak

membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi.

4. Budi Harjanto, S.T., M.Eng. selaku Koordinator Skripsi yang telah

memberikan ijin untuk menyusun Skripsi ini.

5. Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng. selaku dosen Pembimbing 2 yang telah

banyak membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi.

6. Warga Dusun Belang, teman-teman LSP FKIP UNS serta adik-adik

Halaqotuna yang telah banyak membantu.

7. Sahabat-sahabat Pendidikan Teknik Mesin 2009 untuk segala dukungan,

persahabatan, dan bantuannya.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini jauh dari

sempurna. Namun demikian, penulis berharap semoga Skripsi ini bermanfaat bagi

perkembangan ilmu pengetahuan dan pendidikan.

Surakarta, April 2014

Penulis


commit to user

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ................................................................................. i

HALAMAN PERNYATAAN.................................................................... ii

HALAMAN PENGAJUAN ....................................................................... iii

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... iv

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................... v

HALAMAN ABSTRAK ............................................................................ vi

HALAMAN MOTTO ................................................................................ viii

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................. ix

KATA PENGHANTAR............................................................................. x

DAFTAR ISI ............................................................................................. xi

DAFTAR TABEL ..................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiv

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xvi

DAFTAR NOTASI ................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah ............................................................. 1

B. Identifikasi Masalah ................................................................... 4

C. Pembatasan Masalah ................................................................. 5

D. Rumusan Masalah ...................................................................... 5

E. Tujuan Penelitian ....................................................................... 6

F. Manfaat Penelitian ..................................................................... 6

BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka ........................................................................ 7

1. Sejarah Pompa Hidram ........................................................ 7

2. Komponen Pompa Hidram .................................................. 8

3. Prinsip Kerja Pompa Hidram ............................................... 10

4. Sistem Operasi Pompa Hidram ............................................ 13

5. Persamaan yang Digunakan ................................................. 16


commit to user

xii

6. Standar Kebutuhan Air ........................................................ 22

7. Dusun Belang ...................................................................... 23

B. Penelitian yang Relevan ............................................................. 25

C. Kerangka Berpikir ...................................................................... 29

BAB III METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................... 31

B. Instrumen Penelitian .................................................................. 32

C. Rancangan/ Desain Penelitian .................................................... 36

1. Studi Awal Penelitian .......................................................... 37

2. Tahap Pembuatan ................................................................ 37

3. Penataan (Setting) di Lapangan ........................................... 38

4. Tahap Pengujian .................................................................. 38

5. Analisis Interpretasi Hasil Rancangan dan

Kesimpulan Rancangan ....................................................... 40

BAB IV PERANCANGAN DAN PENGUJIAN

A. Perancangan Pompa Hidram ...................................................... 41

1. Proyeksi Kebutuhan Air Penduduk ...................................... 41

2. Rancangan Instalasi Pompa Hidram .................................... 42

3. Rancangan Komponen ........................................................ 45

4. Penataan Letak (Setting) ...................................................... 49

B. Pengujian ................................................................................... 52

C. Analisis Data ............................................................................. 55

BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN

A. Simpulan.................................................................................... 65

B. Implikasi .................................................................................... 65

C. Saran.......................................................................................... 66

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 68

LAMPIRAN .............................................................................................. 70


commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Parameter Pompa Hidram.................................................................... 28

3.1. Jadwal Penelitian ................................................................................ 31

4.1. Proyeksi Kebutuhan Air Penduduk Dusun Belang per Hari ................. 41

4.2. Debit Air Pemasukan (Q) Minimum dan Maksimum untuk Berbagai

Ukuran Pompa Hidram ........................................................................ 43

4.3. Daftar Penggunaan Material ................................................................ 45

4.4. Hasil Pengujian dengan Panjang Langkah Katup 20 mm ..................... 53





commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Bagian-Bagian Katup Limbah ............................................................. 9

2.2. Instalasi Hidraulik Ram ....................................................................... 10

2.3. Cara kerja Hidraulik Ram .................................................................... 12

2.4. Perubahan Kecepatan Terhadap Waktu pada Pipa Masuk ................... 13

2.5. Skema Pompa Hidram pada Kondisi A ................................................ 14

2.6. Skema Pompa Hidram pada Kondisi B ................................................ 14

2.7. Skema Pompa Hidram pada Kondisi C ................................................ 15

2.8. Skema Pompa Hidram pada Kondisi D ................................................ 16

2.9. Skema Instalasi Pompa Hidram ........................................................... 16

2.10. Hierarki Kebutuhan Air ..................................................................... 23

2.11. Letak Dusun Belang dari Puncak Gunung Merapi ............................. 25

2.12. Kerangka Berpikir ............................................................................. 30

3.1. Roll Meter ........................................................................................... 32

3.2. Ember Plastik ...................................................................................... 32

3.3. Global Positioning System (GPS) ........................................................ 33

3.4. Tampilan Google Earth Software ........................................................ 34

3.5. Gelas Ukur .......................................................................................... 34

3.6. Stopwatch ........................................................................................... 35

3.7. Tampilan Awal Software AutoCAD ..................................................... 35

3.8. Tahapan Penelitian .............................................................................. 36

4.1. Desain Parameter Instalasi Pompa Hidram .......................................... 44

4.2. Pipa Udara (Air Chamber) ................................................................... 45

4.3. Katup Penghantar ................................................................................ 46

4.4. Badan Pompa ...................................................................................... 46

4.5. Katup Limbah ..................................................................................... 47

4.6. Pipa Pemasukan .................................................................................. 48

4.7. Bak Pemasukan ................................................................................... 48

4.8. Jalur Pemipaan Instalasi Pompa Hidram .............................................. 49


commit to user

xv

4.9. Kerusakan Instalasi berupa (a) Kebocoran Bak Pemasukan dan

(b) Keretakan Pondasi Penyangga Pipa Pemasukan ............................. 52

4.10. Perbaikan Instalasi dengan Menambah Pondasi pada

Bak Pemasukan dan Pipa Pemasukan ............................................... 52

4.11. Grafik Hubungan Beban Katup Limbah dengan Debit Pipa Penghantar

(q) dan Efisiensi Rankine (η) pada Jarak Langkah Katup 20 mm ....... 56







4.15. Grafik Pengaruh Penambahan Panjang Langkah Katup Limbah

terhadap Debit Pipa Penghantar (q) .................................................. 60

4.16. Grafik Pengaruh Penambahan Panjang Langkah Katup Limbah

terhadap Efisiensi Pompa Hidram (η) ............................................... 62


commit to user

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Rancangan Katup Penghantar ................................................................. 70

2. Rancangan Komponen Bagian ............................................................... 71

3. Rancangan Katup Limbah ...................................................................... 72

4. Rancangan Dudukan Katup Limbah ....................................................... 73

5. Rancangan Bagian 2............................................................................... 74

6. Rancangan Pipa Udara ........................................................................... 75

7. Rancangan Badan Pompa ....................................................................... 76

8. Rancangan Bak Pemasukan .................................................................... 77

9. Rancangan Pompa Hidram ..................................................................... 78

10. Rangkaian Pompa Hidram Lengkap ..................................................... 79

11. Perhitungan .......................................................................................... 80

12. Wawancara dengan Penduduk .............................................................. 83

13. Pengolahan Data .................................................................................. 85

14. Dokumentasi Foto ................................................................................ 86

15. Surat-surat ............................................................................................ 91


commit to user

xvii

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan

a = percepatan fluida yang mengalir (m/s2)

A = luas penampang pipa masuk (m2)

Awaste = luas penampang lubang katup limbah (m2)

c = kecepatan gelombang suara dalam air (m/s)

D = diameter pipa masuk (m)

E = energi hidram (Joule)

Ev = Modulus bulk, menyatakan kompresibilitas suatu

fluida (N/m2)

f = faktor gesekan bahan pipa

F = gaya fluida yang mengalir (N)

g = percepatan gravitasi (9,81 m/s2)

HL = head losses (m)

H = head masuk (m)

h = head keluar (m)

ΔHp = kenaikan head tekanan (m)

K = faktor kontraksi

l = panjang pipa pemasukan (m)

m = massa air yang mengalir dalam pipa (kg)

P = daya pompa (W)

p0 = tekanan pada titik 0 (N/m2)

p3 = tekanan pada titik 3 (N/m2)

pdrive = tekanan pada pipa masuk (Bar)

Qwaste = debit air yang keluar melalui katup limbah (m3)

Q = debit limbah (m3/s)

q = debit hasil (m3/s)

S = panjang langkah katup limbah (mm)

v = kecepatan aliran (m/s)

v0 = kecepatan aliran air pada titik 0 (m/s)


commit to user

xviii

v1 = kecepatan air sebelum valve menutup (m/s)

v2 = kecepatan air setelah valve menutup (m/s)

v3 = kecepatan aliran air pada titik 3 (m/s)

W = usaha (Joule)

Z0 = ketinggian titik 0 dari datum (m)

Z3 = ketinggian titik 3 dari datum (m)

ρ = massa jenis fluida (kg/m³)

𝛾 = berat jenis fluida (kN/m3)

𝜂 = efisiensi hidram

perancangan dan analisis performa … · skripsi ini merupakan wujud aktualisasi penulis dalam...

Documents