KAJIAN EKSPERIMENTAL HEAD LOSSES KATUP LIMBAH POMPA HYDRAM

Oleh :

Ir. Made Suarda, M.ENG.Ainul Ghurri, ST,MT.,PhD.Ir. I Nengah Suweden, MT.

Dr.Eng. Made Sucipta, ST,MT.

TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS UDAYANA

Kesederhanaan struktur dan biaya operasi yang bisa diabaikan

adalah dua alasan utama mengapa pompa hydram saat ini sangat

menarik, terutama di daerah dimana tidak tersedia akses listrik PLN

Pompa hydram adalahpompa mekanik yang memanfatkan energi kinetikaliran air melewati badanpompa sebagai energipenggeraknya, dan tidak membutuhkan energi listrik atau bahan bakar minyak.

Dengan demikian,

pompa hydram merupakan perangkat energi terbarukan.

Pompa hydram (hydraulic ram) strukturnya sederhana, terdiri dari

dua bagian yang bergerak, yaitu katup limbah (waste valve atauimpulse valve) dan katup tekan (delivery valve).

Step-1 : Acceleration Step-2 : Compression Step-3 : Delivery Step-4 : Recoil

1) Di banyak negara berkembang terdapat kebutuhan

besar untuk memompa air yang dapat diandalkan.

2) Teknologi canggih umumnya kurang tepat untuk

masyarakat pedesaan karena teknisi tidak cukup

terlatih, dan kemampuan pemeliharaan yang kurang

memadai.

3) Di banyak daerah pedesaan ketersediaan pasokan

listrik PLN belum tersedia atau terbatas atau

koneksi ke pasokan mahal.4) Hingga saat ini pompa hydram belum tersedia luas di

pasaran, dan minimnya referensi (prosedur)pembuatannya terutama panduan perancangankatupnya.

Unjuk Kerja Pompa Hydram

Bak Sumber Air Badan Pompa Pipa Penyalur Reservoar

Pipa Penggerak Katup Limbah Tabung Udara Katup Tekan

Berat katup Bentuk

katup Diameter katup Diameter

lubang Stroke

Head losses Tebal

katup

Berat katup Bentuk

katup Diameter katup Diameter

lubang Stroke

Head losses Tebal

katup

Diameter tabung

Volume tabung

Volume udara

Tebal tabung

Diameter pipa Panjang

pipa Tebal pipa Kemiringan

pipa Material pipa Koefisien

gesek Luas pnp. pipa

Volume bak

Ketinggian bak

Debit Air

Kualitas air

Diameter badan

Bentuk badan

Diameter pipa

Panjang pipa

Tebal pipa

Material pipa

Luas pnp. pipa

Koefisien gesek

Ketinggian reservoar

Volume reservoar

1) Kehilangan energi atau head losses aliran

air melewati katup limbah adalah besarnya

perubahan energi aliran sebelum dan

sesudah katup limbah tersebut.

1) Disain katup limbah yang baik

dan penyetelan panjang

langkah (bukaan katup) yang

tepat merupakan faktor penting

untuk operasi pompa yang

halus dan efisien.

2) Katup limbah harus mampu

menutup dengan cepat untuk

menghasilkan tekanan tinggi

pada saat terjadi water

hammer.

3) Diameter lubang katup limbah

harus sama atau lebih besar

dengan diameter pipa

penggerak untuk menghindari

terhambatnya aliran air keluar

katup limbah [9].

Friction drag mengakibatkan kehilanganenergi atau head losses aliran air melewati katup limbah yang merupakanbesarnya perubahan energi aliransebelum dan sesudah katup limbahtersebut.

Untuk mendapatkan rasio diameter lubangaliran katup limbah terhadap diameter pipaenggerak yang menghasilkan head losses aliranmelewati katup limbah yang paling kecil

Spesifikasi model pompa

hydram sebagai berikut:1. Tinggi permukaan air ada

bak penggerak (drivehead), Zs=1,52 m

2. Tinggi maksimumpemompaan (delivery head) Zd=32 m, yang diatur denganmenggunakan katupkontrol pada pipapenyalur.

3. Diameter pipa penggerakDs=36 mm denganpanjang maksimumLs=12,2 m yang dibagimenjadi 36 segmendengan panjang segmen0,339 m

4. Diameter pipa penyalurDd=12 mm denganpanjang 1,36 m

5. Panjang langkahmaksimum katup limbah3,81 mm

6. Luas penampang piringankatup limbah 1134 mm2

7. Massa katup limbah(bagian yang bergerak) 0,273 kg

8. Volume tabung tekan0,0083 m3

Variabel:

1. Diameter Katup Limbah

2. Massa Katup Limbah

3. Panjang Langkah Katup

Limbah

D

1. Persiapan pompa dan alat bantu pengujian katup limbah, dengan ketinggian suplai Zs = 1,5

meter, diameter pipa penggerak 1¼ inchi dan panjang Ls = 9 meter.

2. Setup pompa hydram dengan katup tekan limbah berdiameter lubang katup 32

mm.Timbang dan catat massa bagian katup libah yang bergerak (mkl)

3. Setup ketinggian tekan Zd = 2 meter

4. Alirkan air ke bak penggerak sampai penuh dan dijaga dalam kondisi selalu over-flow

supaya ketinggian head penggeraknya konstan

5. Buka gate valve, untuk mengalirkan air dari bak drive ke badan pompa.

6. Start kerja pompa dengan cara membuka dan menutup katup limbah agar pompa dapat

bekerja dan biarkan pompa berjalan beberapa saat

7. Setelah pompa bekerja dan telah stabil lakukan pencatatan data seperti waktu untuk

volume air 20 liter yang keluar dari katup limbah (Tw), waktu untuk volume air 3 liter

yang keluar dari pipa tekan (Td) serta panjang pipa transmisi (Ld), tekanan pada

manometer, dan frekuensi siklus kerja pompa (F).

8. Ulangi langkah 7 sebanyak 3 (tiga) kali

9. Ulangi langkah 3 sampai dengan langkah 8 untuk ketinggian (statik) tekan 4, 6, 8, 10, 12,

14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 30, dan 32 meter.

10. Ulangi langkah 3 sampai dengan 9 untuk variasi panjang langkah katup.

11. Ulangi langkah 3 sampai dengan 10 untuk variasi massa katup

12. Ulangi langkah 2 sampai dengan 11 untuk variasi diameter lubang katup 37, 42, 47, dan 52

mm.

Dengan membandingkan keempat grafik tersebut dapat

diidentifikasi bahwa diameter lubang dudukan katup limbah 42 mm

menghasilkan head losses paling rendah. Ini berarti dengan

diameter pipa penggerak 32 mm maka rasio optimal yang paling

sesuai diterapkan dalam pembuatan desain katup limbah pompa

hydram adalah sekitar 130 persen atau pada rasio luas

penampangnya sekitar 172 persen.

Disamping itu pada rasio diameter tersebut menghasilkan debit

aliran air melewati katup limbah yang paling besar. Sehingga

perubahan momentum dan gaya impulse yang akan terjadi juga

paling besar. Akan tetapi pada rasio diameter yang lebih besar,

yaitu pada diameter lubang katup 47 mm head losses yang terjadi

lebih besar, dan debit alirannya lebih kecil karena luas penampang

celah aliran antara piringan katup dan dinding dalam badan pompa

lebih sempit sehingga terjadi pencekikan aliran air saat keluar

katup limbah.

Diameter lubang aliran pada dudukan

katup limbah mempunyai pengaruh yang

signifikan terhadap head losses dan debit

aliran yang terjadi pada sistem pompa

hydram. Rasio antara diameter lubang

dudukan katup limbah dan diameter pipa

penggerak yang paling optimal adalah

sekitar 130 persen atau pada rasio luaspenampangnya sekitar 172 persen.