PENELITIAN KERUGIAN HEAD PADA INSTALASI POMPA DIRANGKAI SECARA PARALEL UNTUK FLUIDA AIR DAN AIR DETERJEN

Transkripsi

1 PENELITIAN KERUGIAN HEAD PADA INSTALASI POMPA DIRANGKAI SECARA PARALEL UNTUK FLUIDA AIR DAN AIR DETERJEN 1) Heri Kustanto, 2) Wiyono 1) 2) Teknik Elektro Akademi Teknologi Warga Surakarta ABSTRACT Problems of operation of pump equipments which must be paid attention to especially is going together head and qapacity yielded. If fluid use have the viscosity which different each other, hence will influince the loss head so that do not always apllicable to pumping. Problems that happened is how to maximize the pump fuction minimization of loss arising out aplicable to characteristic pump especiallly at centrifugal pump. Reseach of stream loss of parallel pump instalation aim to analyse the influince water viscosity and the detergent water to loss of arising out stream. Mostly in industry world which is most using liquid fluid a lot of using pump this type, because of easy treatment and do not need specialty in running it, but important to remember pump used for the fluid of having lowest viscosity. Result of research show the viscosity water of this irrigate the detergent m 2 /s. Loss of head fluid irrigate at spillway rotation opened the full of; closed ¼; closed ½; closed ¾ each are m; m; m and m. While at fluid irrigate the detergent of loss head of at spillway rotation opened the full of; closed ¼; closed ½; closed ¾ each are m; m; m and m. Pursuant to analysis of at fluid irrigate and irrigate the detergent, loss of head become of by the spillway rotation closed ¾ that is m and m, because its stream speed minimize that is 0.41 m/s. While at rotation opened full of level of loss head are m and represent the compared to biggest loss head of other spillway rotation. This matter result the fluent fluid flow becoming is not fluent. Key Word : head losses, viscosity, pump, flow at pipe 1. PENDAHULUAN Di dunia industri pompa sangat diperlukan untuk proses produksi.pompa banyak digunakan untuk memompa dan terkadang digunakan untuk fluida c yang lain, deterjen memiliki viscositas kenematik dan kerapatan yang lebih tinggi Penelitian Kerugian Head pada 93

2 dibandingkan, sehingga dari perbedaan ini dialirkan sebuah analisis perhitungan kerugian kerugian yang terjadi pada suatu instalasi untuk membandingkan pengaruh viscositasnya. Didalam penelitian ini,dapat diketahui koefisen rugi rugi pada alat alat instalasi yang dipakai dan ditelisti,sehingga dapat diketahui koefisien rugi rugi pada alat alat instalasi yang Penelitian kerugian aliran pada instalasi pompa untuk fluida dan deterjen ini penulis susun bertujuan : a. Menganalisa pengaruh viscositas dan deterjen terhadap kerugian kerugian aliran yang timbul. dipakai dan diteliti,sehingga dapat dijadikan suatu pertimbangan alternative dalam pemakaiannya.instalasi pompa seri ini berfungsi untuk menaikan fluida dan deterjen dari bak penampung ke pompa.selanjutnya dilakukan pengamatan pada flowmeter untuk melihat besarnya debit dan deterjen. b. Menganalisa kerugian kerugian tersebut untuk menemukan perbedaan yang terjadi pada instalasi pompa jika dipasang secara paralel dengan membedakan fluida dan deterjen. II. BAHAN DAN METODE A. BAHAN DAN PERALATAN Dalam penelitian ini bahan dan peralatan yang digunakan antara lain : a. deterjen b. c. Timbangan d. Katup pengatur debit e. Gelas pengukur tinggi f. Pompa g. Bak penampung h. Stopwatch i. Manometer B. KAJIAN PUSTAKA Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan 1. Sifat sifat fluida Terdapat beberapa sifat fluida antara lain : fluida c dari suatu tempat ketempat lain dengan cara memberikan perbedaan tekanan. Pompa digunakan untuk memindahkan fluida (can) dari tempat yang lebih rendah ke tempat lebih tinggi atau sebaliknya. Fungsi pompa adalah untuk memindahkan can ini diperlukan tekanan (head) yaitu untuk mengatasi gesekangesekan dan perbedaan tinggi atau perbedaan tekanan(edi Suhariyono, 2008). Kerugian head yang disebabkan aliran biasanya terdiri dari kerugian gesek dan kerugian dalam belokan belokan,reduser,katup katup serta perangkat perangkat instalasi lain (W Agung,2002) Penelitian Kerugian Head pada 94

3 a. Kerapatan Besarnya kerapatan adalah M ρ = V.(1) Dimana ρ = Kerapatan massa (kg/m 3 ) M = Massa zat c (kg) V = Volume m 3 Hubungan antara kerapatan dan berat jenis adalah : γ = ρ.g... (2) Dimana γ = Berat jenis (kg/m 2 s 2 ) ρ = Kerapatan massa (kg/m 3 ) g = Percepatan grafitasi (m/s 2 ) Hubungan antara kerapatan dengan volume jenis (v) adalah : 1 v = ρ.. (3) b. Kekentalan Dalam beberapa masalah mengenai gerak zat c kekentalan absolute atau kekentalan dinamik dihubungkan dengan rapat massa dalam bentuk : µ v = ρ.. (4) Dimana v = Kekentalan kinetic (m 2 /s) µ = Kekentalan dinamik (Ns/m 2 ) ρ = Kerapatan massa (kg/m 3 ) 2. Aliran Fluida dalam Pipa Akan tetapi di dalam proses pengaliran di dalam pipa terdapat kerugian pada tekanan pompa tersebut yang sering disebut head losses. Jenis aliran pada pipa tersebut merupakan jenis turbulen, karena nilai bilangan Reynold (Cepi Iskandar 2006). Terdapat beberapa aliran fluida dalam pipa yaitu aliran mantap dan aliran pada pipa lurus.pada aliran pipa lurus diklasifikasikan menjadi aliran laminar,aliran transisi dan aliran turbulen.untuk menentukan apakah suatu aliran itu laminar atau turbulen. Dapat dipakai bilangan Reynolds : Penelitian Kerugian Head pada 95

4 (5 ) Dimana V.D Re = v Re = bilangan reynold V = Kecepatan rata rata aliran dalam pipa (m/s) D = Diameter dalam pipa (m) v = Kekentalan kinetik (m 2 /s) Jika angka Re < 2.300,aliran bersifat laminar. Jika angka Re > 4000,aliran bersifat turbulen. Jika angka Re = terdapat daerah transisi dimana aliran dapat bersifat laminar ataupun turbulen tergantung pada kondisi pipa dan aliran. 3. Head Losses Tinggi tekan adalah ketinggian pada kolom fluida naik untuk memperoleh jumlah energi yang sama dengan yang dikandung satu satuan bobot fluida pada kondisi sama. Kerugian tekan adalah salah satu kerugian yang tidak dapat dihindari pada suatu aliran fluida yang berupa berkurangnya tekanan pada suatu aliran, sehingga menyebabkan kecepatan aliran mengecil. Salah satu kerugian yang sering terjadi a). Kerugian head gesek dalam pipa dan tidak dapat diabaikan pada aliran yang menggunakan pipa adalah kerugian tekan akibat gesekan dan perubahan penampang atau pada belokan pipa yang menggangu aliran normal. Hal ini menyebabkan aliran semakin lemah dan mengecil.(bagus shella Affan,2010) Kerugian head adalah head untuk mengatasi kerugian kerugian yang terjadi.adapun Kerugian yang terjadi adalah : 2 λ. LV. hf = D.2. g (6) Dimana : hf = Kerugian head gesek (m) λ = Kerugian head gesek (m) L = Panjang piupa (m) V = Kecepatan rat rata didalam pipa (m/s) D = Diameter dalam pipa (m) Penelitian Kerugian Head pada 96

5 g = Percepatan grafitasi (m/s 2 ) b). Kerugian head dielbow. 2 V hm = k. 2g (7 ) Dimana h m = kerugian head dalam elbow (m) k = koefisien losses elbow. C. METODE Dalam penelitian ini,terdapat beberapa tahapan yang dimulai dengan pembuatan instalasi pompa paralel, pengujian viscositas,fluida dan detergen sampai dengan perhitungankerugian head.berikut ini adalah pembuatan instalasi pompa paralel seperti ditunjukan pada gambar Gambar 1 Instalasi Pompa Rangkaian Paralel Keterangan gambar : 1. Katub pengatur debit aliran 2. Manometer 3. Skaklar 4. Peluap 5. Gelas pengukur tinggi diatas puncak peluap 6. Bak penampung Penelitian Kerugian Head pada 97

6 7. Pompa 1 8. Pompa 2 9. Flow meter Adapun langkah langkah penelitian kerugian head pada FLUIDA KERJA pompa yang dirangkai paralel ditunjukan pada gambar 2 AIR AIR DETERJEN PERHITUNGAN VISCOSITAS INSTALASI POMPA RANGKAIAN PARALEL PENGUKURAN BEDA TINGGI TEKAN PENGUKURAN DEBIT ALIRAN PENGUKURAN KERUGIAN - KERUGIAN PENGOLAHAN DATA TIDAK YA PEMBAHASAN KESIMPULAN IV. Hasil Dan Pembahasan A. Hasil 1. Perhitungan Viscositas dan deterjen Pada tabel sifat sifat pada tekanan atmosfer diketahui pada suhu 20 C rapat massa ( ρ ) sebesar 998,2 kg/m 3 dan vicositas kinematik Gambar 2 Flow chart metode penelitian ( V ) sebesar 0,804 x 10-6 m 2 /s,sedangkan pada suhu 30 C rapat masa (ρ) sebesar 995, 7 kg/m 3 dan viscositas kinetik ( V ) sebesar 0,804 x 10-6 m2/s maka untuk mencari rapat massa dan viscositas kinetik pada suhu 27 C digunakan interpolasi : 20 (995,7 998,2) + 998, Rapat massa (ρ ) = 2 30 Penelitian Kerugian Head pada 98

7 Dan dengan cara yang sama viscositas kinetik sebesar 0,8649 x 10-6 m 2 /s.pada Massa picno kosong Massa picno + massa Massa = 996,5 kg /m 3 viscositas diterjen dari hasil percobaan didapat : = 15,6402 gram. = 40,7067 gram = 40, ,6402 = 25,06 gram. 3 massa 25, Volume picno = = = 0, m ρ 996,5 Waktu (t ) = 10,49 detik. Massa picno + deterjen = 41,3448 gram Massa = deterjen = 41, ,6402 = 25,7046 gram. Rapat massa deterjen (ρ deterjen) = 3 massa 25, = = 0, m ρ 996,5 Waktu deterjen (t deterjen ) = 13,74 detik. t Vikositas kinetik (V deterjen ) = 2. Perbandingan hubungan koefisien losses dengan kecepatan aliran fluida. Berikut ini terdapat beberapa grafik dari tabel pengujian yang menunjukan hubungan POMPA PARALEL Kerugian Minor det erjen t X ρ det erjen Xρ XV 6 13,74 X1028,1 X 0, = 10,49X 996,5 = 1, m 2 /detik koefisien losses,head loss dengan kecepatan aliran fluida pada short elbow dan kerugian head dengan kecepatan aliran fluida. Tabel 1 Perbandingan hubungan koefisen losses dengan kecepatan aliran fluida pada short elbow untuk fluida dan deterjen 3 PUTARAN Head Losses ( H m) Debit (Q) m 3 /s Kecepatan (V) m/s Koefisien Losses Bilangan Reynolds KATUP deterjen Penelitian Kerugian Head pada 99

8 Terbuka penuh ,06 x x ,98 1, ,13 x ,5 x 10 3 Ditutup ¼ 0,1637 0,4264 7,61 x x ,5 1,28 1, ,84 x ,82 x 10 3 Ditutup ½ 0,3068 0,864 6,04 x x , , ,02 x x 10 3 Ditutup 3/4 0,9513 0,942 2,09 x x , , ,35 x x 10 3 Gambar 3. Perbandingan hubungan koefisien losses dengan kecepatan aliran fluida pada short elbow untuk fluida dan deterjen pada susunan pompa paralel POMPA PARALEL Gambar 4. Perbandingan hubungan head losses dengan kecepatan aliran fluida pada short elbow untuk fluida dan deterjen pada susunan pompa paralel Kerugian Mayor Tabel 2 Hasil perbandingan perhitungan kerugian head antara fluida dan deterjen PUTARAN Head Losses ( H m) Debit (Q) m 3 /s Kecepatan (V) m/s Koefisien Losses Bilangan Reynolds KATUP deterjen Terbuka penuh x x x x 10-3 Penelitian Kerugian Head pada 100

9 Ditutup ¼ x x x x 10-3 Ditutup ½ x x x x 10-3 Ditutup 3/ x x x x 10-3 Gambar 5. Perbandingan hubungan kerugian head dengan kecepatan aliran fluida antara fluida dan deterjen pada pompa susunan paralel B. PEMBAHASAN Berdasarkan perhitungan dan pengolahan data menunjukan viscositas diterjen sebesar 1, m 2 /detik Kerugian head fluida pada putaran katup terbuka penuh; ditutup1/4 ; ditutup1/2 dan ditutup ¾ masing masing adalah 0,226 m; 0,128 m; 0,085 m dan 0,013 m Sedangkan pada fluida diterjen kerugian head pada putaran katup terbuka penuh; tutup1/4; tutup1/2 dan tutup ¾ masing masing adalah 0,167 m; 0,1002 m; 0,054 m dan 0,005 m. Berdasarkan analisis pada fuida dan deterjen, kerugian head terendah terjadi pada putaran katup ditutup ¾ yaitu 0,031 m dan 0,038 m karena kecepatan alirannya kecil yaitu 0,41 m/s sedangkan pada putaran terbuka penuh besarnya kerugian head adalah 0,226 m dan merupakan kerugian head terbesar dibandingkan putaran katup yang lain. Hal ini mengakibatkan aliran fluida pada pompa menjadi tidak lancar. IV KESIMPULAN Dari perhitungan dan percobaan diatas dapat digunakan untuk menganalisis atau memperjelas perbandingan koefisien losses dengan kecepatan aliran fluida antara fluida dengan fluida deterjen dimana gambar diatas menunjukkan Penelitian Kerugian Head pada 101

10 bahwa koefisien losses fluida deterjen lebih tinggi dari pada fluida disebabkan karena kecepatan aliran fluida deterjen lebih kecil dikarenakan viscositasnya. Kerugian head fluida lebih besar dibanding dengan kerugian head yang terjadi pada fluida deterjen, hal ini disebabkan karena kecepatan aliran fluida deterjen dan secara teoritis kecepatan aliran fluida berbanding lurus dengan kerugian head, maka semakin besar kecepatan aliran fluida semakin besar pula head kerugian gesek yang terjadi. Sedangkan untuk fluida deterjen kecepatan aliran fluida kecil karena adanya faktor viscositas yang dimiliki. V. DAFTAR PUSTAKA Bagus Shella A,2010,Kaji eksperimental Rugi Tekan (head Losses)dan Faktor Gesekan yang terjadi Pada Pipa Lurus dan Belokan,UNDIP,Semarang. Cepi Iskandar,2006,Analisa Kerugian Gesekan Pada Pipa Penyalur,Pompa Sentrifugal Jenis Demster dan Perwatan Pompa. Edi Suhariyono,2008,Analisa Head Losses dan Koefisien Gesek Pada Pipa,Kalimantan Scientic,kalimantan. Olson M Reuben,1993,Dasar dasar Mekanika Fluida Teknik,Gramedia,Jakarta. Sularso,Tahara Huruo,1987,Pompa dan Kompresor,Pradya Paramitha,Jakarta. White M Frank,1994,Mekanika Fluida,Erlangga,Jakarta. W Agung Nugroho,2002,Makalah Kerugian head,ums,surakarta. Wylie Bemjamin E,1999,Mekanika Fluida,Erlangga,Jakarta. Penelitian Kerugian Head pada 102