PERENCANAAN IMPELLER DAN CASING VOLUTE POMPA SENTRIFUGAL ALIRAN RADIAL UNTUK KEBUTUHAN RUMAH TANGGA TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PERENCANAAN IMPELLER DAN CASING VOLUTE POMPA SENTRIFUGAL ALIRAN RADIAL UNTUK KEBUTUHAN RUMAH TANGGA TUGAS AKHIR Disusun Oleh : Nama : Uji Winarno Nim : FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 007

2 LEMBAR PENGESAHAN PERENCANAAN IMPELLER DAN CASING VOLUTE POMPA SENTRIFUGAL ALIRAN RADIAL UNTUK KEBUTUHAN RUMAH TANGGA Diajukan sebagai salah satu syarat dalam meraih gelar Sarjana Teknik ( S-1 ) pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Universitas Mercu Buana Disetujui dan Diterima oleh : Pembimbing Tugas Akhir I Pembimbing Tugas Akhir II Prof.DR.Candrasa Nanang Ruhyat, ST.MT I

3 ABSTRAK Tujuan dari perencanaan penulis ini adalah agar mendapatkan impeller dan casing volute yang lebih efisien. Pada perencanaan pompa ini penulis merancang jenis impeller dan casing volute pompa sentrifugal. Head total manometris yang terjadi sebesar 11,5 m.kerugian Head pada pipa hisap sebesar 0,684 m. Kerugian head pada pipa tekan sebesar,84 mhead statis sebesar 8 m. Diameter pipa hisap sebesar pipa ¾ in atau 0,9 mmdiameter pipa tekan sebesar 15 mm. Putaran spesifik sebesar 10,7 rpm. Berdasarkan putaran spesifik inilah didapat impeller sentrifugal yang digunakan pada perencanaan ini dengan bahan impeller yaitu bronze. Diameter dalam impeller pompa sentrifugal pada sisi masuk sebesar 7 mm. Diameter impller sebesar sisi keluar 81 mm dengan jumlah sudu sebanyak 5 buah. Daya yang dibutuhkan sebesar untuk mengalirkan debit air sebesar 0,0055 m 3 /s adalah 73,99 Watt.Diameter poros sebesar 13 mm dengan bahan poros SCM JIS 4105.

4 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN LEMBAR PERNYATAAN i iii Kata Pengantar. iv Daftar Isi. vii Daftar Tabel.. xi Daftar Gambar.. xii Daftar Notasi Abstrak Bab I Pendahuluan I Latar Belakang.. I-1 1. Pembatasan Masalah.. I- 1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan I Metode Penulisan.. I Sistematika Penulisan.. I-4 Bab II Teori Dasar... II-1.1 Dasar Pengertian Pompa. II-1. Klasifikasi Pompa.. II-.3 Klasifikasi Pompa Sentrifugal.. II Klasifikasi Menurut Desain Pompa II-7.3. Klasifikasi Menurut Bentuk Impeller.. II Klasifikasi Menurut posisi Porosnya. II Klasifikasi Menurut Aliran Cairan.. II Klasifikasi Menurut Susunan Tingkat II-10 vii

5 .3.6 Klasifikasi Menurut Cara Isapan Pompa.. II-10.4 Head Zat Cair. II-11.5 Putaran Spesifik. II-1.6 Kavitasi II-14.7 Daya Pompa.. II Daya yang dibutuhkan. II-15.8 Ukuran-ukuran Utama Pompa. II Diameter Poros Pompa... II Sisi Masuk Impeller.. II Diameter Naaf Impeller.. II Diameter Mata Impeller.. II Kecepatan Keliling Sisi Masuk Impeller.. II Sudut Sisi Masuk. II Segitiga Kecepatan Sisi Masuk Impeller. II Lebar Impeller Pada Sisi Masuk.. II Sisi Luar Impeller. II Diameter Luar Impeller.. II Kecepatan Keliling. II Kecepatan Radial... II Sudut Sisi Keluar II Segitiga Kecepatan Sisi Keluar II Lebar Impeller Pada Sisi Keluar.. II-.8.4 Jumlah Sudu. II-.8.5 Jarak Sudu Sisi Masuk.. II-.8.6 Tebal Sudu II-3 viii

6 .8.7 Melukis Bentuk Impeller.. II Rumah Pompa Volute. II Radius Lidah Tounge. II Sudut Antara Teoritis Tounge dengan Tounge Aktual. II Lebar Rata-rata Tiap Ring. II Sudut Rumah Pompa. II-5 Bab III Perhitungan Head Pompa III Penentuan Diameter Pipa III Luas Penampang Pipa Isap... III Luas Penampang Pipa Tekan III-3 3. Penentuan Sifat Aliran.. III Pipa Isap III Pipa Tekan III Perhitungan Head Pompa III Perhitungan Head Gesekan Pada Pipa Lurus III Perhitungan Kerugian Head Pada Sisi Tekan III-7 Bab IV Perencanaan Dimensi Utama Pompa Sentrifugal IV Pemilihan Jenis dan Tingkat Impeller Pada Pompa IV-1 4. Efisiensi Operasional Pompa.. IV- 4.3 Perencanaan Poros.. IV Perhitungan Daya Motor. IV Perhitungan Diameter Poros. IV Dimensi Sudu dan Impeller. IV Dimensi Impeller Pada Sisi Pemasukan. IV-6 ix

7 4.4. Dimensi Impeller Pada Sisi Pengeluaran IV Perhitungan Jumlah Sudu Impeller.. IV Melukis Bentuk Sudu Impeller IV Perhitungan Ketebalan Sudu. IV Perhitungan Rumah Pompa IV Perbandingan IV-0 Bab V Penutup V Simpulan V-1 5. Saran. V- x

8 DAFTAR TABEL No. Tabel Hal 4.1 Perhitungan Melukis Impeller IV Tabel Ketebalan Sudu IV Tabel Lebar Laluan IV Tabel Dimensi Rumah Volute IV Tabel Data Teknis Perbandingan Pompa IV-1 xi

9 DAFTAR GAMBAR No. Gambar Hal.1 Pompa Aliran Radial II-4. Aliran Fluida pada Pompa Sentrifugal II-4.3 Pompa Sentrifugal Volute II-6.4 Pompa Sentrifugal Duffuser II-7.5 Impeller Jenis Radial II-8.6 Impeller Jenis Francis II-8.7 Impeller Jenis Aliran Campur II-9.8 Impeller Jenis Aksial II-9.9 Jenis-jenis Impeller Sesuai kecepatan spesifik II Hubungan Kecepatan sisi masuk ijin dengan Kecepatan yang dibutuhkan dan Putaran pompa II Sgitiga Kecepatan Sisi Masuk II-18.1 Segitiga Kecepatan Sisi Keluar II Pipa Isap III-1 3. Head Pompa III Gambar Jenis-jenis Impeller IV- 4.3 Hubungan Koefisien dengan Putaran Spesifik IV-6 xii

10 DAFTAR NOTASI KETERANGAN SIMBOL SATUAN Berat jenis air γ kg/m 3 Daya N W Diameter D cm Efisiensi pompa η ρ - Faktor Pemasukan ε - Gaya P N Head Coefisien φ derajat Jarak t cm Jumlah Sudu Z - Kapasitas Pompa Q m 3 /s Kecepatan Absulute C m/s Kecepatan Tangensil U m/s Kecepatan Aliran V m/s Kecepatan Aliran Relatif W m/s Lebar B cm Luas Penampang Bahan F cm Luas penampang aliran A cm Moment Tahanan w cm 3 Panjang L cm

11 Putaran n rpm Putaran spesifik n s rpm Suction/Delivery Head h m Sudut Absolut α derajat Sudut Lengkung Sudu β derajat Sudut 0 derajat Tebal S cm Total Head H m Radius R cm

12 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Pada era globalisasi sekarang ini mesin mempunyai peran yang penting dalam kehidupan sehari-hari baik suatu industri besar maupun industri kecil. Mesin- mesin konversi energi tersebut dibutuhkan untuk mengubah energienergi potensial yang tersedia dialam, menjadi suatu bentuk energi yang dapat digunakan. Adapun peran serta mesin diantaranya sebagai alat angkut atau transportasi, penggerak, mesin-mesin industri, dan lain-lain. Dengan semakin meningkatnya kebutuhan maka jumlah mesin-mesin pun ikut bertambah sesuai dengan perkembangannya. Meningkatnya pemakaian mesin-mesin juga berpengaruh terhadap kebutuhan rumah tangga, untuk memperingan kerja dan membuat nyaman kehidupan manusia seperti : I-1

13 mesin cuci, kulkas, alat pendingin ruangan, kompor, pompa air dan lain sebagainya. Dengan adanya kemajuan dan perkembangan ilmu pengetahuan sekarang ini terutama dalam bidang teknologi pengangkut baik yang berupa benda padat, cair maupun gas, yang mana sangat dibutukan untuk kemajuan dalam sektor industri, baik itu tergolong industri ringan maupun industri besar kesemuanya sudah menggunakan peralatan yang serba modern. Pompa ialah suatu mesin yang dapat memindahkan sejumlah zat cair ( fluida ) dari suatu tempat yang lain dan juga dapat memindahkan fluida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi. Pada umumnya pompa terdiri dari impeller yang memutar fluida atau menghisap fluida dari pipa isap kepipa tekan pada pompa, dan juga casing volute berfungsi untuk mengarahkan fluida dari impeller, merubah energi kinetik fluida yang keluar dari impeller menjadi head tekanan dan mengalirkan kedua pompa. Impeller dan Casing volute ini sangat besar perannya untuk pompa. 1. PEMBATASAN MASALAH Dalam penulisan ini, penulis memfokuskan permasalahan hanya pada bagian pompa yaitu perencanaan impeller dan casing volute untuk jenis pompa sentrifugal. Penulisan ini berjudul Perencanaan impeller dan I-

14 casing volute pada pompa sentrifugal aliran radial untuk kebutuhan rumah tangga. 1.3 TUJUAN DAN MANFAAT PENULISAN Tujuan dan manfaat dari penulisan ini adalah : 1. Untuk mengetahui cara kerja dan fungsi impeller dan casing volute.. Untuk mengetahui cara perencanaan impeller dan casing volute 3. Untuk mengetahui dan dapat merancang bagian bagian dari pompa secara teoritis dan analitis. 1.4 METODE PENULISAN Metode yang digunakan dalam penulisan ini terdiri atas dua tahap sebagai berikut : 1. Metode pengumpulan data Mengumpulkan data adalah kegiatan untuk memperoleh data yang diperlukan dari berbagai literature yang berkenaan.. Metode perhitungan data secara analitis Hal ini menyangkut perhitungan bagian-bagian dari pompa yang akan dirancang yaitu impeller dan casing volute pada pompa sentrifugal. I-3

15 1.5 SISTEMATIKA PENULISAN Pada tahap ini dibuat laporan secara tertulis dengan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Bab ini memuat latar belakang permasalahan, pembatasan masalah, tujuan dan manfaat penulisan, metode penulisan, sistematika penulisan BAB II LANDASAN TEORI Bab ini memuat tentang konsep teori penjelasan impeller dan casing volute. BAB III PERHITUNGAN HEAD POMPA Bab ini memuat tentang perhitungan head pompa. BAB IV PERENCANAAN DIMENSI UTAMA POMPA SENTRIFUGAL Bab ini memuat tentang perencanaan utama pompa sentrifugal. I-4

16 BAB V PENUTUP Bab ini adalah bab penutup atau bab terakhir dari keseluruhan bab yang terdapat dalam penulisan tugas akhir ini. Pada bab ini juga terdapat kesimpulan dan saran dari penulisan dimana nantinya dapat menjadi acuan untuk pengembangan lebih lanjut. DAFTAR PUSTAKA. LAMPIRAN.

17 BAB II TEORI DASAR.1 Dasar Pengertian Pompa Pompa adalah suatu mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ketempat lainnya, melalui suatu media dengan cara menambahkan energi pada cairan dan berlangsung secara kontinyu. Pompa bekerja dengan mengadakan perbedaan tekanan antara bagian masuk dan bagian keluar. Dengan kata lain pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga penggerak menjadi tenaga tekanan dari fluida, dimana tenaga ini dibutuhkan untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada disepanjang saluran pengair. Pada prinsipnya pompa merupakan sebuah alat pemindah suatu fluida dari suatu tempat ketempat lainnya dengan adanya suatu tekanan yang terjadi didalam pompa, yaitu dari tekanan yang rendah ke tekanan yang tinggi. Fluida mengalir dari suatu tempat yang tinggi ketempat yang rendah, sehingga bagaimana fluida dapat mengalir dari tempat yang rendah ketempat yang tinggi,ada beberapa faktor yang menyebabkan, diantaranya : II-1

18 - Faktor ketinggian Karena adanya gravitasi bumi yangmenyebabkan air mengalir dari tempat yang tinggi ketempat yang rendah, artinya air dapat mengalir dari tekanan yang rendah ketekanan yang tinggi. - Faktor jarak Oleh karena itu untuk mengatasi faktor diatas memerlukan suatu alat yang dapat menaikkan tekanan dan menekan laju aliran dari fluida yang dibutuhkan, alat itulah pompa.. Klasifikasi Pompa Apabila ditinjau dari cara penambahan energi fluida yang akan dipompakan, maka pompa dapat diklasifikasikan atas dua golongan yaitu : 1. Positive Displacement Pump Positive displacemant pump merupakan pompa dimana penambahan energi fluidanya berlangsung secara periodik, dengan memberi gaya kesuatu arah atau lebih pada fluida dalam ruangan bervolume tertentu sehingga menghasilkan penambahan tekanan pada fluida sampai mencapai batas yang diperlukan untuk mendorong cairan melalui valve keluar pipa.pompa ini dapat dibagi dua macam, yaitu : a. Reciprocating pump Reciprorating pump ( pompa torak )_merupakan pompa yang bagian utamanya terdiri dari silinder dan torak. Pada pompa ini tekanan yang dihasilkan adalah akibat gerrak bolak-balik dari torak. II-

19 b. Rotary pump Bagian utama dari pompa ini adalah stator ( rumah pompa ) dan rotor ( bagian yang berputar ). Cara kerja pompa ini yaitu : mula- mula cairan yang akan dihisap akan mengisi ruangan antara rotor dan stator karena perputaran rotor, maka cairan akan terperangkap pada ruangan tertutup dan ditekan menuiju keluar pompa.. Pompa Dinamik Pompa dinamik merupakan suatu pompa dimana energi secara terus menerus diberikan untuk menambah kecepatan aliran cairan didalam pompa hingga mencapai kecepatan yang melebihi kecepatan pada bagian luar, lalu kecepatan ini diturunkan untukmenghasilkan suatu tekanan. Cara kerja pompa aliran radial Pompa ini mempunyai impeller yang berfungsi memberi gaya sentrifugal kepada fluida yang akan dipompakan. Cara kerjanya mula- mula daya dari luar diberikan kepada poros poros pompa ( 1 ) untuk memutar impeller ( ) Dengan adanya putaran impeller tersebut, maka fluida yang berada pada sisi masuk impeller ( 4 ) akan keluar melalui sisi saluran impeller mempunyai kecepatan yang relatif tinggi.fluida ini dikumpulkan didalam casing. Selanjutnya fluida tersebut keluar melaliu sisi keluar pompa tersebut. II-3

20 Gambar.1 Pompa aliran radial Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal Prinsip kerja pompa sentrifugal didasarkan pada ukuran klekekalan energi. Cairan yang masuk pompa dengan energi total tertentu mendapat tambahan energi dari pompa sehingga setelah keluar dan pompa cairan akan mempunyai energi total yang lebih basar. Gambar. Aliran Fluida pada pompa sentrifugal Secara singkat cara kerja pompa sentrifugal dijelaskan sebagai berikut : Fluida masuk kedalam rumah pompa disebabkan oleh gaya sentrifugal yang terjadi akibat putaran impeller, sehingga energi mekanik yang masuk II-4

21 ditransformasikan menjadi tekanan. Daya dari motor diberikan kepada poros untuk memutarkan impeller didalam fluida. Maka fluida yang ada didalam impeller oleh dorongan sudu- sudu ikut berputar karena adanya gaya sentrifugal, maka fluida mengalir dari impeller keluar melalui saluran diantara sudu- sudu. Disini fluida tekanan fluida menjadi lebih tinggi, demikian pula kecepatannya bertambah besar karena zat fluida mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran berbentuk volut dikelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel. Didalam nosel ini sebagian kecepatan aliran diubah menjadi kecepatan. Jadi impeller pompa berfungsi memberikan kerja kepada fluida sehingga energi yang dikandungnya bertambah besar. Dari uraian diatas, jelaslah bahwa pompa sentrifugal dapat merubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang menyebabkan pertambahan head tekanan, head kecepatan dan head potensial pada fluida yang mengalir secara kontinyu. Menurut caranya merubah tenaga kinetis cairan menjadi tenaga tekan, maka pompa sentrifugal ini dapat dibagi dua cara : Pompa sentrifugal volut Jenis pompa ini banyak digunakan pada industri industri, tersedia dalam instalasi vertikal dan horizontal, single atau multi stage untuk aliran besar. Pada jenis ini, kecepatan fluida yang keluar dari impeller diperkecil dan tekanannya diperbesar pada saluran spiral didalam casing.saluran yang berbentuk spiral ini disebut volut. II-5

22 Gambar.3 Pompa sentrifugal Volut pompa sentrifugal diffuser Pompa jenis ini banyak digunakan dalam konfigurasi unit multistage bertekanan tinggio. Pada awalnya mempunyai efisiensi yang lebih tinggi dari tipe volut, namun kini bereferensi hampir sama. Pada pompa ini digunakan diffuser yang mengelilingi impeller, guna dari diffuser ini adalah untuk menurunkan kecepatan aliran yang keluar dari impeller sehingga energi kinetis aliran dapat diubah menjadi tekanan secara efisien diffuser ini digunakan pada pompa yang bertingkat, sehingga diffuser ini berfungsi sebagai pengaruh aliran discharge impeller sebelumnya ke suction impeller sebelumnya. II-6

23 Gambar.4 Pompa sentrifugal diffuser.3 Klasifikasi Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan menurut : - Bentuk rumah pompanya - Bentuk sudu impellernya - posisi porosnya - Aliran cairannya - Jumlah tingkatannya - Cara isapnya.3.1 Klasifikasi Menurut Desain Rumah Pompa Dibedakan atas tiga ( 3 ) tipe : o o Pompa volute,dimana rumah pompanya berbentuk spiral volume Pompa diffuser, dimana rumah pompa terdapat diffuser yang mengelilingi impeller. o Pompa volute ganda, dimaksud agar beban radial pada porosnya tidak terlalu besar II-7

24 .3. Klasifikasi Menurut Bentuk Impeller Dibedakan atas : Impeller jenis radial Gambar.5 Impeller jenis radial Impeller jenis Francis Gambar.6 Impeller jenis Francis II-8

25 Impeller jenis aliran campur Impeller jenis aksial Gambar.7 Impeller jenis aliran campur Gambar.8 Impeller jenis aksial.3.3 Klasifikasi Menurut Posisi Porosnya o Pompa horizontal Pompa ini mempunyai poros dengan posisi mendatar o Pompa vertikal Pompa ini mempunyai posisi tegak II-9

26 .3.4 Klasifikasi Menurut Aliran Cairan Dibedakan atas : o Pompa aliran aksial, dimana arah aliran cairan tegak sejajar dengan sumbu poros. o Pompa aliran radial, dimana arah aliran cairan tegak lurus dengan sumbu poros. o Pompa aliran campuran, dimana arah aliran tidak aksial maupun radial..3.5 Klasifikasi Menurut Susunan Tingkat Dibedakan atas : o Pompa satu tingkat ( single stage ) Pompa ini hanya mempunyai satu impeller, head total yang ditimbulkan berasal dari satu impeller, sehingga head pompa relatif rendah. o Pompa bertingkat banyak ( multi stage ) Pompa ini menggunakan banyak impeller yang dipasang secara seri pada satu poros. Zat cair yang keluar dari impeller pertama dimasukkan ke impeller berikutnya dan seterusnya hingga impeller yang terakhir. Head total pompa merupakan penjumlahan dari head yang ditimbulkan oleh masing masing impeller sehingga diperoleh head yang relatif tinggi..3.6 Klasifikasi Menurut Cara Isapan Pompa. Dibedakan atas : o Pompa isapan tunggal II-10

27 Pada pompa jenis ini, zat cair masuk dari sati sisi impeller. Kontruksi pompa sangat sederhana, sehingga umumnya banyak dipakai. Namun tekanan yang bekerja pada masing masing sisi isap tidak sama sehingga akan timbul gaya aksial yang gayanya menuju sisi isap. o Pompa isapan ganda Pada jenis pompa ini zat cair masuk melalui kedua sisi impeller tersebut, dipasang saling bertolak belakang, sehingga gaya yang timbul akibat gaya yang bekerja pada masing masing sisi impeller akan saling mengimbangi. Laju aliran total sama dengan dua kali laju aliran yang masuk melalui masing masing impeller. Dibandingkan dengan pompa isapan tunggal yang sama kapasitasnya, pompa isapan ganda mempunyai kemampuan isap yang lebih baik..4 Head Zat Cair Aliran zat cair ( Fluida ) melalui suatu penampang saluran. Pada penampang tersebut zat cair mempunyai tekanan statis P ( kg/m² ), kecepatan rata rata V ( m/s ), dan ketinggian Z ( m) diukur dari bidang referensi, maka zat cair tersebut pada penampang yang bersangkutan mempunyai head total : P V H = + Z ( II. 1) 1 γ g Dimana : p = Head tekanan γ V g = Head kecepatan II.1) Sularso dan Haruo Tahara, Pompa dan Kompresor, hal.510 II-11

28 Z = Head potensial Ketiga head tersebut diatas adalah energi mekanik yang dikandung oleh satuan berat 1 kgf zat cair yang mengalir pada penampang yang bersangkutan head total tersebut dinyatakan dengan satuan tinggi kolom air dalam meter. Dalam satuan SI, head H dinyatakan sebagai energi spesifik y, yaitu energi mekanik yang dikandung oleh aliran per satuan massa ( 1 kg ) zat cair, satuan y adalah j/kg, maka energi spesifik tekanan P/,Kecepatan V²/ dan potensial gz. Maka persamaan energi spesifik total : p V γ = g. H = + + gz ( II. ) ρ Dimana : ρ = massa zat cair per satuan volume ( kg/m 3 ).5 Putaran spesifik Komponen utama pada pompa antara lain adalah impeller dan rumah pompa. Dimana pada impeller, zat cair mendapat percepatan sedemikian rupa sehingga dapat mengalir keluar. Bentuk dari impeller pompa dapat ditentukan dengan menggunakan satuan besaran yang disebut putaran spesifik ( n s ). Dengan kata lain harga n s dipakai sebagai parameter untuk menentukan jenis impeller pompa, jadi apabila harga putaran spesifik pompa sudah ditentukan maka bentuk impeller dapat ditentukan pula. II. ) Sularso & Haruo Tahara Pompa dan Kompresor, hal.10 II-1

29 Gambar.9 Jenis jenis Impeller sesuai kecepatan spesifik n s = n. Q ( II. 3 ) 3 H 4 Dimana : n s = Putaran spesifik n = Putaran pompa ( rpm ) Q = kapasitas pompa ( m 3 /menit ) H = Head total pompa Kecepatan spesifik yang didefinisikan dalam persamaan diatas adalah sama untuk pompa pompa yang sebangun atau sama bentuk impellernya, meskipun ukuran dan putarannya berbeda, ada empat ( 4 ) jenis impeller berdasarkan putaran spesifiknya adalah sebagai berikut : n s = ( ) = Impeller jenis radial n s = ( ) = impeller jenis francis 3 II.3) Frithz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompressor, hal 48 II-13

30 n s = ( ) = Impeller jenis aliran campuran n s = ( ) = Impeller jenis aksial.6 Kavitasi Bila tekanan pada sembarang titik didalam pompa turun menjadi lebih rendah dari tekanan uap pada temperatur cairannya, cairan itu akan menguap dan membentuk suatu rongga uap. Gelembung gelembung akan mengalir bersama sama dengan aliran sampai pada daerah yang mempunyai tekanan lebih tinggi dicapai dimana gelembung gelembung itu akan mengecil lagi secara tiba tiba, yang mengakibatkan tekanan yang besar pada dinding didekatnya. Fenomena ini disebut kavitasi. Masuknya cairan secara tiba tiba kedalam ruangan yang terjadi akibat pengecilan gelembung gelembung uap tadi akan menyebabkan kerusakan kerusakan mekanis, yang kadang kadang akan menyebabkan terjadinya erosi, yaitu terjadinya lubang- lubang. Sifat sifat lain yang terjadi akibat kavitasi dapat berupa bunyi ketukan yang kuat dan akan mengakibatkan getarkan pada bagian bagian pompa.. 7 Daya Pompa Adalah daya dari pompa sentrifugal yang bisa digunakan dan dipindahkan ke fluida, yaitu: P v = ρ g H Q ( II. 4 ) Dimana : 4 II.4) Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompressor, hal 4 II-14

31 P v = Daya pompa teoritis ( kw ) H = Head ρ = Kerapatan fluida ( kg /m 3 ) g = Gravitasi ( m/det ) Q = Kapasitas ( m 3 /det ).7.1 Daya Yang Dibutuhkan Adalah daya yang harus disediakan oleh penggerak pompa, yaitu : P = P v η o Dimana : ( II. 5 ) P = Daya yang dibutuhkan ( kw ) P V = Daya pompa ( kw ) η o = efisiensi overall.8 Ukuran Ukuran Utama Pompa.8.1 Diameter poros pompa d s = 3 T / 0,τ ( II. 6 ) i Dimana : 5 II.5) Austin H Chruch, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 35 6 II.6) Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompressor, hal 60 II-15

32 d s = Diameter poros ( m ) T = Torsi = P/ω P = daya yang dibutuhkan ( kw ) ω = kecepatan putar ( m/det ) = π n / 60 τ i = 0 N/mm ( pompa satu tingkat ) = N/mm ( Pompa tingkat banyak ).8. Sisi Masuk Impeller.8..1 Diameter naaf impeller ( D n ) D n = ( 1, 1,4 ) d s ( II. 7 ) Dimana : D n = diameter naaf ( in ) d s = diameter poros ( in ).8.. Diameter mata impeller D o = 4Q π V o + Dn ( II. 8 ) Dimana : 7 II.7) Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompressor, hal 60 8 II.8) Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompressor, hal 61 II-16

33 Q = kapasitas ( ft /det ) Vo = kecepatan sisi masuk ijin ( ft /det ) D n = dimeter naaf ( m ) 5 4 n = 3000 n = 1500 menit n = 750 V 0 (m/det) ,003 0,01 0,0 0,03 0,1 0, 0,6 Q (m 3 /det) Gambar.10 Hubungan kecepatan sisi masuk ijin dengan kecepatan yang Dibutuhkan dan putaran pompa.8..3 Kecepatan keliling sisi masuk impeller ( U I ) U 1 = π D!n 60 Dimana : ( II. 9 ) U 1 = kecepatan keliling sisi masuk ( m/det ) D 1 = diameter mata impeller ( m ) n = putaran poros ( rpm ).8..4 Sudut Sisi Masuk ( β 1 ) 9 II.9) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 108 II-17

34 Fluida dianggap masuk impeller secara radial, sehingga sudut masuk absolute ( α 1 ) = 90 o, maka sudut ( β 1 ) dihitung dengan : Tan β 1 = Vr U 1 1 ( II. 1 0 ) Dimana : β 1 = sudut sisi masuk Vr 1 = kecepatan aliran radial ( diperhitungkan terhadap faktor penyempitan dan kecepatan aliran masuk ijin ) = ( 1,1 1,3 ) Vi V i = kecepatan aliran masuk ijin U 1 = kecepatan keliling sisi masuk.8..5 Segitiga Kecepatan Sisi Masuk Impeller Segitiga kecepatan dapat digambarkan sebagai berikut : Vr 1 V 1 1 U 1 Gambar 11 Segitiga kecepatan sisi masuk Dimana : U 1 = kecepatan keliling sisi masuk ( m/det ) 1 II.10) Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompressor, 6 II-18

35 Vr 1 = kecepatan aliran radial ( m/det ) β 1 = sudut sisi masuk V 1 = kecepatan relatif ( m/det ).8..6 Lebar Impeller Pada Sisi Masuk ( b 1 ) b 1 = Q π. D Vr ε ( II. 1 1 ) Dimana : b 1 = lebar impeller pada sisi masuk ( m ) Q = kapasitas ( m 3 /det ) D 1 = diameter sisi masuk ( m ) Vr 1 = kecepatan arah alian radial ( m/det ) ε = 0,8 0.9 ( factor kontraksi ).8.3 Sisi Luar Impeller Diameter Luar Impeller ( D ) D = 1840φ n H ( II. 1 ) Dimana : D = diameter luar impeller ( in ) 1 II.11) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 94 1 II.1) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 34 II-19

36 φ = koefisien tinggi tekan ( 0,9 1, ) H = head pompa ( ft ) n = putaran poos pompa ( rpm ).8.3. Kecepatan Keliling ( U ) U = π. D n. ( II. 1 3 ) 60 Dimana : U = kecepatan keliling impeller sisi luar ( m/det ) D = diameter luar impeller ( m ) n = putaran poros ( rpm ) Kecepatan Radial ( Vr ) Kecepatan radial sisi keluar diperhitungkan dari radial sisi masuk yaitu : Vr = Vr 1-15 % Vr 1 ( II. 1 4 ) Dimana : Vr = kecepatan raduial keluar ( m/det ) Vr 1 = kecepatan radial masuk ( m/det ) Sudut Sisi Keluar ( β ) Besarnya sudut sisi keluar dibuat lebih besar dari sudut sisi masuk untuk mendapatkan aliran yang lancar. 1 II.13) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 35 1 II.14) Austin H Chrunch, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 98 II-0

37 β = ( 15 o - 40 o ) ( II. 1 5 ) Segitiga kecepatan Sisi Keluar Untuk mendapatkan besarnya kecepatan relative ( w ) dan kecepatan air keluar ( V ) dapat dibuat segitiga kecepatan sisi keluar impeller dengan bantuan besar besaran yang telah didapat terlebih dahulu. Keterangan gambar : α ' V` Vr V β Vu Vu U Gambar.1 Segitiga kecepatan sisi keluar U = kecepatan impeller sisi keluar ( m/det ) Vu = kecepatan keluar tangensial ( m/det ) β = sudut sisi keluar α ' = sudut sisi keluar actual Vr = kecepatan radial keluar ( m/det ) Vu = kecepatan keluar tangensial absolute ( m/det ) Lebar Impeller Pada Sisi keluar ( b ) b = Vr Q. π. D. ε ( II. 1 6 ) 1 II.15) Austin H Chrunch, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 98 1 II.16) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 98 II-1

38 Dimana : Q = jumlah aliran total ( m 3 /det ) Vr = kecepatan radial keluar ( m/det ) D = diameter luar impeller ( m ) ε = faktor koreksi yang disebabkan ketebalan sudu = ( 0,9 0,95 ).8.4 Jumlah Sudu ( z ) Jumlah sudu dihitung dengan : z = 6,5 D D + D D 1 1 sin β m ( II. 1 7 ) Dimana : D = diameter luar impeller ( m ) D 1 = diameter dalam impeller ( m ) β m = β 1 + β.8.5 Jarak Sudu Sisi Masuk ( t 1 ) t 1 = π.d 1 z ( II. 1 8 ) Dimana : D 1 = Diameter dalam impeller ( m ) z = jumlah sudut.8.6 Tebal Sudu ( s ) 1 II.17) Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompressor, 55 1 II.18) Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompressor, 66 II-

39 S = ( 3 6 mm ), untuk bahan perunggu, logam ringan, dan baja tuang = ( 10 mm ), untuk bahan besi tuang kelabu.8.7 Melukis Bentuk Impeller Melukiskan bentuk impeller dapat dilakukan dengan metode arkus tangen yaitu dengan rumus : ρ = ( R b R b cos β b R R a a cos β a ) ( II. 1 9 ) Dimana : R a = jari jari knsenrtis lingkaran dalam R b = jari jari konsentris lingkaran luar a dan b = indek yang menunjukkan bagian dalam dan luar lingkaran konsentris..8.8 Rumah Pompa ( Volute ) Fungsi rumah pompa ( volute ) adalah untuk mengkonversi tinggi kecepatan ( velocity ) dari fluida menjadi tinggi tekan. Untuk perencanaan rumah pompa dimulai dari suatu garis dasar yang dinamakan lidah ( tongue ) Radius Lidah Tongue ( R t ) Dapat menggunakan rumus : R t = ( 1,05 1,10 ) R ( II. 0 ) 1 II.19) Austin H Chrunch, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 98 II.0) Austin H Chrunch, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 119 II-3

40 .8.8. Sudut Antara Tongue Teoritis Dengan Tongue Aktual. o 13 log10 ( R t / R ) φ t = ( II. 1 ) tan α ' Lebar Rata Rata Tiap Ring ( B ave ) B = b + χ tan / ( II. ) ave 3 θ Dimana : b 3 = lebar rumah pompa b = lebar impeller pada sisi keluar R = jari jari luar impeller R = jarak antara dua radius R dan R = R ave - R R ave = jari -=jari rata rata rata Penampang rumah pompa berbentuk trapesium dengan sudut antara dinding dengan garis horizontal 30 o. Rencana rumah pompa ditentukan oleh sudut yang dihitung Sudut Rumah Pompa ( o φ ) o φ = 360RV Q u R φ R R b R ( II. 3 ) II.1) Austin H Chrunch, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 10 II.) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 11 II.3) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentri Fugal, hal 118 II-4

41 BAB III PERHITUNGAN HEAD POMPA 3.1 PENENTUAN DIAMETER PIPA Dalam perencanaan ini diameter pipa ditentukan berdasarkan jenis cairan yang akan dialirkan. Apabila diameter pipa terlalu kecil, maka laju aliran akan tinggi dan sebaliknya jika diameter pipa terlalu besar maka laju aliran akan rendah. Laju aliran yang akan menimbulkan kerugian gesekan yang besr pada pipa. Sedangkan kecepatan aliran cairan yang akan diizinkan pada pipa discharge adalah 1 3 m/s Luas Penampang Pipa Isap Kecepatan yang diizinkan dalam pipa hisap adalah 1, 5,4 m/s. Dalam perencanaan ini kecepatan aliran dalam pipa hisap direncanakan m/s. Gambar 3.1 Pipa Isap III-1

42 Q = V. A ( III.1 ) III Dimana : Q = Kapasitas pompa, m/s ³ = Direncanakan untuk mengisi tangki atas sehingga penuh dalam 30 menit. V = Volume tangki air = 0,9 m ³ t = Waktu yang diperlukan untuk mengisi tangki dengan air sampai penuh. = 30 menit = 1800 detik. Q V 0,9 m ³/ s = = t 1800 Q = m 3 /s Q = 0,5 I / s Vs = Kecepatan masuk aliran m / s. As = Q Vs As = 0,5 10 ³ As = 0,5 10 ³ m ² Luas penampang pipa isap : A S = π 4 d S d S = m d S = 0.70 m Dalam perencanaan ini diambil pipa dengan diameter ¾ inci dengan ukuran pipa sebagai berikut : Diameter luar pipa = 0,0667 m III III.1) Sularso & Harao Tahara, Pompa & Kompresor hal 5 III-

43 Diameter dalam pipa = 0,00996 m Kecepatan aliran dalam pipa isap sebenarnya : v s = Q 4Q = A πd ² s v s = π ( ) v s = 1.45 m/s 3.1. Luas Penampang Pipa Tekan Luas penampang pipa tekan dapat dihitung dengan menggunakan cara : v d = Kecepatan keluar air 3 m/s A d = Q Vd 0.5X10 = 3 3 = m 3 d d = m Dalam perencanaan ini diambil pipa dengan diameter ½ inci dengan ukuran pipa sebagai berikut : Diameter luar pipa : m Diameter dalam pipa : m Kecepatan aliran air dalam pipa discharge adalah : v d = 3 Q 4X 0.5X10.= π ( ) A d v d =.5 m/s. Dalam perhitungan diatas, ternyata kecepatan aliran cairan dalam pipa isap dan pipa tekan masih dalam batas yang diizinkan sehingga pipa dalam perencanaan ini dapat digunakan. 3. PENENTUAN SIFAT ALIRAN Penentuan sifat aliran dapat dihitung dengan : III-3

44 3..1 Pipa isap Perhitungan pada pipa isap dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Re = v d s ( III. ) v Dimana : v s = Kecepatan aliran dalam pipa isap = 1.45 m/s d s = Diameter dalam pipa isap = m v = m /s IV Re = 1.45 ( ) Re = ,17 aliran yang terjadi adalah Turbulen 3.. Pipa Tekan Perhitungan pada pipa tekan dapat dihirung dengan menggunakan rumus: Re = v d d d v Dimana : v d = kecepatan aliran dalam pipa keluar =.55 m/s Re =.55 ( ) Re = ,13 aliran yang terjadi adalah Turbulen Untuk Re <000, aliran dalam pipa adalah aliran laminar Re = 000 : 4000, aliran dalam pipa adalah peralihan laminar ke turbulen Re > 4000, aliran dalam pipa adalah aliran turbulen III-4 IV III..) Alan L. Prashun, Fundamental of Fluid Mechanics hal 33

45 Sehingga dari hasil perhitungan di atas maka, aliran dalam pipa pipa tersebut adalah aliran turbulen. 3.3 PERHITUNGAN HEAD POMPA Jika zat cair mengalir melalui suatu instalasi pompa, maka zat cair akan mengalami hambatan pada pipa. Dengan demikian menimbulkan kerugian-kerugian pada hisap dan tekan. Gambar 3. Head Pompa Perhitungan Head Gesekan Pada Pipa Lurus a. Kerugian Head gesekan pada pipa lurus (hl s ) Kerugian head gesekan pada pipa yang lurus dapat dihitung dengan menggunakan Rumus : hl s = f I s v s d s g Dimana : f = factor gesekan pipa I s = panjang pipa hisap = 4.5 m d s = diameter pipa hisap.( III.3 ) V III-5 V III.3.) Frank M. White Fluid Mechanics hal 340

46 = m v s = kecepatan aliran pada hisap = 1.45 m/s g = percepatan grafitasi = 9.81 m/s Dari mody diagram di dapat : f = pada Re = ,17 hl s = (1.45 ) hl s = m b. Kerugian Head Akibat Sambungan 90 0 (hl s ) hl 1 = nk 1 v g Dimana : n = jumlah sambungan 90 0 = 1 buah k 1 = factor kelengkungan pipa lekuk 90 0 = 0.55 sehingga didapat : (1.45 ) hl 1 = 0.55 X = 0.518m c. Kerugian head pada kutub isap dengan saringan (hl ) hl = k v g Dimana : k = factor akibat adanya katub hisap dengan saringan = 1 hl = 1 (1.45 ) 9.81 hl = m Jadi kerugian head pada sisi isap seluruhnya adalah : III-6 h s l = hl s + hl 1 + hl

47 h s l = h l = m 3.3. Perhitungan Kerugian Head Pada Sisi Tekan Pada perhitungan kerugian head pada sisi tekan dicari dengan menggunakan cara : a. kerugian head gesekan pada pipa lurus Kerugian head gesekan pada pipa lurus dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Dimana : hl = f I v ( III.4 ) VI D g f = factor gesekan pipa tekan l d = panjang pipa tekan = 5 m d = diameter pipa tekan = m v = kecepatan aliran pada pipa tekan =.55 m/s dari mody diagram di dapat : f = dari Re = ,13 sehingga didapat : hl d = (.55 ) hl d =.15 m b. Kerugian head akibat adanya belokan 90 0 ( hl 1 ) hl 1 = nk v g III-7 VI III.4) Ronald V. Gikes Mekanika Fluida & Hidrolika, hal 103

48 Dimana : n = jumlah belokan = 1 buah k = factor kelengkungan pipa siku 90 0 = 0.55 sehingga didapat : hl 1 = 0.55 (.55 ) hl 1 = 0.36 m 9.81 c. Kerugian head akibat kecepatan pada ujung pipa buang hl = n v (III. 5) g VII Dimana : n = jumlah kutub buang = 1 buah hl (.55 ) = hl = 0.33 m Jadi kerugian head pada sisi tekan pompa adalah : hl d = hl s + hl 1 + hl hl d = hl d =.84 m Dengan demikian head total pompa adalah : H total = hl d + hl s + Z total = = m Dimana : Z total = tinggi total = 8 III-8 VII III.5) Ronald V. Gikes Mekanika Fluida & Hidrolika, hal 56

49 BAB IV PERENCANAAN DIMENSI UTAMA POMPA SENTRIFUGAL 4.1 Pemilihan Jenis dan Tingkat Impeler pada Pompa Dalam menemtukan tipe impeller dari suatu pompa harus diketahui dahulu putaran spesifik dari pompa tersebut. Kecepatan spesifik adalah suatu istilah yang dipakai untuk memberikan klasaifikasi impeller yang berdasarkan prestasi dan proporsinya tanpa memperhatikan ukuran actual dan kecepatan dimana pompa itu beroperasi. Untuk menghitung kecepatan pada pompa yang akan direncanakan dapat menggunakan persamaan rumus ( II. 3 ) n s = n Q 3 4 H Dimana : n = putaran motor, rpm ( n =3000 rpm ) Q = debit pada pompa, m (Q = 0,0055 m ) IV-1

50 H = tinggi manometris ( H = 11,5 m ) 5.10 n s = ,5 = 10, Dengan melihat gambar 4.1 dibawah ini, maka ditentukan jenis impellera yaitu low speed impeller. Dengan baik isapan tunggal dan satu tingkat pompa sudah dapat bekerja dengan baik. Gambar 4.1 Gambar jenis-jenis impeller 4. Effisiensi Operasional Pompa a. Effisiensi hidrolis η h Effisiensi hidrolis η h = 0,750-0,85 Untuk efisiensi hidrolis diambil = 0,85 b. effisiensi Mekanis η m Effisiensi hidrolis η m = 0,9-0,95 Untuk efesiensi mekanis diambil = 0,95 IV-

51 c. Effisiensi Volumetris η v Effisiensi hidrolis η h = 0,94 0,995 Untuk effisiensi volumetric diambil = 0,98 Sehingga untuk effisiensi operasionalnya : η o p = 0,85 x 0,95 x 0,98 = 0,79 Effisiensinya operasionalnya pompa η o p = 0,63 0,84 ini berarti η o p yang direncanakan memenuhinya persyaratan. 4.3 Perencanaan poros Perhitungan Daya Motor Untuk menggerakan pompa dipilih motor listrik yang dihubungkan langsung dengan kopling. Daya motor dihitung dengan menggunakan persamaan rumus ( II. 4 ) : Dimana : γ P =.Q. η H p man ο ρ P = daya motor η o p = overall efficiency dari pompa Q p = kapasitas pompa m ρ o p = masa jenis fluida pada temperatur γ = berat jenis fluida IV-3

52 γ = ρ.g Q t h = Q/ η v Q th = Q/0,95 = / 0,95 = 5,.10-4 m 3 /s P = 995,7.9,8.5,.10 0, ,5 = 73,99 watt 4.3. Menghitung Diameter Poros Perhitungan poros ini adalah pada beben torsi, untuk poros pompa perencanaan ini dipilih bahan poros SCM JIS 4105 dengan σ w = 85 kg/mm Dengan faktor keamanan Sf =8. maka perhitungan adalah sebagai berikut : σ max τ = ( IV.I ) 1 3.sf = = 6,13 kg/mm Sehingga Torsi poros 60. P T =. π. n 1 IV.1) Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompresor, hal 67 IV-4

53 60.73,99 =.3, = 0,3 Nm Diameter poros = 3,46 kgmm 16.3,46 d s = 3 π.6, 13 =,69 mm 3 mm Pada perencanaan diameter poros bertingkat, dan untuk keseimbangan dan memperhatikan faktor kekuatan, maka diameter poros terkecil d s diambil 6 mm Diameter naaf ( d n ) D n = (5-10) + d s = = 13 mm Gambar 4. Sketsa Impeller IV-5

54 4.4 Dimensi Sudu dan Impeler Dimensi Impeller pada sisi pemasukan a. Kecepatan radial pada sisi masuk ( Vr i ) Untuk n q = 10,7 maka didapat KV m l = 0,11 V = KV. g. H ( IV. ) rl ml man = 0,11.9,8.11, 5 = 1,65 m/s Grafik 4.3 Grafik hubungan koefesien dengan putaran spesifik b. Kecepatan masuk Dalam perencanaan V o adalah : V o = 0,8 V rl = 0,8.1,65 = 1,3 m/s IV.) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentrifugal hal 108 IV-6

55 c. Diameter mata impeller d o 4. Q = th + π. V o d n = 4.5,.10 π.1, ,014 = 0,07 m = 7 mm d. Diameter sisi masuk impeller Untuk diameter sisi masuk (d 1 ) besarnya adalah : D 1 = D Diameter masuk dibuat sama dengan diameter mata impeller dikarenakan asumsi fluida memasuki impeller adalah radial dan membentuk sudut 90 o. e. Kecepatan keliling paa sisi masuk (U 1 ) Untuk kecepatan keliling pada sisi masuk dapat menggunakan rumus dengan persamaan ( II.9 ) U 1 = = π. d 1. n 60 π.0, = 4,4 m/s IV-7

56 f. Sudut sisi masuk Fluida biasanya dianggap masuk ke sudu-sudu secara radial, sehingga sudut sisi masuk ( =90 o ) karena V r = V. Dapat menggunakan persamaan ( II.10 ) tan β = V ri U 1 1, 6 = 4, 4 arc tan β =0,37 β = 0,67 = 1 o Harga β = 1 o masih berada dalam batasan yang yang diijinkan yaitu 15 o s/d 30 o. g. Jarak antara sisi masuk Untuk menentukan jarak sudu masuk, kita asumsikan banyak sudu adalah 5 buah Maka besarnya t = π. d Z 1 = = 16,95 mm IV-8

57 h. Koefesien penyempitan masuk (ϕ) Koefesien penyempitan sisi masuk dapat ditentukan jika dapat menentukan harga S u1, kita asumsikan besarnya tebal sudu mm S 1 S u1 = sin β = 4 sin 1 = 11,16 mm Dengan demikian besarnya koefesien penyempitan sisi masuk ϕ 1 : ϕ 1 = t 1 t 1 S u 1 = 16,59 16,59 11,16 = 3,0 i. Lebar sisi masuk impeller b 1 = Q th 1. Vr1. π. d ε 1 = 4 5,.10 π.0,07.1,6.0,86 = 0,00445 m = 4,4 mm

58 j. Segitiga percepatan Merupakan bagian mencari harga V (kecepatan relative fluida terhadap impeller) yaitu dengan menggambar vector gaya yang bekerja pada sisi masuk. IV-9 Dari grafik diatas didapat kecepatan rekatif air meninggalkan impeller v = m/s 4.4. Dimensi impeller pada sisi pengeluaran a. Perhitungan diameter luar impeller Dengan mengambil referensi dari Khertagurov bahwa n s = 10 maka perbandingan antara d /d 1 =,5-3,5 sehingga dalam perencanaan digunakan: d d = 1 3 d = d 1.3 d = 3. 7 = 81 mm b. Kecepatan keliling Pengeluaran Dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (II.13) U = π. d. n 60 c. Sudut sisi Keluar Besarnya sudut keluar 15 o -40 o maka untuk β = 33 o IV-10

59 d. Kecepatan radial sisi keluar Kecepatan radial sisi keluar diperoleh dengan persamaa ( II.14 ) V r = (0,85-1).V r1 = 0,85. 1,65 = 1,4 m/s e. Kecepatan Tangensial V U =U - V r tan β = 1,7-1,4 tan 33 = 10,56 m/s f. Kecepatan Absolut Tangensial Tinggi tekan yang diberikan impeller ke fluida H vir = = H man η th 11,5 0,85 =13,5 Tinggi tekan untuk jumlah sudu tak terhingga H = vir U V 9,8. u 1,7.10,56 = 9,8 = 13,7 m IV-11

60 Koefesien alliran sirkulasi (η ) η = H H vir vir 13,5 = 13,7 = 0,98 Kecepatan absolute tangeensial (V u ) V u = η. V u = 0,98.10,56 = 10,34 m/s Sudut sisi keluar aktual (α ) V α = arctan V = r u 1,4 arctan 10,56 = 7,5 o Kecepatab absolute sisi keluar V = r Vu V + = 1,4 + 10,56 = 10,6 m/s g. Jarak bagi antara sudu sisi masuk Untuk menentukan jarak sudu masuk, kita asumsikan banyak sudu adalah 5 buah IV-1

61 Maka besarnya t = π.d Z π. 81 = 5 = 50,86 mm h. koefesien penyempitan sisi masuk Koefesien penyempitan sisi masuk dapat ditentukan jika kitadapat menentukan harga S u,kita asumsikan besarnya tebal sudu = 4 mm maka S u = S sin β 4 = o sin 33 = 7,34 mm Dengan demikian besarnya koefeien penyempitan sisi masuk ϕ = t t S u 50,86 = 50,86 7,34 = 1,16 i. Lebar impeller sisi keluar Lebar impeller sisi keluar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan ( II.16 ) b = Q π. d ε th. Vr. IV-13

62 4 5,.10 = π.0,081.1,4 x0,9 = 1, m = 1,6 mm j. segitiga kecepatan v Merupakan bagian mencari harga V (kecepatan relative fluida terhadap impeller) yaitu dengan menggambar vector gaya yang bekerja pada sisi keluar Dari grafik diatas didapat kecepatan rekatif air meninggalkan impeller v = m/s Perhitungan Jumlah Sudu Impeler Dengan mengambil referensi dari Khertagurov halaman 106, jumlah sudu yang biasa digunakan adalah 5-13 buah. Jumlah sudu haruslah sesuai enga ketentuan yang telah diberikan sehingga memberikan pengarahan yang baik pad zat cair yang dipompa. Jumlah yang makin banyak akan menyebabkan semakin banyak kerugian akibat gesekan. Dari perhitungan sebelumnya, jumlah sudu yang diasumsikan adalah 5 buah. Untuk itu kita harus memeriksa kembali ketepatannya dengan menggunakan persamaan rumus ( II.17 ) Z = d 6,5x d + d1 β d 1 β 1 + sin IV-14

63 81 + Z = 6,5 81 = 4, 7 sin Melukis Bentuk Sudu Impeler Untuk merencanakan bentuk kelengkungan sudu impeller digunakan metode Tangen Circular Arc dengan menggunakan persamaan ( II.19 ) : ρ = ( R b R b cos β b R a R a cos β a Dari perhitungan telah didapat: Untuk inlet V ri = 1,66 m/s β 1 = 1 o d = 7 Untuk outlet V r = 1,44 m/s β d = 33 o = 81 mm Sebelum menghitung dengan persamaan diatas terlebih dahulu dibuat grafik : Agar mempermudah melukis bentuk sudu dibuat tabel berdasarkan grafik. IV-15

64 Tabel 4.1.Perhitungan Melukis Impeller Ring R R θ cosβ Rcosβ Rcosβ - Rcosbβ 1 R -R 1 ρ B C D Langkah-langkah melukis sudu dengan jari-jari : R = 1.b,c,d, 1. Buatlah Lingkaran jari-jari R = 1, b,c,d,. Buatlah lingkaran dari 1a dibuat garis sudut β 1 =1 o 3. Kemudian dari titik 1,ukur panjang ρ = 19,6 sehigga didapat titik A 4. Dengan titik pusat A, dibuat lingkaran dari 1 sampai memotong lingkaran di 1b dan didapat titik B 5. Kemudian ukurlah panjang ρ = 14,37 mm dari titik B melintasi titik A sehingga didapat titik C 6. Denga titik pusat di C, dibuat lingkaran dari titik B hingga memotong lingkaran 1c dan didapat titik D. 7. ukurlah panjang ρ 3 = 39,63 mm dari titik D yang melintasi C dan didapat titik E 8. Demikian seterusnya dengan titik pusat E, dibuat lingkaran dari titik d sampai memotong lingkaran 1d didapat titik F 9. Kemudian ukur ρ 4 = 53,18 mm dari titik F melewati titik E dan diperoleh titik G IV-16

65 10.Dengan titik G sebagai pusat, Dibuat lingkaran dari F sampai memotong lingkaran sehingga di peroleh titik H Perhitungan Ketebalan Sudu 1. Ketebalan Sudu tabal Sudu dapat dihitung berdasarkan pada jari-jari lingkaran yang relah dipilih Persamaan untuk menentukan ketebalan sudu diperoleh dengan persamaan untuk menentukan kontraksi yaitu : sin β ( π.d π Dε ) t = Z Untuk harga kontraksi diambil 0,86-0,9, yang secara konstan akan naik mulai dari 0,86 sebanyak 0,01. Berdasarkan rumus di atas maka didapat tebal sudu pada table berikut ini: Tabel 4. Ketebalan sudu β D E t Jumlah sudu(z) adalah 5. Lebar Laluan Lebar laluan impeller pada jari-jari yang akan dipilih diperoleh dengan menggunakan rumus : IV-17

66 Qth b = π. D. ε. V r ( IV.3 ) 3 Tabel 4.3 Tabel Lebar Laluan D ε Vr B Perhitungan Rumah Pompa Rumah pompa berbentuk spiral yang bertujuan merubah velocity head dari air yang meninggalkan impeller menjadi pressure head seefesien mungkin 1. Jari-jari kelengkungan volute bagian dalam R 3 = (1,0-1,05).R = 1,05.40,5 = 4,55. Lebar Volute pada lidah Casing (b 3 ) b 3 = b + (0,05.R ) = 1,6 + (0,05.81) = 3,65 3 IV.3) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentrifugal hal 106

67 3. Jari-jari lingkaran penampang Volute (ρv) φ ρv =. φ. R3 x Dimana φ = Sudut pembagi, dipilih 45 o sebagai interval pertama IV-18 x = faktor kontanta = (0,7/Q).ku.π ku = V u x R = 11,8. = 0,478 x = (0,7/0,0005)x0,478x3,14 = 160,8 maka ρv =..0, ,8 160,8 = 8, m = 0,87 mm 4. Jari-jari Volute bagian luar R a = R 3 + (ρv) = 4,5 + 0,87 = 43,37 mm Untuk sudut-sudut pada interval yang lain dapat dihitung dengan rumus diatas dan kemudian diamsukkan ke dalam table. IV-19

68 Tabel 4.4 Tabel Dimensi Rumah Volute θ ρv R a Sudu lidah Volute Sudu Lidah Volute dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (II.1) : φ L = 13. Log( R tan α 3 / R ) 13. Log(0,045/ 0,0405) = 0 tan 7,5 = 0,9 o 4.6 Perbandingan Untuk membandingkan hasil pompa perencanan penulis membandingkan dengan pompa Panasonic GA-00 JBE IV-0

69 Tabel 4.5 Data Teknis Perbandingan Pompa Panasonic Perencanaan Daya 00 Watt Daya 73,99 watt Kapasitas /debit 35 l/s Kapasitas /debit 30 l/s Total head 0 m total head 11 m D. Pipa suction 5,4 mm D. Pipa suction 15 mm D. Pipa discharge 5,4 mm D. Pipa disharge 0 mm D. Impeller 10 mm D. Impeller 81 mm Pompa Perencanan ini mempunyai watt kecil cocok untuk daerah mata airnya tidak terlalu dalam. IV-1

70 BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan Pada perencanaan pompa ini berfungsi untuk memindahkan fluida berupa air di bawah permukan air ke tanki penampungan. Dalam perencanaan ini digunakan jenis pompa sentrifugal. 1. Head total manometris yang terjadi sebesar 11,5 m.. Kerugian Head pada pipa hisap sebesar 0,684 m 3. Kerugian head pada pipa tekan sebesar,84 m 4. Head statis sebesar 8 m. 5. Diameter pipa hisap sebesar pipa ¾ in atau 0,9 mm 6. Diameter pipa tekan sebesar 15 mm 7. Putaran spesifik sebesar 10,7 berdasarkan putaran spesifik inilah didapat impeller sentrifugal yang digunakan pada perencanaan ini dengan bahan impeller yaitu bronze. V-1

71 8. Diameter dalam impeller pompa sentrifugal pada sisi masuk sebesar 7 mm. 9. Diameter impller sebesar sisi keluar 81 mm dengan jumlah sudu sebanyak 5 buah 10. Daya yang dibutuhkan sebesar untuk mengalirkan debit air sebesar 0,0055 m 3 /s adalah 73,99 Watt. 11.Diameter poros sebesar 13 mm dengan bahan poros SCM JIS Saran 1. Untuk mendapatkan ukuran impeller yang sesuai dengan kapasitas dan daya hisap dan tekan diperlukan daya yang sangat besar. sesuai dengan rumus bantuan yaitu rumus putaran spesifik. Untuk mengurangi laju karat dipilih bahan impeller dari bahan perunggu yang mempunyai laju korosi yang kecil. 3. Untuk menjaga agar tidak terjadi macet pada mata impeller yang diakibatkan sampah untuk itu diperlukan filter pada ujung pipa hisap. Contoh : Muffler filter. 4. Untuk menentukan tipe impeller harus diketahui dahulu putaran spesifik dari pompa tersebut.

72 Daftar Pustaka 1. Church, Austin H, Pompa dan Blower Sentrifugal diterjemahkan oleh Zulkifli Cetakan ketiga, Erlangga, Jakarta, Dietzel, Fritz, Turbin, Pompa dan Kompresor diterjemahkan Dakso, Erlangga, Jakarta, Edwards, Hicks, Teknologi Pemakaian Pompa, Cetakan pertama, Erlangga, Jakarta, Giles, Ranald V., Mekanika Fluida dan Hidrolika, diterjemahkan Herman Widodo Soemitro, Erlangga, Jakarta. 5. Prashun, Alan L., Fundamental of Fluid Mechanics, Prentice Hall. Inc, Englewood cliffs, New Jersey, Tahara, Haruo Sularso&, Pompa dan Kompresor, Cetakan kedelapan, Jakarta, White, Frank M., Fluid Mechanics, Fouth Edition, Mc. Graw Hill Co, New York.