JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 2, (2012) ISSN:

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., () ISSN: 3-97 Analisa dan Pengujian Karakteristik Performa CUSSONS Friction Loss in Pipe Apparatus and Single Stage Centrifugal Pump Pompa dengan Motor NEWMAN Electric Motor 83V/5,5 hp; 85 RPM Kenan Sihombing dan Sutardi Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 6 Indonesia sutardi@me.its.ac.id CUSSONS friction loss in pipe apparatus adalah salah satu perangkat pengujian head loss perpipaan yang ada di Laboratorium Mekanika dan Mesin mesin Fluida. Usia alat yang sudah tua serta perawatan yang minim menyebabkan terjadinya penurunan performa dari sistem ini. Untuk dapat mengembalikan fungsi dari fasilitas ini, perlu dilakukan analisa terhadap head loss sistem perpipaan, serta pengujian terhadap performa pompa yang meliputi efisiensi dan karakteristik kerjanya. Sistem perpipaan CUSSONS friction loss in pipe apparatus menggunakan material Polyvinyl Chloride (PVC) pada bingkai dengan dimensi 4,65 m,94 m. Fitting perpipaan terdiri atas long radius elbow 9 o, standard radius elbow 9 o, elbow 45 o, venturimeter, pipa sudden contraction, dan pipa sudden enlargement. Beberapa pressure tap dihubungkan dengan manometer raksa dengan specific gravity (SG) 3,6. Head loss pipa dianalisa menggunakan formulasi Swamee-Jain dan persamaan Darcy Weisbach. Pompa sentrifugal single stage terhubung dengan motor NEWMAN electric motor,5 hp, 85 RPM. Pengujian melibatkan pengukuran tekanan suction dan tekanan discharge pompa menggunakan pressure gauge pada bagian inlet dan outlet. Variasi terhadap debit aliran (Q) dilakukan dengan sistem bypass dan discharge valve. Pompa dapat beroperasi pada kapasitas maksimal 7 L/min yang terukur pada rotameter merk Fisher Controls. Variasi bilangan ynolds pada aliran turbulen dilakukan pada debit L/min hingga 7 L/min untuk pipa PVC diameter 3/ in pada line I, debit L/min hingga 6 L/min untuk pipa PVC diameter 3/4 in pada line II, serta debit L/min hingga 5 L/min untuk pipa acrylic diameter / in hasil modifikasi pada line III, dengan variasi L/min. Analisa terhadap performa sistem ditunjang dengan bantuan software Pipe Flow Expert v5... Dari eksperimen, diperoleh data berupa grafik perbandingan friction factor (f) dan bilangan ynolds () pada nilai kekasaran relatif (e/d) tertentu dan koefisien losses (KL) dan. Nilai e/d untuk masing-masing pipeline juga diperoleh melalui eksperimen. Data hasil eksperimen yang dianalisa menggunakan formulasi Swamee Jain kemudian dibandingkan dengan analisa software sehingga diperoleh hasil, yakni ηp: 9% - 8,4%; H:7, m - 7 m untuk pipeline I, ηp: 6% - 6,%; H:8,4 m - 8,34 m untuk pipeline II, dan ηp: 5,3% - 3,8%; H:9 m - 9, m untuk pipeline III. Penelitian dilakukan dengan variasi bilangan ynolds () pada aliran turbulen hingga debit maksimal 7 L/min. Kata kunci: Head loss, Darcy Weisbach, single stage centrifugal pump, bilangan ynolds, friction factor. C I. PENDAHULUAN USSONS pressure drop in pipes apparatus merupakan salah satu peralatan pengujian yang dapat dijumpai di Laboratorium Mekanika dan Mesin-mesin Fluida, Jurusan Teknik Mesin FTI ITS, Surabaya. Peralatan ini digunakan untuk melakukan pengujian terhadap headloss yang terjadi dalam sistem perpipaan. Namun, pompa beserta instrumen perpipaan diperkirakan telah mengalami penurunan performa. Hal ini diakibatkan usia pompa yang sudah sangat tua dan minimnya perawatan yang dilakukan terhadap sistem. Karena itu, pengujian terhadap performa pompa dan head loss sistem perpipaan yang digunakan dalam penelitian ini perlu dilakukan. Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah fasilitas pompa yang ada masih memiliki performa kerja yang layak. Pompa sentrifugal single stage dalam pengujian ini terhubung melalui poros dengan NEWMAN Electric Motor 83V/5, dengan spesifikasi daya,5 hp/, kw dan putaran mesin 85 RPM, pada voltase 4 ± 6% dan arus 8,8 ampere. Debit aliran sebagai variasi dalam pengujian ini diukur menggunakan rotameter Fisher Controls, dengan satuan pembacaan Liters per minute water (L/min) o C dan rentang pembacaan hingga L/min. Secara garis besar, permasalahan yang hendak dianalisa dalam penelitian ini adalah untuk menentukan head efektif instalasi sistem serta coefficient of losses (K L) masing-masing fitting yang digunakan sehingga head loss total yang terjadi dapat ditentukan. Selanjutnya, hasil analisa yang didapatkan lewat perhitungan manual dibandingkan dengan analisa menggunakan software Pipe Flow Expert v5... Alhasil, grafik karakteristik kerja aktual pompa serta grafik hubungan antara f dan dari sitem perpipaan dapat ditentukan, tentunya dengan melakukan analisa terhadap efisiensi kerja pompa yang digunakan. Penelitian ini dilakukan dengan harapan dapat terjadi penambahan fasilitas praktikum yang ada di laboratorium. Penambahan fasilitas ini didukung dengan adanya manual penggunaan fasilitas pengujian. Manual yang dihasilkan selanjutnya dapat digunakan sebagai panduan dalam membuat modul praktikum dari fasilitas CUSSON friction loss in pipe apparatus ini. II. METODE PENELITIAN A. Tahap Peninjauan Pipa pada fasilitas ini menggunakan material dominan Polyvinyl Chloride (PVC) Pipe (P56 Friction Loss in Pipes, Catalogue Cussons Technology). Adapun sistem perpipaan tersusun atas pipa PVC dengan diameter D = 3/ in dan panjang L = 3 m pada line I, pipa PVC dengan diameter D = 3/4 in dan panjang L = 3m pada line II, pipa acrylic dengan diameter D = / in dan panjang L = m pada line III, dan pipa dengan variasi fitting dan flow meter pada line IV. Gambar menunjukkan ilustrasi dari CUSSONS friction loss in pipe apparatus yang digunakan dalam pengujian ini.

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., () ISSN: 3-97 NEWMAN electric motor. Perhitungan terhadap daya pompa melibatkan variabel debit aliran dari pompa (Q p) serta head pompa itu sendiri (H p). Persamaan daya pompa adalah: W P = ρgq p H p (6) Gambar.. Ilustrasi dari instalasi fasilitas CUSSONS friction loss in pipe apparatus. B. Analisis Head Loss Perpipaan Nilai head loss dari pipa dan fitting diperoleh melalui pembacaan pada manometer raksa. Berdasarkan persamaan hidrostatis, didapatkan bahwa: p = SG (Hg) ρg(h h ) () dimana: p : selisih tekanan, N/m SG Hg : spesific grafity raksa ρ : massa jenis air, 997 kg/m 3 g : percepatan grafitasi bumi, m/s h h : selisih ketinggian raksa pada manometer, m Nilai p kemudian digunakan untuk menentukan nilai friction factor (f). Adapun persamaan untuk menghitung f (Darcy Weisbach): f = D L. p ρv dimana V adalah laju alir fluida dalam satuan m/s. Dengan mengetahui harga f, kekasaran relatif pipa (e/d) dapat ditentukan. Untuk menentukan harga e/d digunakan persamaan: e D = 3,7 [ (,8 f ) 6,9 ], Untuk head loss pada fitting, nilai p digunakan untuk menentukan coefficient of losses (K L). Adapun persamaan untuk menghitung K L adalah: K L = p ρv C. Analisis Head Pompa Pengukuran terhadap head pompa dilakukan menggunakan pressure gauges yang dipasang pada bagian suction dan discharge pompa. Selain itu perlu dilakukan perhitungan terhadap head dinamis pompa. Berdasarkan persamaan energi, nilai head pompa dapat dihitung dengan persamaan: H p = p p γ () (3) (4) + V V + h g g (5) dimana h g adalah selisih ketinggian suction dan discharge pompa dalam satuan meter. D. Analisis Daya Pompa dan Efisiensi Perhitungan terhadap nilai efisiensi pompa tidak terlepas dari daya dan efisiensi dari motor yang digunakan, yakni Untuk dapat menghitung efisiensi pompa, terlebih dahulu dilakukan perhitungan terhadap daya poros (B p). Daya poros dihitung dengan perumusan: B P = η. E P = η. VI cos φ (7) E p merupakan electric power yang merupakan daya motor. Nilai E p merupakan perkalian antara nilai tegangan (V), arus (I) dan faktor kerja motor listrik (cos φ) yang digunakan. Pengukuran terhadap V dan I dilakukan menggunakan clamp ampere. Dengan melakukan perkalian antara efisiensi motor listrik dan E p, maka diperoleh nilai dari daya poros. Alhasil, nilai dari efisiensi pompa adalah: η p = W P B P (8) Nilai efisiensi merupakan variasi debit, sehingga perubahan nilai debit akan berdampak pada perubahan nilai efisiensi. III. HASIL & DISKUSI A. Perbandingan Head Loss Mayor f,,,8,6,4,, Gambar.. Kurva hubungan friction factor (f) dan bilangan ynolds () pada ketiga line yang dianalisa. Setelah menganalisa Head loss mayor yang terjadi pada line I, line II, dan line III, maka kurva karakteristik hubungan antara friction factor (f) dan bilangan ynolds () dapat ditentukan. Gambar menunjukkan bahwa pipa dengan nilai e/d terbesar memiliki kecenderungan nilai f yang lebih tinggi pada nilai bilangan ynolds yang sama. Hal ini sesuai dengan teori yang disebutkan pada teorema Swamee Jain, dimana: e, f = {,8log (( D 3,7 ) )} (9) Hasil eksperimen menunjukkan bahwa line II dengan nilai kekasaran e =,9 mm dan diameter pipa D = 3/ in jenis PVC memiliki kurva f dengan nilai terbesar. Line I dengan nilai kekasaran e =,39 mm dan diameter pipa D = 3/ in jenis PVC memiliki kurva f dengan nilai yang berdempet dengan line III dengan nilai kekasaran e =, mm dan diameter pipa D = / in jenis acrylic. Kurva Line III Line II Line I 64/

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., () ISSN: ini kemudian dapat digunakan untuk kepentingan eksperimen lebih lanjut, guna menentukan nilai f pada berbagai nilai bilangan ynolds yang variasinya dipengaruhi oleh perubahan nilai debit aliran pada pipa. Nilai kekasaran ditentukan dengan menghitung nilai e/d terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan 3. Pada kondisi standar, pipa PVC, plastic pipes memiliki nilai kekasaran absolut sebesar,5,7 mm ( Pipa PVC pada line I dan line II memiliki nilai kekasaran sebesar,39 mm dan,9 mm. Selain faktor usia alat dan fouling factor pada fluida kerja yang digunakan, jarak ideal bagi fluida kerja untuk mencapai kondisi fully developed flow diperkirakan turut berpengaruh. Berdasarkan teori fully developed fow pada aliran turbulen, eksperimen menunjukkan bahwa profil kecepatan rata-rata fluida mencapai kondisi fully developed flow pada panjang pipa 5 hingga 4 kali diameter pipa, pada kondisi straight pipe, tanpa fitting maupun restriction flow meter (Fox, et al, 3). Apabila pengukuran dilakukan pada kondisi aliran belum mencapai fully developed flow, terdapat kemungkinan fluktuasi nilai kekasaran yang tidak akurat. Pipa acrylic pada line III memiliki nilai kekasaran sebesar, mm. Nilai ini masih berada pada batas normal untuk jenis pipa drawn tube dengan material polimer. Nilai kekasaran yang besar akan berpengaruh pada nilai head loss yang juga besar. B. Perbandingan Head Loss Minor pada Elbow 3 Long rad. Elbow 9 pertambahan kecepatan menjadi landai semakin landai. Hal ini diakibatkan nilai perubahan tekanan ( p) disepanjang pipa yang lebih besar dibandingkan nilai kuadrat kecepatan (V ) di dalam pipa. Alhasil, pada yang lebih besar, nilai K L cenderung konstan untuk masing-masing fitting. Nilai K L untuk masing-masing fitting didapatkan dengan merata-ratakan perolehan nilai K L ketika perubahan nilai tidak menghasilkan perubahan nilai K L yang sangat besar. Berdasarkan hasil eksperimen, diperoleh bahwa K L pada long radius elbow 9 o (K L-L9) bernilai,7, K L pada standard radius elbow 9 o (K L-St9) bernilai,6, dan K L pada elbow 45 o (K L-45) bernilai,3. Berdasarkan literatur yang ada (Westaway dan Loomis, 984), diketahui bahwa nilai K L-L9 adalah sebesar,34 hingga,4, nilai K L-St9 adalah sebesar,75, dan nilai K L-45 adalah sebesar,3 hingga,4. Perbedaan nilai K L tersebut dapat diakibatkan kondisi pipa yang buruk sehingga memiliki koefisien friksi yang besar, sehingga K L menjadi semakin besar pula. Sementara itu, nilai K L hasil pengujian yang lebih kecil dibandingkan literatur dapat diakibatkan kebocoran pada pressure tap sehingga nilai head loss yang terbaca pada manometer lebih kecil dari yang seharusnya. C. Head Loss Minor pada Sudden Enlargement K L 8 6 K L,5,5 Standard rad. Elbow 9 Elbow , Gambar. 3. Kurva hubungan koefisien losses (K L) dan bilangan ynolds () pada tiga buah fitting jenis elbow. Untuk dapat menentukan nilai K L digunakan perumusan 4. Berdasarkan persamaan tersebut diketahui bahwa nilai K L dipengaruhi perubahan nilai p yang didapatkan melalui pembacaan pada manometer dan kuadrat nilai kecepatan (V ) yang dipengaruhi oleh perubahan nilai debit (Q). Semakin besar nilai debit, maka semakin besar pula kecepatan aliran di dalam pipa (Q = V. A). Semakin besar nilai kecepatan aliran di dalam pipa, semakin besar pula nilai bilangan ynolds () yang dihasilkan. Berdasarkan perumusan, diketahui bahwa Q dan V. Karena K L V, maka dapat diambil korelasi bahwa K L, dimana semakin besar nilai akan diikuti dengan penurunan nilai K L. Gambar 3 menunjukkan bahwa kurva nilai K L semakin menurun seiring bertambahnya nilai. Namun, pada nilai tertentu pada masing-masing fitting, penurunan terhadap nilai K L akibat Gambar. 3. Kurva hubungan koefisien losses (K L) dan bilangan ynolds () pada pipa sudden enlargement. Gambar 3 menunjukkan distribusi nilai K L dari fitting berupa sudden enlargement pipe (K L-S.enl) terhadap nilai bilangan ynolds (). Variasi terhadap nilai dilakukan dengan melakukan variasi terhadap debit aliran yang mengalir di dalam pipa. Pada debit minimal Q = L/min, didapatkan nilai bilangan ynolds = 443, dan nilai K L-S.enl =,543. Nilai K L-S.enl turun dengan tajam seiring peningkatan nilai bilangan ynolds hingga nilai debit Q = 5 L/min, dimana nilai bilangan ynolds = 6474, dan nilai K L-S.enl =,836. Pada debit maksimal Q = 7 L/min, didapatkan nilai bilangan ynolds = 87,5 dan nilai K L-S.enl =,7. Untuk dapat menentukan nilai K L-S.enl digunakan perumusan Head loss minor dimana pada persamaan 4. Berdasarkan persamaan tersebut diketahui bahwa nilai K L dipengaruhi perubahan nilai p yang didapatkan melalui pembacaan pada manometer dan kuadrat nilai kecepatan (V ) yang dipengaruhi oleh perubahan nilai debit (Q). Semakin besar nilai debit, maka semakin besar pula kecepatan aliran di dalam pipa (Q = V. A). Semakin besar nilai kecepatan aliran di dalam pipa, semakin besar pula nilai bilangan ynolds () yang dihasilkan. Nilai kecepatan pada pipa

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., () ISSN: sudden enlargement diambil dari nilai kecepatan terbesar, yakni pada pipa dengan diameter yang lebih kecil (inlet). Berdasarkan perumusan tersebut, diketahui bahwa Q dan V. Karena K L, maka dapat diambil korelasi V antara K L-S.enl dan bahwa K L, dimana semakin besar nilai akan diikuti dengan penurunan nilai K L-S.enl. Namun, pada = 6474 penurunan terhadap nilai K L-S.enl akibat pertambahan kecepatan menjadi landai. Hal ini diakibatkan nilai perubahan tekanan ( p) disepanjang pipa yang lebih besar dibandingkan nilai kuadrat kecepatan (V ) di dalam pipa. Alhasil, pada yang lebih besar, nilai K L-S.enl cenderung konstan. Pada prakteknya, setiap fitting, termasuk sudden enlargement pipe memiliki satu buah nilai K L-S.enl. Melalui pengujian ini, nilai K L-S.enl dapat ditentukan pada nilai bilangan ynolds yang tinggi dimana profil aliran sudah berkembang penuh. Dalam pengujian, kondisi ini ditandai pada penurunan nilai K L-S.enl yang semakin landai, tepatnya pada = 6474,. Dengan merata-ratakan nilai K L-S.enl pada = 6474, hingga = 87,5 didapatkan bahwa nilai K L-S.enl =,76. D. Head Loss Minor pada Sudden Contraction K L 4 3,5 3,5,5, Gambar. 4. Kurva hubungan koefisien losses (K L) dan bilangan ynolds () pada pipa sudden contraction. Gambar 4 menunjukkan distribusi nilai K L dari fitting berupa sudden contraction pipe (K L-S.cont) terhadap nilai bilangan ynolds (). Variasi terhadap nilai dilakukan dengan melakukan variasi terhadap debit aliran yang mengalir di dalam pipa. Pada debit minimal Q = L/min, didapatkan nilai bilangan ynolds = 493, dan nilai K L- S.cont = 3,5. Nilai K L-S.cont turun dengan tajam seiring peningkatan nilai bilangan ynolds hingga nilai debit Q = 4 L/min, dimana nilai bilangan ynolds = 83,3 dan nilai K L-S.cont =,8. Pada debit maksimal Q = 7 L/min, didapatkan nilai bilangan ynolds = 345,9 dan nilai K L-S.cont =,55. Untuk dapat menentukan nilai K L-S.cont digunakan perumusan Head loss minor pada persamaan 4. Berdasarkan persamaan tersebut diketahui bahwa nilai K L-S.cont dipengaruhi perubahan nilai p yang didapatkan melalui pembacaan pada manometer dan kuadrat nilai kecepatan (V ) yang dipengaruhi oleh perubahan nilai debit (Q). Semakin besar nilai debit, maka semakin besar pula kecepatan aliran di dalam pipa (Q = V. A). Nilai kecepatan dari pipa sudden contraction diambil dari nilai keceptan terbesar, yakni pada pipa dengan diameter yang lebih kecil (outlet). Semakin besar nilai kecepatan aliran di dalam pipa, semakin besar pula nilai bilangan ynolds () yang dihasilkan. Berdasarkan perumusan tersebut, diketahui bahwa Q dan V. Karena K L V, maka dapat diambil korelasi antara K L-S.cont dan bahwa K L, dimana semakin besar nilai akan diikuti dengan penurunan nilai K L-S.cont. Namun, pada = 83,3 penurunan terhadap nilai K L-S.cont akibat pertambahan kecepatan menjadi landai. Hal ini diakibatkan nilai perubahan tekanan ( p) disepanjang pipa yang lebih besar dibandingkan nilai kuadrat kecepatan (V ) di dalam pipa. Alhasil, pada yang lebih besar, nilai K L- S.cont cenderung konstan. Pada prakteknya, setiap fitting, termasuk sudden contraction pipe memiliki satu buah nilai K L-S.cont. Melalui pengujian ini, nilai K L-S.cont dapat ditentukan pada nilai bilangan ynolds yang tinggi dimana profil aliran sudah berkembang penuh. Dalam pengujian, kondisi ini ditandai pada penurunan nilai K L-S.cont yang semakin landai, tepatnya pada = 83,3. Dengan merata-ratakan nilai K L-S.cont pada = 83,3 hingga = 345,9 didapatkan bahwa nilai K L-S.cont =,66. E. Coefficient of Discharge (C d) pada Vneturimeter C d,,8,6,4,,,8,6,4, Gambar. 5. Kurva hubungan koefisien losses (K L) dan bilangan ynolds () pada tiga buah fitting jenis elbow. Gambar 5 menunjukkan distribusi nilai C d venturimeter terhadap nilai bilangan ynolds (). Variasi terhadap nilai dilakukan dengan melakukan variasi terhadap debit aliran. Pada debit minimal Q = L/min, didapatkan nilai bilangan ynolds = 948,6,8 dan nilai coefficient of discharge C d =,7. Nilai C d naik perlahan seiring peningkatan nilai bilangan ynolds hingga nilai debit Q = 8 L/min, dimana nilai bilangan ynolds = 6548,6 dan nilai coefficient of discharge C d =,45. Pada debit maksimal Q = 7 L/min, didapatkan nilai bilangan ynolds = 6637,4 dan nilai coefficient of discharge C d =,77. Untuk dapat menentukan nilai C d digunakan hubungan persamaan Bernoulli dan kontinuitas dimana: C d = Q [( β ) 4 ] A p ρ () dimana β = D D, dengan D merupakan diameter throat, lokasi terjadinya penyempitan penampang maksimal pada fitting. Berdasarkan persamaan, diketahui bahwa nilai C d dipengaruhi perubahan nilai debit (Q) dan perubahan nilai p yang didapatkan melalui pembacaan pada manometer. Semakin besar nilai debit, maka semakin besar pula

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., () ISSN: kecepatan aliran di dalam pipa (Q = V. A). Semakin besar nilai kecepatan aliran di dalam pipa, semakin besar pula nilai bilangan ynolds () yang dihasilkan. Berdasarkan perumusan tersebut, diketahui bahwa Q. Karena itu, maka dapat diambil korelasi antara C d dan bahwa Cd, dimana semakin besar nilai akan diikuti dengan peningkatan nilai C d. Namun, pada = 6548,6 peningkatan terhadap nilai C d akibat pertambahan nilai debit menjadi landai. Hal ini diakibatkan nilai perubahan tekanan ( p) disepanjang pipa yang lebih besar. Alhasil, pada yang lebih besar, nilai C d cenderung konstan. Pada prakteknya, venturimeter memiliki satu buah nilai C d. Melalui pengujian ini, nilai C d dapat ditentukan pada nilai bilangan ynolds yang tinggi dimana profil aliran sudah berkembang penuh. Dalam pengujian, kondisi ini ditandai pada penurunan nilai C d yang semakin landai, tepatnya pada = 6548,6. Dengan merata-ratakan nilai C d pada = 6548,6 hingga = 6637,4 didapatkan bahwa nilai C d dari venturimeter adalah C d =,67. Berdasarkan persamaan (4.) dapat disimpulkan bahwa besarnya nilai C d dipengaruhi oleh rasio diameter β = D D. Semakin kecil nilai D dibanding D, nilai β akan semakin kecil. Oleh karena C d β, maka semakin kecil nilai β, semakin besar nilai C d. Berdasarkan eksperimen terlihat bahwa C d h p. Maka, semakin besar nilai C d, semakin besar pula head loss yang terjadi pada venturimeter. F. Analisis Karakteristik Kerja Pompa Head (m) 5 5 Gambar. 6. Kurva hubungan koefisien losses (K L) dan bilangan ynolds () pada tiga buah fitting jenis elbow. Gambar 5 menunjukkan performa kerja dari pompa centrifugal single stage yang digunakan dalam pengujian ini. Gambar 4.8 menampilkan lima buah kurva, dimana kelima kurva tersebut terdiri atas kurva Q H pompa, kurva efisiensi pompa, kurva head pipeline I, kurva head pipeline II, dan kurva head pipeline III. Pada gambar juga ditunjukkan titik kerja (working point) dari pompa tersebut. Titik kerja (working point) didapatkan melalui perpotongan antara kurva Q H yang dimiliki pompa dengan tahan sistem perpipaan yang disebut sebagai head pipeline. Pada nilai debit yang sama, perpotongan antara kurva Q H dengan head pipeline akan menghasilkan nilai efisiensi terhadap kurva efisiensi kerja pompa. Nilai efisiensi yang didapatkan dari hasil perpotongan kurva head pipeline dan kurva head pompa pada nilai debit yang sama itu disebut juga best efficiency point (BEP). 3% 5% % 5% Q-H % Hpl I 5 Hpl II 5% Hpl III Efisiensi % Debit (L/min) η p Pada pengujian ini, pengukuran terhadap head pompa dilakukan pada nilai debit Q = L/min hingga debit Q = 7 L/min. Berdasarkan pengujian dengan menggunakan manometer pressure gauge di bagian suction dan discharge pompa dihasilkan head pompa terbesar adalah H p =,76 m. Sementara itu, head pompa terendah didapatkan pada nilai debit Q = 7 L/min, dimana head pompa H p = 6,49 m. Kecenderungan nilai dari head yang dimiliki pompa adalah mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya debit fluida yang dialirkan. Kurva efisiensi pompa menunjukkan nilai efisiensi minimal yang dimiliki pompa adalah sebesar % pada Q = L/min, sedangkan efisiensi maksimal dicapai pada Q = 64 L/min sebesar 9%. Nilai efisiensi didapatkan lewat persamaan B P = W P, sehingga nilai efisiensi adalah η η p = W P. p B P Berdasarkan gambar 4.8, terlihat bahwa nilai efisiensi cenderung naik. Namun kenaikan tersebut semakin landai seiring pertambahan nilai debit, hingga akhirnya mencapai nilai maksimal pada Q = 64 L/min. Hal ini dikarenakan adanya peningkatan nilai arus listrik seiring pertambahan debit aliran seperti yang ditunjukkan oleh tabel 4.3. Oleh karena E P = VI cos φ, dan B P = ηe P, maka dapat disimpulkan bahwa B P E P, dank arena E P I, maka B P I. Semakin besarnya nilai arus akan memperkecil kenaikan nilai efisiensi pompa yang berbanding lurus dengan head pompa η p H p. Alhasil, pada nilai debit tertentu, kenaikan nilai B P akan relatif lebih besar diabnding W P, sehingga efisiensi pompa menjadi turun. Ketiga kurva head pipeline didapatkan dari operasi penjumlahan head loss total yang terjadi pada masingmasing pipeline yang digunakan. Head loss total yang dimaksud adalah head loss mayor dan head minor yang terjadi di sepanjang aliran di dalam pipa. Head loss mayor yang dimiliki ketiga pipeline ditentukan lewat hasil eksperimen. Lewat eksperimen, didapatkan nilai perubahan tekanan ( p) pada titik inlet dan outlet pipeline. Dengan demikian, nilai head loss mayor dapat dihitung dengan persamaan h L = Δp ρg untuk ketiga pipeline. Demikian pula dengan head loss minor yang terdapat pada sistem perpipaan ini. Eksperimen ini melibatkan 5 buah fitting beserta sebuah venturimeter yang dianalisa koefisien losses-nya. Berdasarkan pembacaan manometer, head loss minor dapat dihitung dengan persamaan h L m = Δp. Namun, dalam sistem ini terdapat beberapa fitting yang tidak dapat dianalisa nilai coefficient of losses-nya, sehingga digunakan referensi untuk menentukan nilai coefficient of losses yang dimiliki fitting. Nilai coefficient of losses standar yang terdapat dalam sistem ini dapat diamati pada Tabel 4.4. G. Analsis Performa Kerja Pompa dengan Software Pipe Flow Expert v5... Analisis menggunakan software dilakukan mengacu pada data-data yang diperoleh melalui hasil percobaan, diantaranya nilai kekasaran pipa (e), coefficient of losses (K L), serta dimensi pipa. Pada beberapa fitting yang tidak dianalisis melalui eksperimen, data yang digunakan berasal dari literatur yang ada. Selain itu, analisis menggunakan software mengabaikan nilai head loss mayor pada line IV, sehingga head loss mayor yang terjadi pada line IV diasumsikan sangat kecil dibandingkan head loss minor yang terjadi. ρg

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol., No., () ISSN: Perbandingan anatara hasil perhitungan manual dan analisis software dapat diamati pada Tabel. Tabel.. Perbandingan nilai debit (Q), head (H), dan best efficiency point (BEP) sistem hasil perhitungan manual dan analisis software Pipe Flow Expert v5... Pipeline Parameter Analisa Manual Pipe Flow Expert Pipeline I Debit (Q) 64 L/min 66 L/min Head (H) 7, m 7, m BEP 9,% 8,4% Pipeline II Debit (Q) 54 L/min 54 L/min Head (H) 8,4 m 8,339 m BEP 6,% 6,% Pipeline III Debit (Q) 48,5 L/min 48 L/min Head (H) 9 m 9, m BEP 5,3% 3,8% Berdasarkan Tabel, terlihat bahwa tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara hasil perhitungan manual dan analisis software. Namun, pada pipeline III terjadi perbedaan nilai BEP yang relatif besar. Hal ini dapat diakibatkan plotting kurva pada grafik yang tidak serupa antara software dan perhitungan manual. IV. KESIMPULAN/RINGKASAN Adapun kesimpulan yang diperoleh melalui penelitian ini adalah sebagai berikut:. Nilai kekasaran (e) atau kekasaran relatif (e/d) dari pipa akan semakin turun seiring peningkatan nilai bilangan ynolds. Penurunan ini semakin lama akan semakin kecil hingga mencapai sebuah nilai yang konstan.. Nilai koefisien losses dari fitting perpipaan akan semakin turun seiring peningkatan nilai bilangan ynolds. Penurunan ini semakin lama akan semakin kecil hingga mencapai sebuah nilai yang konstan. 3. Nilai kekasaran yang dimiliki oleh pipa PVC pada line II dengan diameter D = 3/4 in sangat besar, yakni e/d =,493. Nilai ini sangat jauh dibandingkan nilai kekasaran referensi sehingga perlu dilakukan pergantian komponen pipa bila memungkinkan. 4. Efisiensi pompa maksimal yang bisa dicapai bernilai 9%. Nilai ini sangat jauh dibandingkan efisiensi pompa pada umumnya (6% - 8%). Namun, untuk keperluan praktikum, pompa masih layak pakai karena mampu mendistribusikan air di sepanjang sistem perpipaan pada fasilitas CUSSONS Friction Loss in Pipe Apparatus. 5. Efisiensi terbaik dari pompa sentrifugal pada fasilitas CUSSONS Friction Loss Apparatus didapatkan pada pemompaan fluida melalui line I, yakni pipa PVC diameter D = 3/ in dengan panjang L = 3 meter (η = 9%), sementara efisiensi paling buruk didapatkan pada pemompaan fluida melalui line II, yakni pipa acrylic diameter D = / in dengan panjang L = meter (η = 5,3%). dukungan teknis terhadap penilitian yang telah dilakukan sehingga data-data yang diperlukan dapat diperoleh. DAFTAR PUSTAKA [] ABW Plastics. Durapipe Pipe & Fittings. 5 Februari 4. [] Daxesoft Ltd. Pipe Flow Expert User Guide. United Kingdom. [3] Fox, Robert. W., McDonald, Alan. T., Pritchard, Philip. J. 3. Introduction to Fluid Mechanics 6th Edition. New Jersey: John Wiley & Sons. Inc. [4] Hampden Engineering Coorporation. H-654- Water Hydraulic Bench. Maret 4. < [5] Hearfield, John., Hearfield, Marion. 7. Water Flowing in Pipes, < [6] Karassik, Igor. J., Messina, Joseph. P., Cooper, Paul, dan Heald, Charles. C.. Pump Handbook 3rd Edition. New York: McGraw-Hill. [7] Karassik, Igor. J., McGuire, Terry (auth.).. Centrifugal Pumps. New York: Chapman & Hall. [8] Khetagurov, M Marine Auxiliary Machinery and Systems. Diterjemahkan oleh Nicholas Weinstein. Moscow: Peace Publishers. [9] Larock, Bruce. E., Jeppson, Roland. W., Watters, Gary. Z Hydraulics of Pipeline Systems. Florida: CRC Press. [] Menon, E. Shashi, dan Menon, Pramila S.. Working Guide to Pumps and Pumping Stations. Houston: Gulf Professional Publishing. [] Miller, R.W Flow Measurement Engineering Handbook 3rd Edition. New York: McGraw-Hill. [] New Energy Times. United States Department of Energy (US DOE) Cold Fusion view 4. Desember 3. [3] Parisher, Roy. A., dan Rhea, Robert A.. Pipe Drafting & Design. Houston: Gulf Professional Publishing. [4] P56 Friction Loss in Pipes. Catalogue Cussons Technology. Great Clowes Street, Manchester. [5] Smith, David. W Marine Auxiliary Machinery 6th edition. London: Butterworth & Co. Ltd. [6] Spirax Sarco Limited. Pipeline Ancillaries. 8 Mei 4. [7] Westaway, C.R dan Loomis, A.W Cameron Hydraulic Data. New Jersey: Ingersoll-Rand Company. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Sutardi sebagai dosen pembimbing dan Dedy Zoelhidayat Noor sebagai reviewer dari jurnal ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Sutrisno dan Nur yang telah memberikan