PERENCANAAN ULANG POMPA SENTRIFUGAL BERKAPASITAS 50 LITER/DETIK PEMAKAIAN PADA UNIT PRODUKSI PDAM TIRTA UNIT MEULABOH

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PERENCANAAN ULANG POMPA SENTRIFUGAL BERKAPASITAS 50 LITER/DETIK PEMAKAIAN PADA UNIT PRODUKSI PDAM TIRTA UNIT MEULABOH Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Universitas Teuku Umar Disusun Oleh : RIKI TANDIYUS Nim Jurusan Bidang Studi : 06C : Teknik Mesin : Teknik Konversi Energi JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TEUKU UMAR ALUE PEUNYARENG ACEH BARAT 2014

2 .il KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS TEUKU UMAR FAKULTAS TEKNIK MEULABOH ACEH BARAT Telpon Laman : r.vrvw.utu.ac/id. f teknik(oyahoo.com Kode Pos TUGAS AKHIR Diberikan Kepada : RIKI TANDIYUS NTM Pembimbing I Pembimbing ll : 06C : SYURKARNI ALI, ST, MT : MAIDI SAPUTRA, ST, MT Judul : Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal Berkapasitas 50 Liter,tDetik Pemakaian Pada Unit Produksi PDAM Tirta Meulaboh lsi Tugas : Lakukan Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal dengan Kapasitas 50 Liter/Detik. Alue Peunyareng, 23 luli 2014 Pembimbing I Disetujui / disahkan Pembimbing ll l I 03 Mengetahui / menyetujui, san Teknik Mesin.z,irs{Eur.o- F'-J.l1 c;

3 ilr LEMBARAN PERSETUJUAI{ TUGAS AKHIR Tugas Akhir ini dengan judul " Perencanaan Ulang pompa Sentrifugal Berkapasitas 50 Liter/detik Pemakaian Pada Unit Produksi pdam Tirta Meulaboh", disusun oleh : Nama NIM Jurusan Bidang RIKI TANDIYIJS 06cr Teknik Mesin Teknik Konversi Energi Telah disetujui untuk disidangkan tingkat jurusan untuk memenuhi sebagian dari syarat - syarat yang diperlukan untuk memperoleh i]azah Sariana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar. Disetujui / disahkan Alue Peunyareng, 23 Juli 2014 NIDN / menyetujui, t

4 .I LEMBARAN PENGESAIIAN FAKULTAS Dinyatakan telah Lulus setelah dipertahankan didepan Tim Penguji Tugas Akhir pada tanggal 23 Juli 2014, guna memenuhi sebagian dari syarat - syarat yang diperlukan untuk memperoleh ijazah Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar. Judul Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal Berkapasitas 50 Liter/detik Pemakaian Pada Unit Produksi PDAM Tirta Meulaboh Nama NIM Jurusan Bidang RIKI TANDIYUS 06cr Teknik Mesin Teknik Konversi Energi A lue Peunlareng. 23 Juli 20ll4 t lll

5 LEMBARAN PENGESAHAN JURUS$I Dinyatakan telah Lulus setelah dipertahankan didepan Tim Penguji Tugas Akhir pada tanggal 23 Juli 2014, guna memenuhi sebagian dari syarat - syarat yang diperlukan untuk memperoleh ijazah Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar. Judul Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal Berkapasitas 50 Liter/detik Pemakaian Pada Unit Produksi PDAM Tirta Meulaboh Nama NIM Jurusan Bidang RIKI TANDIYUS 06c Teknik Mesin Teknik Konversi Energi Alue Peunyareng, 23 Juli 2014 Nama Tim Penguli, t. SYURKARNI A]-I. ST. MT ( Pembimbing I ) 2. MAIDI SAPUTRA. ST. MT ( Pembimbing II ) PRIBADYO. ST, MT ( Penguji I ) IT. RUSMAN AR. MSME ( Penguj i II ) lv

6 LEMBARAN PERSEMBAHAN Melati kuntum tumbuh melata, Sayang merbah di pohon cemara, Assalammualaikum mulanya kata, Saya sembah pembuka bicara. Yang Utama Dari Segalanya... Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT. Taburan cinta dan kasih sayang-mu telah memberikanku kekuatan, membekaliku dengan ilmu serta memperkenalkanku dengan cinta. Atas karunia serta kemudahan yang Engkau berikan akhirnya Tugas Akhir yang sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat dan salam selalu terlimpahkan keharibaan Rasullah Muhammad SAW. Dia memberikan hikmah (ilmu yang berguna) kepada siapa yang dikehendaki-nya. Barang siapa yang mendapat hikmah itu Sesungguhnya ia telah mendapat kebajikan yang banyak. Dan tiadalah yang menerima peringatan melainkan orang- orang yang berakal. (Q.S. Al-Baqarah : 269) Bukanlah suatu aib jika kamu gagal dalam suatu usaha, yang merupakan aib adalah jika kamu tidak bangkit dari kegagalan itu. (Ali bin Abu Thalib) Ungkapan hati sebagai rasa Terima Kasihku Kupersembahkan Tugas Akhir sederhana ini kepada orang orang yang sangat kukasihi dan kusayangi. Ibunda dan Ayahanda serta Nenek Tercinta Sebagai tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga kupersembahkan karya kecil ini kepada Ibu dan Ayah serta nenek yang telah memberikan kasih sayang, segala dukungan, dan cinta kasih yang tiada terhingga yang tiada mungkin dapat kubalas hanya dengan selembar kertas yang bertuliskan kata cinta dan persembahan. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat Ibu dan Ayah serta nenek bahagia karna kusadar, selama ini belum bisa berbuat yang lebih. Untuk Ibu dan Ayah serta nenek yang selalu membuatku termotivasi dan selalu menyirami kasih sayang, selalu mendoakanku, selalu menasehatiku untuk menjadi yang lebih baik, Terima Kasih Ibu...Terima Kasih Ayah...Terima Kasih Nenek. v v

7 My Family dan Sister Untuk Cutbang Boby, Cutbang Aswat, serta Cutkak istri dari kedua cutbang juga keponakanku, dan adik - adikku, tiada yang paling mengharukan saat kumpul bersama kalian, walaupun sering bertengkar tapi hal itu selalu menjadi warna yang tak akan bisa tergantikan, terima kasih atas doa, cinta dan bantuan kalian selama ini, hanya karya kecil ini yang dapat aq persembahkan. Maaf belum bisa menjadi panutan seutuhnya, tapi aq akan selalu menjadi yang terbaik untuk kalian semua... My Best friend s Buat sahabat setiaku forever Akbar Atnelyn terima kasih atas bantuan, doa, nasehat, hiburan, traktiran, ejekkan, dan semangat yang kamu berikan selama aku kuliah, aku tak akan melupakan semua yang telah kamu berikan selama ini. Buat sahabat - sahabatku angkatan Mesin 06, 07, 08 serta Alumni Mesin yang turut membantu selama ini, Sulaiman Ali. ST, Irwandi, Agus Ferizal, Helmi, Musliyadi dan semua teman - teman yang lain terima kasih atas bantuan kalian, semoga keakraban di antara angkatan Teknik Mesin mulai dari 2006 hingga angkatan seterusnya selalu terjaga. Salam Solidarity M Forever Hidup Mesin.!! Dosen Pembimbing Tugas Akhirku Bapak Syurkarni Ali, ST, MT dan Bapak Maidi Saputra, ST, MT selaku dosen pembimbing Tugas Akhir saya, terima kasih banyak pak...saya sudah dibantu selama ini, sudah dinasehati, sudah diajari, saya tidak akan lupa atas bantuan dan kesabaran dari bapak. Terima kasih banyak pak...bapak adalah dosen favorit saya... Seluruh Dosen Pengajar di Fakultas Teknik Terima kasih banyak untuk semua ilmu, didikan dan pengalaman yang sangat berarti yang telah kalian berikan kepada kami Staf Akademik Bapak Darul Qudni, ST dan semua staf akademik di Fakultas Teknik, terima kasih banyak atas semua bantuan kalian Pada akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu (insyaalloh), bila meminjam pepatah lama Tak ada gading yang tak retak maka sangatlah pantas bila pepatah itu disandingkan dengan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan wujud dari kegigihan dalam ikhtiar untuk sebuah makna kesempurnaan dengan tanpa berharap melampaui kemaha sempurnaan sang maha sempurna. Terakhir, untuk seseorang yang masih dalam misteri yang dijanjikan Ilahi yang siapapun itu, terimakasih telah menjadi baik dan bertahan di sana. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini membawa kebermanfaatan. Jika hidup bisa kuceritakan di atas kertas, entah berapa banyak yang dibutuhkan hanya untuk kuucapkan terima kasih... Wassalam Salam Penulis, Riki Tandiyus, ST vi

8 SURAT PERIIYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini benar _ benar karya saya sendiri. Sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali sebagai acuan, referensi atau kutipan dengan mengikuti tata penulisan karya iimiah yang lazim. Alue Peunyareng, 23 J:rJi 2014 Yang Menyatakan, RIKI TANDIYT]S Nim.06C vll

9 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah memberi berkah serta rahmat-nya yang begitu besar sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini pada waktunya. Selawat dan salam kepada junjungan Alam Nabi Besar Muhammad SAW dan kepada Keluarga dan Sahabat sahabat Rasullullah dan juga Para Alim Ulama sekalian. Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat bagi Mahasiswa untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar dengan judul Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal Berkapasitas 50 liter/detik Pemakaian Pada Unit Produksi PDAM Tirta Meulaboh. Penulis berupaya semaksimal mungkin untuk mendapatkan hasil terbaik, yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh berbagai pihak yang membutuhkan. Namun penulis sadar bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, baik dalam bahasa dan ruang lingkup pembahasannya. Hal ini tidak terlepas dari keterbatasan ilmu pengetahuan yang penulis miliki. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan kritikan dan saran yang membangun dari berbagai pihak yang konstruktif demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. viii

10 Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak mendapat dukungan, bimbingan, pengarahan dan bantuan baik moral dan material dari berbagai pihak terutama dari pembimbing. Untuk itu penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar besarnya yang amat tulus kepada Bapak Syurkarni Ali ST, MT, selaku Dosen Pembimbing I, dan kepada Bapak Maidi Saputra ST, MT, selaku Pembimbing II, yang telah memberikan bimbingan yang sangat berguna bagi penulis dari sejak awal hingga selesai penulisan Tugas Akhir ini. Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih sebesar - besarnya dan penghargaan yang setinggi tingginya Kepada : 1. Bapak Ir. Rusman AR, MSME, Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar. 2. Bapak Syurkarni Ali, ST, MT, Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar. 3. Bapak Pribadyo, ST, MT, Selaku Dosen Penguji I. 4. Bapak Ir. Rusman AR, MSME, Selaku Dosen Penguji II. 5. Dosen dosen dilingkungan Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar yang telah banyak mengajarkan ilmu dan pengetahuan kepada penulis. 6. Bapak Kurnia Yulizar, Selaku Kabag Teknik pada PDAM Tirta Meulaboh. 7. Bapak Gempar Renaldy Margolang, Selaku Kabag pada Unit Produksi beserta staf dan karyawan PDAM Tirta Meulaboh yang telah banyak meluangkan waktu serta arahannya guna membantu penulis dalam mengumpulkan data - data yang diperlukan untuk penyelesaian Tugas Akhir Ini. ix

11 8. Kedua Orang tuaku serta Nenek yang tercinta beserta keluarga besarku dengan segala kasih sayangnya dan jasa - jasanya yang telah memberikan dukungan moril maupun materil dan semangat kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 9. Teman teman di Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar Salam Solidarity M Forever serta kepada semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah membantu selama penulisan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan bagi pembaca sekalian. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat, nikmat,dan karunia-nya kepada kita semua, Aamin... Wassalamu alaikum Wr. Wb. Meulaboh, 23 Juli 2014 Penulis, Riki Tandiyus Nim. 06C x

12 PERENCANAAN ULANG POMPA SENTRIFUGAL BERKAPASITAS 50 LITER/DETIK PEMAKAIAN PADA UNIT PRODUKSI PDAM TIRTA UNIT MEULABOH RIKI TANDIYUS 06C Teknik Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar ABSTRAK Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis, dimana prinsip kerja pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Agar lebih efektif dan efisien pada proses produksi, maka dirancang mesin - mesin fluida yaitu pompa sentrifugal untuk menyuplai air bersih bagi konsumen PDAM Tirta unit Meulaboh dengan kapasitas 50 liter/detik. Berdasarkan hasil perencanaan jenis pompa yang akan dirancang ulang adalah pompa sentrifugal satu tingkat, dengan tipe impeler radial terbuka, head pompa 50 m, daya pompa sebesar 75 Kw. Perencanaan tersebut dilakukan perhitungan secara keseluruhan, meliputi perhitungan head pompa, jumlah tingkat, impeller, elemen - elemen pendukung, efesiensi, dan karakteristik pompa. Pompa digerakkan oleh motor listrik AC, dengan voltase sebesar 380 Volt, putaran/ frekuensi motor yaitu rpm/50 Hz. Dengan demikian proses pada unit produksi akan berlangsung secara kontinyu, dimana air besih yang dihasilkan dapat di alirkan bagi masyarakat sesuai dengan spesifikasi pompa tersebut. Kata Kunci : Pompa sentrifugal, Metode perencanaan, Head pompa, Daya pompa, Daya poros, Efisiensi pompa. xi

13 DAFTAR ISI Halaman LEMBARAN TUGAS AKHIR... LEMBARAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR... LEMBARAN PENGESAHAN FAKULTAS... LEMBARAN PENGESAHAN JURUSAN... LEMBARAN PERSEMBAHAN... SURAT PERNYATAAN... KATA PENGANTAR... ABSTRAK... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI... i ii iii iv v vii viii xi xii xvi xviii xix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah.. 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jenis jenis Pompa Karakteristik Pompa Dasar dasar Pemilihan Pompa Pengertian Pompa Sentrifugal Cara kerja Pompa Sentrifugal Kecepatan Spesifikasi Pompa Keuntungan dan Kerugian Pompa Sentrifugal xii

14 2.5 Klasifikasi Pompa Sentrifugal Menurut Jenis Aliran Dalam Impeller Menurut Jenis Impeller Menurut Bentuk Rumah Menurut Jumlah Tingkat Menurut Letak Poros Komponen Utama Pompa Sentrifugal dan Prinsip Kerjanya Rumah Pompa Sentrifugal Kapasitas Head Pompa Macam macam Head Loss Tekanan Daya Pompa BAB III METODOLOGI PERANCANGAN 3.1 Tempat dan Waktu Data Awal Pompa Analisa Data Kapasitas Pompa Head Pompa Daya Pompa Susunan Pompa Susunan Seri xiii

15 3.4.2 Susunan Paralel Penggerak Pompa. 35 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Perencanaan Komponen Pompa Kapasitas Pompa Daya Pompa Daya Air ( Pw ) Daya Poros Pompa ( Pp) Daya Motor Penggerak Pompa ( Pm ) Perencanaan Poros Momen Puntir Diameter Poros Perencanaan Impeller Ukuran ukuran Impeller Pada Sisi Masuk Ukuran ukuran Impeller Pada Sisi Keluar Perencanaan Sudu Perencanaan Rumah Pompa ( Casing) Tebal Rumah Pompa Baut Pengikat Rumah Pompa Perencanaan Komponen Pendukung Perencanaan Bantalan Perhitungan Beban Ekivalen xiv

16 4.2.2 Perencanaan Pasak Dimensi dimensi Pasak Penyekat Poros ( Shaft seal ). 73 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Spesifikasi Hasil Perencanaan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN LAMPIRAN xv

17 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Instalansi pompa pada PDAM TIRTA.. 4 Halaman Gambar 2.2 Pompa sentrifugal.. 8 Gambar 2.3 Lintasan aliran cairan didalam pompa sentrifugal Gambar 2.4 Segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar pompa.. 10 Gambar 2.5 Ns dan bentuk impeller. 12 Gambar 2.6 Bagian pompa sentrifugal beserta penggeraknya. 13 Gambar 2.7 Pompa sentrifugal aliran radial. 17 Gambar 2.8 Pompa sentrifugal aliran campur.. 17 Gambar 2.9 Pompa aliran aksial Gambar 2.10 Impeller tertutup Gambar 2.11 Impeller setengah terbuka. 19 Gambar 2.12 Impeller terbuka Gambar 2.13 Pompa volut.. 20 Gambar 2.14 Pompa diffuser.. 20 Gambar 2.15 Pompa satu tingkat xvi

18 Gambar 2.16 Pompa banyak tingkat (mustistage) Gambar 2.17 Pompa poros vertical. 22 Gambar 2.18 Pompa poros horizontal. 23 Gambar 2.19 Komponen pada rumah pompa sentrifugal Gambar 3.1 Pompa susunan seri 33 Gambar 3.2 Pompa susunan parallel. 34 Gambar 4.1 Dimensi impeller pompa Gambar 4.2 Segitiga kecepatan Gambar 4.3 Segitiga kecepatan Gambar 4.4 Kurva kapasitas, tinggi tekan semu dan diagram kecepatan Pada sisi keluar dari berbagai sudut Gambar 4.5 Pasak dan dimensinya xvii

19 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Ukuran ukuran utama impeller pada sisi masuk Tabel 4.2 Hasil perhitungan yang bervariasi. 55 Tabel 4.3 Ukuran ukuran utama impeller pada sisi keluar 58 xviii

20 DAFTAR NOTASI Lambang Nama Satuan A Luas Penampang Pipa Isap [ m2 ] B Luas bantalan [ m ] B Lebar pasak [ m ] b1 Lebar sisi masuk impeller [ m ] b2 Lebar sisi keluar impeller [ m ] Q Kapasitas nominal dinamis spesifik [ N ] Co Kapasitas nominal statis spesifik [ N ] Ds Diameter poros pompa [ m ] Co Kecepatan absolut fluida saat memasuki impeler [ m/det ] D Diameter luar bantalan [ m ] D Diameter dalam bantalan [ m ] Di Diameter dalam pipa [ m ] Ds Diameter poros pompa [ m ] Co Kecepatan absolut fluida saat memasuki impeler [ m/det ] D0 Diameter mata impeler [ m ] D1 Diameter sisi masuk impeler [ m ] D2 Diameter sisi keluar impeler [ m ] Dh Diameter hub impeller [ m ] xix

21 g Percepatan gravitasi [ m/det2 ] Ha Head aktual [ m ] Hp Head pompa [ m ] Htr Head teoritis pompa [ m ] ΔHp Perbedaan tekanan [ m ] ΔHv Perbedaan head tekanan [ m ] Ln Panjang sudu [ m ] M Massa [ Kg ] Mt Momen torsi [ Nm ] Nd Daya rencana yang ditransmisikan poros [ Hp ] Nm Daya motor listrik [ Hp ] Np Daya poros pompa [ Hp ] np Putaran poros [ rpm ] ns Putaran spesifik pompa [ rpm ] Pi Tekanan dibelakang impeler [ Pa ] P Tekanan didepan impeler [ Pa ] Pv Jarak antar sudu [ m ] Qp Kapasitas pompa [ m3/s ] Qts Kapasitas teoritis pompa [ m3/s ] Re Bilangan reynold Rv Jari - jari volute [ m ] xx

22 R1 Jari - jari lingkaran sudu masuk keluar impeler [ m ] R2 Jari - jari lingkaran sudu keluar keluar impeler [ m ] R3 Jari - jari dalam volute [ m ] u1 Kecepatan tangensial masuk impeler [ m/det ] u2 Kecepatan tangensial keluar impeler [ m/det ] vd Kecepatan aliran fluida dalam pipa tekan [ m/det ] vs Kecepatan aliran fluida dalam Pipa Isap [ m/det] Vo Kecepatan absolut fluida saat akan memasuki impeler [ m/det ] vr1 Kecepatan radial pada sisi masuk [ m/det ] vr2 Kecepatan radial pada sisi keluar [ m/det ] vu Komponen tangensial kecepatan absolut fluida [ m/det ] v1 Kecepatan absolut fluida pada sisi masuk impeler [ m/det ] v2 Kecepatan absolut fluida pada sisi keluar impeler [ m/det ] V Viskositas kinematik [ m/det ] w1 Kecepatan relatife pada sisi masuk impeller [ m/det ] w2 Kecepatan relative pada sisi keluar impeler [ m/det ] Zi Jumlah sudu Z1 Head hisap pompa [ m ] Z2 Head statis pompa [ m ] xxi

23 Simbol Yunani α Sudut antara v dan u [ ] β Sudut antara w dan u [ ] Δβ Perubahan sudut impeler [ ] γ Berat jenis material [ N/m3 ] ρ Rapat massa [ kg/m3 ] υ Koefisien tinggi tekan σb Kekuatan tarik bahan [ N/m2 ] τ Tegangan geser yang timbul [ N/m2 ] τgi Tegangan geser izin [ N/m2 ] τρ Tegangan tumbuk yang timbul [ N/m2 ] ϖ Kecepatan sudut kritis [ rad/s ] Rk Jari - jari besar sudu [ m ] ηp Efisiensi pompa [ % ] ηt Efisiensi transmisi [ % ] xxii

24 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Pompa merupakan pesawat angkut yang bertujuan untuk memindahkan zat cair melalui saluran tertutup. Pompa menghasilkan suatu tekanan yang sifatnya hanya mengalir dari suatu tempat ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Atas dasar kenyataan tersebut maka pompa harus mampu membangkitkan tekanan fluida sehingga dapat mengalir atau berpindah. Fluida yang dipindahkan adalah fluida inkompresibel atau fluida yang tidak dapat dimampatkan. Prinsip kerja pompa adalah menghisap dan melakukan penekanan terhadap fluida. Pada sisi hisap (suction) elemen pompa akan menurunkan tekanan dalam ruang pompa sehingga akan terjadi perbedaan tekanan antara ruang pompa dengan permukaan fluida yang dihisap. Akibatnya fluida akan mengalir ke ruang pompa. Oleh elemen pompa fluida ini akan didorong atau diberikan tekanan sehingga fluida akan mengalir ke dalam saluran tekan (discharge) melalui lubang tekan. Proses kerja ini akan berlangsung terus selama pompa beroperasi. Pompa yang dipergunakan sebelumnya harus diketahui karakteristik pada kondisi kerja yang berbeda, dengan demikian dapat ditentukan batas - batas kondisi kerja dimana pompa tersebut bisa mencapai efisiensi maksimum. Hal ini perlu dilakukan karena pada kenyataannya sangat sulit untuk memastikan performansi pompa pada kondisi kerja yang sebenarnya. 1

25 2 Mulai dari tujuan penggunaanya, jenis dan sifat fluida yang dipompa, keadaan lingkungan, head dan kapasitasnya, pemilihan penggeraknya, bahkan sampai instalasi dan perawatannya. Dalam hal ini pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik ke dalam energi hidrolik melalui aktifitas sentrifugal, yaitu tekanan fluida yang sedang di pompa. selain itu pompa sentrifugal merupakan salah satu peralatan yang sederhana, tapi sangat diperlukan. Proses kerja pompa sentrifugal yaitu aliran fluida yang radial akan menimbulkan efek sentrifugal dari impeler diberikan kepada fluida. Pada jenis pompa sentrifugal ini dimana, fluida masuk melalui bagian tengah impeler dalam arah yang pada dasarnya aksial. Fluida keluar melalui celah - celah antara sudut dan piringan dan meninggalkan bagian luar impeler pada tekanan yang tinggi dan kecepatan agak tinggi ketika memasuki casing atau volute. Volute akan mengubah head kinetik yang berupa kecepatan buang tinggi menjadi head tekanan sebelum fluida meninggalkan pipa keluaran pompa. Jika casing dilengkapi dengan sirip pemandu (guide vane), pompa tersebut disebut diffuser atau pompa turbin. Impeler yaitu bagian dari pompa yang berputar yang mengubah tenaga mesin ke tenaga kinetik. Volute yaitu bagian dari pompa yang diam yang mengubah tenaga kinetik ke bentuk tekanan. Industri - industri banyak menggunakan pompa sebagai salah satu peralatan bantu yang penting untuk proses produksi. Sebagai contoh seperti yang digunakan oleh PDAM Tirta untuk mensirkulasikan atau menyuplai air bagi masyarakat untuk keperluan seperti mandi, mencuci, dan juga untuk minum.

26 3 Untuk memperoleh sumber penyediaan air bersih, penggunaan sumber daya alam ( SDA ) seperti sungai adalah salah satu alternatif yang sering dipakai. Hal ini yang mendasari penggunaan air sungai yang tersedia sebagai pengindustrian air bersih kepada masyarakat setempat. Sehingga untuk menggunakannya relatif tidak memerlukan proses yang begitu lama, jumlahnya pun relatif stabil. Namun kendala yang sering timbul adalah ketika musim kemarau melanda, dimana pasokan daya air menjadi berkurang yang bisa mengakibatkan persediaan air bersih untuk masyarakat menjadi sedikit. Mengingat akan pentingnya penggunaan pompa sentrifugal itulah yang mendasari keinginan penulis untuk mencoba merencanakan ulang pompa sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik pada PDAM Tirta Unit Meulaboh yang digunakan untuk penyediaan air bersih. 1.2 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah Merencanakan ulang pompa air sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik untuk pemakaian pada unit produksi PDAM Tirta Meulaboh. 1.3 Batasan Masalah Dalam penulisan Tugas Akhir ini, permasalahan dibatasi pada : 1. Difokuskan pada perencanaan ulang pompa sentrifugal pada komponen utama pompa. 2. Pemilihan spesifikasi pompa yang sesuai dengan analisis perhitungan.

27 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pompa adalah salah satu jenis mesin fluida yang berfungsi untuk memberikan energi kepada fluida, dimana fluida adalah zat cair, sehingga zat cair tersebut dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat yang lain. Perbedaan tekanan atau energi dapat ditimbulkan dengan alat yang disebut dengan pompa. Dalam operasinya pompa perlu digerakkan oleh suatu penggerak mula, dalam hal ini dapat digunakan motor listrik maupun motor torak seperti yang terlihat pada (Gambar 2.1) dibawah ini. Sebagai contohnya adalah sebagai berikut : 1. Memindahkan air baku dari sungai ke tempat pengolahan 2. Menyalurkan air bersih ke konsumen 3. Memompakan larutan alum ke bak pencampur cepat 4. Dan lain-lain. Sumber Air Pipa Bagian Tekan Unit Pelayanan Konsumen Pompa Motor Listrik Pipa Bagian Hisab Gambar 2.1 Instalasi pompa pada PDAM Tirta. Sumber : Manga

28 5 2.1 Jenis Jenis Pompa Berbagai macam jenis pompa dibuat oleh orang menurut tujuan dari penggunaannya, sesuai dengan cara kerjanya pompa dibedakan dalam kelompok utama yang terbagi atas : 1. Pompa desak 2. Pompa sentrifugal 3. Pompa ulir 4. Pompa aliran pusar Pompa yang sering dipakai dalam sistem penyediaan air bersih terdiri dari dua jenis yaitu sebagai berikut : 1. Pompa desak sering digunakan untuk memompakan zat kimia. 2. Pompa sentrifugal sering digunakan untuk memompakan air baku ke tempat pengolahan air bersih ke konsumen. 2.2 Karakteristik Pompa Karakter pompa sering digambarkan dalam bentuk garis lengkung untuk menyatakan hubungan antara debit dan tinggi tekanan manometris dari suatu pompa. Pompa yang dipilih harus mempunyai karakteristik, sehingga dapat memenuhi karakteristik dari sistem distribusi. Karakteristik sistem sering juga disebut kurva tinggi tekan sistem. Tinggi tekan sistem adalah fungsi dari debit atau aliran volume air persatuan waktu. Adapun beberapa hal yang penting pada karakteristik pompa adalah sebagai berikut :

29 6 1. Head (H) Head adalah energi angkat atau dapat digunakan sebagai perbandingan antara suatu energi pompa per satuan berat fluida. Pengukuran dilakukan dengan mengukur beda tekanan antara pipa isap dengan pipa tekan, satuannya adalah meter (m). 2. Kapasitas (Q) Kapasitas adalah jumlah fluida yang dialirkan persatuan waktu, satuannya adalah (m³/s). 3. Putaran (n) Putaran adalah dinyatakan dalam rpm dan diukur dengan tachometer, satuannya (rpm). 4. Daya (P) Daya dibedakan atas dua macam, yaitu daya dengan poros yang diberikan motor listrik dan daya air yang dihasilkan oleh pompa, satuannya adalah (watt). 5. Momen puntir (T) Momen puntir diukur dengan memakai motor listrik arus searah, dilengkapi dengan pengukur momen, satuannya adalah (N/m). 6. Efisiensi (Ef) Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya air yang dihasilkan pompa dengan daya poros dari motor listrik, satuannya adalah (%).

30 7 2.3 Dasar - dasar Pemilihan Pompa Dasar pertimbangan pemilihan pompa, didasarkan pada sistem ekonomisnya, yakni keuntungan dan kerugian jika pompa tersebut digunakan dan dapat memenuhi kebutuhan pemindahan fluida sesuai dengan kondisi yang direncanakan. Dalam pemilihan jenis pompa pada perencanaan ini, yang perlu diperhatikan adalah fungsi terhadap instalasi pemipaan, kapasitas, head, viskositas, temperatur kerja dan jenis motor penggerak. Kondisi yang diinginkan dalam perencanaan ini adalah terdiri dari : 1. Kapasitas dan head pompa harus mampu dipenuhi. 2. Fluida yang mengalir harus secara kontinyu. 3. Pompa yang dipasang pada kedudukan yang tetap. 4. Konstruksinya sederhana. 5. Mempunyai efisiensi yang tinggi. 6. Harga awal relatif murah serta perawatannya juga harus mudah. 2.4 Pengertian Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik menjadi energi fluida menggunakan gaya sentrifugal (Sularso, 2004), pompa sentrifugal terdiri dari sebuah impeller yang berputar di dalam sebuah rumah pompa (Casing). Pada rumah pompa dihubungkan dengan saluran hisap dan saluran keluar. Sedangkan impeller terdiri dari sebuah cakram yang terdapat sudu - sudu, arah putaran sudu - sudu itu biasanya diarahkan ke belakang terhadap arah putaran. Gambar pompa sentrifugal diperlihatkan pada (Gambar 2.2).

31 8 Gambar 2.2 Pompa sentrifugal. Sumber : Zulkifli harahap Keterangan : 1. Casing 2. Impeller 3. Shaft seal 4. Bearing housing 5. Shaft 6. Lubricating reservoir 7. Eye of impeller Cara Kerja Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal mempunyai impeller untuk mengangkat zat cair dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeller di dalam zat cair, maka zat cair yang ada di dalam impeller, oleh dorongan sudu - sudu ikut berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah - tengah impeller ke luar melalui saluran di antara sudu - sudu.

32 9 Di sini head tekan zat cair menjadi lebih tinggi, demikian pula head kecepatannya bertambah besar karena zat cair mengalami percepatan. Jadi impeller pompa berfungsi memberikan kerja kepada zat cair sehingga energi yang dikandungnya menjadi bertambah besar. Selisih energi per satuan berat atau head total zat cair antara saluran hisap dan saluran keluar pompa disebut head total pompa. Dari uraian di atas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang menyebabkan pertambahan head tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara kontinyu (Sularso, 2004). Rumah pompa Aliran buang Poros Aliran masuk Putaran impeller Gambar 2.3. Lintasan aliran cairan di dalam pompa sentrifugal. Sumber : Sularso, 2004.

33 10 Kerja yang dilakukan atau daya yang diperlukan oleh pompa, dapat diketahui dengan cara menggambarkan segitiga kecepatan pada sisi masuk dan pada sisi keluar sudu pompa. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini Keterangan : Gambar 2.4. Segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar pompa. Sumber : Manahan.1988 V = Kecepatan absolut/mutlak air masuk sudu D = Diameter sudu pada sisi masuk V = Kecepatan tangensial sudu pada sisi masuk Vr = Kecepatan relatif air terhadap roda sudu pada sisi masuk Vf = Kecepatan aliran pada sisi masuk N = Kecepatan sudu dalam rpm Θ = Sudut sudu pada sisi masuk Β = Sudut pada saat air meninggalkan sudu Ø = Sudut sudu pada sisi keluar V1, D1, v1, Vr1, Vf1 = Besaran yang berlaku pada sisi keluar

34 Kecepatan Spesifik Pompa Kecepatan spesifik dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut : Dimana harga n, Q dan H adalah harga pada titik efisiensi maksimum pompa. Harga ns dpaat dipakai sebagai parameter untuk menyatakan jenis pompa. Jika ns sudah ditentukan maka bentuk impeller pompa tersebut sudah tertentu pula. Gambar berikut menunjukkan harga ns dalam hubungan dengan bentuk impeller. Kecepatan spesifik yang didefinisikan dalam persamaan tersebut diatas adalah sama untuk pompa pompa yang sebangun (atau sama bentuk impeller nya), meskipun ukuran dan putarannya berbeda. Dengan lain perkataan, harga n dapat dipakai sebagai parameter untuk menyatakan jenis pompa. Jadi jika n suatu pompa sudah ditentukan maka bentuk impeller pompa tersebut sudah tertentu pula. Dalam menghitung ns untuk pompa sentrifugal jenis isapan ganda (double suction) harus dipakai harga Q/2 sebagai ganti Q. Karena kapasitas aliran yang melalui sebelah impeller adalah setengah dari kapasitas aliran seluruhnya. Adapun untuk pompa bertingkat banyak, head H yang dipakai dalam perhitungan ns adalah head per tingkat dari pompa tersebut. Perlu diperhatikan bahwa ns adalah bukan bilangan tak berdimensi. Jadi untuk bentuk impeller yang sama, besarnya angka ns dapat berbeda tergantung pada satuan yang dipakai untuk menyatakan n, Q, dan H.

35 12 yaitu terdiri atas : Gambar 2.5. ns dan bentuk impeller. Sumber : Sularso, 2004 Pada prinsipnya pompa sentrifugal mempunyai dua komponen utama 1. Elemen berputar yang terdiri atas impeller dan poros 2. Elemen stasioner (diam) yaitu rumah pompa (casing) yang mengalirkan fluida menuju ke impeller dengan tekanan dan kecepatan tinggi. Pada sistem pompa untuk mendistribusikan suatu fluida harus dilengkapi dengan motor sebagai penggeraknya. Poros motor yang berputar akan dihubungkan dengan poros pompa menggunakan coupling. Sehingga secara keseluruhan bagian bagian sistem kerja pompa terdiri dari tiga bagian yaitu : impeller side, coupling side, dan driver side. 1. Impeller side Pada bagian impeller side terdiri dari beberapa komponen, yaitu : Impeller - Volute casing - Diffuser - Stuffing box - Shaft sleeve - Bearing housing - Coupling side.

36 13 2. Coupling side Coupling side berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari shaft motor menuju shaft pompa. Pada bagian coupling side terdiri dari dua komponen, antara lain : Coupling - Shaft - Rubber coupling - Coupling housing. 3. Driver side Driver side berfungsi sebagai sumber penggerak pada poros pompa yang nantinya akan memutar impeller. Driver side terdiri dari tiga komponen penting, antara lain : Frame - Stator Rotor. Adapun gambar bagian dari pompa sentrifugal beserta penggeraknya dapat dilihat seperti yang tertera pada sumber berikut : Gambar 2.6 Bagian Pompa Sentrifugal beserta Penggeraknya. Sumber : Sularso. 2004

37 14 Pada umumnya unit penggerak pompa terdiri dari tiga jenis yaitu : 1. Pengerak motor listrik Sistem penggerak motor listrik lebih sesuai dimana konstruksinya kecil dan sederhana, sehingga dapat digabungkan menjadi satu unit kesatuan dalam rumah pompa. 2. Pengerak motor bakar, dan turbin Penggerak tipe motor bakar dan turbin sangat tidak ekonomis untuk perencanaan pompa karena konstruksinya berat, besar dan memerlukan sistem penunjang misalnya sistem pelumasan, pendinginan dan pembuangan gas hasil pembakaran. Pompa digerakkan oleh motor listrik melalui kopling langsung sabuk v. Daya dari motor diberikan pada poros pompa untuk memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut. Karena pompa digerakkan oleh motor listrik (motor penggerak), jadi daya guna kerja pompa adalah perbandingan antara gaya mekanis yang diberikan motor kepada pompa. Untuk mencari daya guna kerja pompa ada beberapa tahap menggunakan rumus yaitu sebagai berikut : 1. Daya yang diberikan motor pada pompa P = V. I. cos ø Dimana : P = Daya yang diberikan motor pada pompa V = Tegangan I = Arus

38 15 2. Daya guna motor penggerak ( DGMP ) DGMP = Daya keluar x 100 % Daya masuk 3. Putaran motor penggerak Ns = 120 x f P % Slip = Nteoritis - nactual x 100 % Nteoritis Dimana : Ns = Putaran f = Frekuwensi p = Jumlah Kutub 4. Daya yang diterima oleh pompa Dimana : Pp = 3. V. I. cos ø. DGMP Pp = Daya yang diberikan motor pada pompa V = Tegangan I = Arus DGMP = Daya guna motor pompa 5. Daya guna kerja / performance kerja pompa (DGKP) DGKP = Daya yang diterima oleh pompa x 100 % Daya masuk Keuntungan dan Kerugian Pompa Sentrifugal 1. Keuntungan Adapun dampak keuntungan pada pemakaian pompa sentrifugal ketimbang pemakaian pada pompa yang lain terdiri atas :

39 16 Merupakan jenis yang paling umum/ banyak digunakan Konstruksinya sederhana Operasinya andal Harganya murah Kapasitasnya besar Efisiensinya bagus Dapat digunakan untuk suhu tinggi 2. Kerugian Adapun dampak kerugian yang dialami pada pemakaian pompa sentrifugal ketimbang pemakaian pada pompa yang lain terdiri atas : Cocok untuk cairan yang viskositasnya rendah Tidak self priming, walaupun dengan desain khusus dapat dibuat menjadi self priming. Tidak cocok untuk kapasitas yang kecil. 2.5 Klasifikasi Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan menurut beberapa cara yaitu sebagai berikut : Menurut Jenis Aliran Dalam Impeller 1. Pompa aliran radial Pompa ini mempunyai konstruksi sedemikian rupa sehingga aliran zat cair yang keluar dari impeler akan tegak lurus poros pompa (arah radial), seperti yang terlihat pada sumber gambar berikut.

40 17 Gambar 2.7 Pompa sentrifugal aliran radial. Sumber : Zulkifli harahap Pompa aliran campur Aliran zat cair didalam pompa waktu meninggalkan impeler akan bergerak sepanjang permukaan kerucut (miring), sehingga komponen kecepatannya berarah radial dan aksial. Seperti yang terlihat pada (gambar 2.8) berikut : Gambar 2.8. Pompa sentrifugal aliran campur. Sumber : Zulkifli harahap Pompa aliran aksial Aliran zat cair yang meninggalkan impeler akan bergerak sepanjang permukaan silinder (arah aksial), seperti yang diterlihat pada (gambar 2.9) di halaman berikutnya :

41 18 Gambar 2.9. Pompa aliran aksial. Sumber : Zulkifli harahap Menurut Jenis Impeler 1. Impeler tertutup Sudu sudu ditutup oleh dua buah dinding yang merupakan satu kesatuan, digunakan untuk pemompaan zat cair yang bersih atau sedikit mengandung kotoran. Seperti yang terlihat pada sumber berikut : 2 Impeler setengah terbuka Gambar 2.10 Impeller tertutup. Sumber : Hendarji Impeler jenis ini terbuka disebelah sisi masuk (depan) dan tertutup di sebelah belakangnya. Sesuai untuk memompa zat cair yang sedikit mengandung kotoran misalnya air yang mengandung pasir, zat cair yang mengauskan, slurry, dll. Impeller setengah terbuka ditunjukkan pada (gambar 2.11).

42 19 3. Impeller terbuka Gambar 2.11 Impeller setengah terbuka. Sumber : Hendarji Impeller jenis ini tidak ada dindingnya di depan ataupun di belakang, bagian belakang ada sedikit dinding yang berdiri tegak untuk memperkuat sudu - sudu. Jenis ini banyak digunakan untuk memompa zat cair yang banyak mengandung kotoran yang volumenya lebih besar dari butiran pasir, ( gambar 2.12 ) ini Menurut Bentuk Rumah Gambar 2.12 Impeller terbuka. Sumber : Hendarji Pompa volut dan Pompa aliran campur jenis volut. Pada sebuah pompa sentrifugal, zat cair pada impeller secara langsung dibawa ke rumah volut, bentuk rumah pompanya seperti rumah keong /siput (volute), sehingga kecepatan aliran keluar bisa dikurangi dan dihasilkan kenaikan tekanan. Pompa volut diperlihatkan pada sumber (gambar 2.13) sebagai berikut :

43 20 Gambar 2.13 Pompa volut. Sumber : sularso Pompa Diffuser Pompa sentrifugal ini dilengkapi dengan sudu diffuser di keliling luar impeller, konstruksi dan bagian-bagian dari pompa ini sama dengan pompa volut. Fungsi dari diffuser adalah untuk meningkatkan efisiensi pompa dan konstruksinya lebih kuat, maka konstruksi ini sering dipakai pada pompa besar dengan head tinggi. Pompa ini juga sering dipakai sebagai pompa bertingkat banyak karena aliran dari tingkat satu ke tingkat berikutnya dapat dilakukan tanpa menggunakan rumah volut. Pompa diffuser ditunjukkan seperti pada sumber berikut. Gambar 2.14 Pompa diffuser. Sumber : sularso. 2004

44 Menurut Jumlah Tingkat 1. Pompa satu tingkat Pompa ini hanya mempunyai satu impeler. Head total yang ditimbulkan hanya berasal dari satu impeler, jadi relatif rendah. Seperti yang diperlihatkan pada (gambar 2.15). 2. Pompa bertingkat banyak Pompa ini menggunakan beberapa impeler yang dipasang secara berderet (seri) pada satu poros. Zat cair yang keluar dari impeler pertama dimasukkan ke impeler berikutnya dan seterusnya hingga impeler terakhir. Head total pompa ini merupakan jumlahan dari head yang ditimbulkan oleh masing masing impeler sehingga relatif tinggi. Pemasangan diffuser pada rumah pompa banyak tingkat lebih menguntungkan dari pada dengan rumah volut, karena aliran dari satu tingkat ketingkat berikutnya lebih mudah dilakukan. Pompa bertingkat banyak ditunjukkan seperti pada (gambar 2.16). Poros Pompa Bantalan Poros Bagian Tekan Rumah Pompa Impeller Bagian Hisap Gambar 2.15 Pompa satu tingkat. Sumber : Manga,1990.

45 22 Bagian Hisab Bagian Tekan Bantalan Impeller Rumah Pompa Poros Pompa Gambar 2.16 Pompa banyak tingkat ( multistage). Sumber : Manga Menurut Letak Poros 1. Pompa Jenis Poros Tegak (Vertical) Pompa aliran campur dan pompa aliran aksial sering dibuat dengan poros tegak (vertical). Poros ini dipegang di beberapa tempat sepanjang pipa kolom oleh bantalan yang terbuat dari karet. pompa ini dapat dilihat pada (gambar2.17). Discharge Casing Impeller Suction Gambar 2.8 Poros vertical. Sumber : Manga

46 23 2. Pompa jenis poros mendatar (Horizontal) Pompa ini mempunyai poros dengan posisi mendatar, pompa jenis ini dapat dilihat pada (gambar 2.18), seperti yang tertera dibawah ini. Gambar 2.18 Poros horizontal. Sumber : Hendarji Komponen Utama Pompa Sentrifugal dan Prinsip Kerjanya Dalam pengoperasian pompa sentrifugal ada beberapa bagian yang perlu diperhatikan agar pompa dapat bekerja dengan baik dan dapat bertahan lama. Berbagai macam komponen - komponen utama pompa sentrifugal antara lain terdiri dari beberapa komponen serta penjelasan dari pada prinsip kinerjanya, dimana masing masing komponen beserta fungsi dari setiap komponen tersebut yang penjelasannya dapat diterangkan pada halaman yang berikutnya Rumah Pompa Sentrifugal Secara umum bagian - bagian utama rumah pompa sentrifugal dapat dilihat seperti pada gambar berikut :

47 24 Keterangan gambar : A. Stuffing box Gambar Komponen pada rumah pompa sentrifugal. Sumber : Sularso Stuffing box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing. B. Packing Packing digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon. C. Shaft (poros) Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian - bagian berputar lainnya. D. Shaft sleeve Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever. E. Vane Vane impeller berfungsi sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

48 25 F. Casing Casing merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffuser (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage). G. Eye of impeller Bagian sisi masuk pada arah isap impeller. H. Impeller Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya. I. Wearing ring Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller. J. Bearing Bearing (bantalan) berfungsi untuk menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil. K. Discharge nozzle Discharge nozzle adalah saluran cairan keluar dari pompa dan berfungsi juga untuk meningkatkan energi tekanan keluar pompa.

49 Kapasitas Kapasitas adalah banyaknya zat cair yang dialirkan persatuan waktu. Besarnya kapasitas ini dipengaruhi oleh banyaknya kebutuhan pemakaiannya, lamanya pompa beroperasi serta jumlah pompa yang digunakan. Berdasarkan kapasitas ini maka pompa dapat dibagi atas : 1. Pompa berkapasitas rendah,yaitu bila kapasitasnya di bawah 20 m³/jam. 2. Pompa berkapasitas sedang, yaitu bila kapasitasnya m³/jam. 3. Pompa berkapasitas tinggi, yaitu bila kapasitasnya diatas 60 m³/jam. Kapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu. Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu, seperti pada penjelasan yang terdiri dari ketiga satuan dibawah ini : 1. Barel per day (BPD) 2. Galon per minute (GPM) 3. Cubic meter per hour (m³/hr) 2.8 Head Pompa Head pompa adalah energi yang diberikan ke dalam fluida dalam bentuk tinggi tekan (pressure head). Dimana tinggi tekan merupakan ketinggian fluida harus naik untuk memperoleh jumlah energi yang sama dengan yang dikandung satuan bobot fluida pada kondisi yang sama untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair, yang umumnya dinyatakan dalam satuan panjang.

50 27 Menurut persamaan Bernauli, ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem instalasi aliran, yaitu : energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : Dimana : p V² H = + Z + γ 2.g H = Head total pompa P = Head tekanan γ Z = Head statis total V² = Head kecepatan 2.g Macam macam Head Loss Head pompa adalah ketinggian dimana kolom fluida harus naik untuk memperoleh jumlah yang sama dengan yang dikandung oleh satuan bobot fluida pada kondisi yang sama. Head ini terbagi dalam tiga bentuk yaitu : 1. Head tekanan Head tekanan adalah energi yang dikandung fluida akibat perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi tekan dengan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi isap. 2. Head kecepatan Head kecepatan atau head kinetik adalah perbedaan antar head kecepatan zat cair pada saluran tekan dengan head kecepatan zat cair pada saluran isap.

51 28 3. Head statis total Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap. 2.9 Tekanan Tekanan pada pompa merupakan salah satu faktor yang sangat penting untuk menentukan jenis dan tipe pompa. Untuk tekanan pompa dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : P = γ. H Berdasarkan tekanan, pompa dapat dibedakan atas tiga jenis tekanan pompa diantaranya yaitu : 1. Pompa tekanan rendah yaitu dibawah < 5 kg/cm². 2. Pompa tekanan sedang yaitu antara 5-50 kg/cm². 3. Pompa tekanan tinggi yaitu diatas > 50 kg/cm² Daya Pompa Daya pompa ialah daya yang dibutuhkan poros pompa untuk memutar impeler didalam memindahkan sejumlah fluida denga kondisi yang diinginkan. Besarnya daya poros yang dibutuhkan dapat dihitung berdasarkan rumus yang terdapat dibawah ini ( Herman Widodo Sumitro, 1984 ).

52 29 Daya pompa juga dapat disebut sebagai besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan melakukan kerja. Faktor yang perlu diperhatikan untuk menghitung daya pompa yaitu : Berat jenis air, kekuatan hisap, kekuatan dorong, besarnya pipa hisap dan dorong, dan hambatan karena fitting. Adapun rumus untuk menghitung daya pompa adalah sebagai berikut : Np = Q. Hp. ρ. g ηp Dimana : Np = Daya pompa ( Watt ) Q = Kapasitas pompa [m3/s] ρ = Rapat jenis fluida ( kg/m 3 ) ηp = Efisiensi pompa Hp = Head total ( m) g = Percepatan gravitasi = 9,81 ( m/s 2 ) Pada rumus diatas, besarnya H = hs + hp + hf adalah : Dimana : hs = Head section (sama dengan ketinggian dari pipa penghisap). hp = Head pressure (sama dengan ketinggian dan pipa pendorong setelah pompa). hf = Head friction ( sama dengan total hilang tinggi tekan yang terjadi pada pipa sepanjang hs, hp dan hf )

53 BAB III METODOLOGI PERANCANGAN 3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan penelitian perencanaan ulang pompa sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik ini dilakukan pada tempat pemakaian pada unit produksi PDAM Tirta Unit Kota Meulaboh yang beralamat di jalan. Terendam, Gampong Lapang, Meulaboh Aceh - Barat. Adapun waktu penelitian dan data dari hasil penelitian penulis ambil dari masa periode selama ± 3 bulan mulai dari bulan Oktober 2013 sampai dengan bulan Januari 2014, penulis mendapatkan hasil data tentang pompa sentrifugal yang ingin dirancang ulang dari Kabag Teknik PDAM serta secara langsung mengadakan pengamatan pada PDAM Tirta Meulaboh. 3.2 Data Awal Pompa Untuk mengetahui suatu perhitungan yang baik bagi pompa, maka harus diketahui terlebih dahulu perhitungan data awal bagi pompa yang akan digunakan. Adapun data - data tentang pompa sentrifugal pada unit produksi yang terdapat di PDAM Tirta adalah sebagai berikut : Merk = EBARA Tipe = FS 4K 5 55 Daya pompa = 75 kw 30

54 31 Head pompa = 50 m (0,05 m³) Kapasitas = 50 L/s ( 0,0138 m³/det) Speed = 2,975 rpm 3.3 Analisa Data Analisa data dilakukan dengan cara dilakukannya perhitungan terhadap komponen pompa yang terdiri atas : Kapasitas Pompa Kapasitas pompa adalah jumlah fluida yang dialirkan oleh pompa per satuan waktu. Kapasitas pompa ini tergantung pada kebutuhan yang harus dipenuhi sesuai dengan fungsi pompa yang dipakai Head Pompa Head pompa yang harus disediakan untuk menaikkan sejumlah air dari pompa sentrifugal seperti yang direncanakan adalah sebesar 50 meter atau sama dengan (0,05 m³). Adapun sejumlah fluida yang akan dialiri dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa, sebagaimana penjelasannya dapat dilihat pada skema data mengenai instalansi pompa pada penjelasan yang berikutnya Daya Pompa Daya pompa yang dikeluarkan oleh pompa sentrifugal untuk memindahkan sejumlah fluida dari satu tempat ke tempat yang lain atau dari tekanan yang rendah menuju ketekanan yang lebih tinggi.

55 32 Dimana besarnya daya adalah sebesar 75 kw, seperti yang telah dijelaskan pada perhitungan data awal pompa sentrifugal yang terdapat pada unit produksi di PDAM Tirta Meulaboh. 3.4 Susunan Pompa Susunan pompa yang terdapat pada tiap tiap industri termasuk yang terdapat pada PDAM, memiliki dua jenis susunan pompa yang digunakan antara lain yaitu : susunan seri, dan susunan paraler. Pernyataan ini diuraikan akibat dari salah satu contohnya yaitu : jika kondisi head atau kapasitas yang diperlukan tidak dapat dicapai dengan satu pompa saja, maka dapat digunakan dua pompa atau lebih yang disusun secara seri atau parallel Susunan Seri Susunan seri biasanya digunakan pada debit air yang kecil yang tidak diperlukan pompa cadangan jika daya, tekanan, debit air yang akan dihasilkan headnya terbilang kecil. Bila head yang diperlukan besar dan tidak dapat dilayani oleh satu pompa, maka dapat digunakan lebih dari satu pompa yang disusun secara seri. Adapun penyusunan pompa secara seri dapat dilihat pada (gambar 3.1) sebagai berikut :

56 33 Gambar 3.1 Pompa susunan seri. Sumber : Raswari Susunan Paralel Susunan paralel adalah susunan pompa yang terdiri dari beberapa buah pompa yang dihubungkan pada saluran pipa secara bersamaan. Dalam rangkaian pompa paralel yang terdapat di PDAM Tirta Meulaboh terdapat ada empat (4) jenis pipa transmisi yang terhubung secara langsung dengan empat pompa sentrifugal yang terdapat pada unit produksi, dimana pada tiap tiap pipa tersebut memiliki jenis/diameter/panjang pipa yang sama pula yaitu sebesar : PVC/250 mm/0,08meter. Suatu pompa yang dipasang secara paralel akan menghasilkan debit keluaran dari pompa dengan besarnya merupakan kelipatan dari setiap pompa yang terpasang dengan catatan bahwa pompa yang dipasang secara paralel mempunyai kapasitas debit keluaran yang sama seperti yang diperlihatkan pada (gambar 3.2). Susunan paralel dapat digunakan bila diperlukan kapasitas yang besar yang tidak dapat dihandle oleh satu pompa saja, atau bila diperlukan pompa cadangan yang akan dipergunakan bila pompa utama rusak/diperbaiki.

57 34 Penyusunan pompa secara paralel dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar 3.2 Pompa susunan pararel. Sumber : Raswari Seperti yang telah dijelaskan pada uraian diatas tadi, maka susunan pompa yang terdapat, yang digunakan pada PDAM Tirta adalah susunan pompa pada sistem pararel yang terdiri atas : 1. Pompa 1 kapasitas 30 ltr/dtk (dalam kondisi baik) 2. Pompa 2 kapasitas 50 ltr/dtk (dalam kondisi baik) 3. Pompa 3 kapasitas 60 ltr/dtk (dalam kondisi baik) 4. Pompa 4 kapasitas 75 ltr/dtk (dalam kondisi rusak ringan) Pengoperasian pompa ini diatur secara bergantian, pada waktu star pertama digunakan dua unit pompa dengan ukuran yang berbeda, sedangkan dua pompa yang lainnya dijadikan sebagai pompa cadangan. Hal ini dimaksudkan untuk menjaga ketika salah satu dari pompa yang bekerja mengalami kerusakan pada saat pompa sedang bekerja.

58 35 Sistem ini terus dilakukan hingga seterusnya sampai pelayanan air ke konsumen benar - benar dalam kondisi baik hanya untuk pengisian pipa. Wilayah pelayanan instalasi ini terutama untuk wilayah Kecamatan Johan Pahlawan, Khususnya Kota Meulaboh. 3.5 Pengerak Pompa Dari hasil data pada perencanaan ini, maka dipilihlah pengerak mula pompa sentrifugal adalah motor listrik yang berfungsi sebagai penggerak pompa sentrifugal yang banyak tersedia dipasaran dengan data data sebagai berikut : tipe pengerak adalah motor listrik induksi AC, daya motor pengerak tersebut yang dihasilkan adalah sebesar 75 kw, sedangkan voltasenya adalah sebesar 380 volt, phasenya 3, dan polenya 2 buah, adapun untuk putaran yang dihasilkan oleh motor tersebut adalah sebesar 2975 rpm atau 3000 rpm.

59 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Perencanaan Komponen Pompa Untuk mengetahui suatu perencanaan yang baik bagi pompa, maka harus diketahui kapasitas pompa, daya pompa, perencanaan poros, perencanaan impeller, serta perencanaan rumah pompa (casing) Kapasitas Pompa Berdasarkan debit air yang harus disalurkan yaitu sebesar 50 L/s atau 0,0138 m³ /hari maka jumlah pompa yang digunakan adalah 3 buah pompa utama dan 1 pompa cadangan (Sularso,2004). 1. Debit efektif dalam jam pengoperasian pompa: Qe = m³ /hari x 50 L/s = 690 m /jam = 0,192 m³/s. 2. Debit efektif tiap pompa yang akan digunakan Bahwa debit pompa dapat diketahui dengan cara membagi debit yang dibutuhkan (debit efektif) dengan jumlah pompa yang akan dipakai (Sularso,2004).. 36

60 37 Qep = Debit efektif Jumlah pompa = = 0,064 m³/s. 3. Debit teoritis pompa Dimana : Maka : Qth = Qep ηv Qep = Debit fektif pompa = 0,064 m³/s ηv = Efisiensi volumetris (0,90-0,98) diambil = 0,96 Qth = Qep ηv = 0,064 0,96 = 0,066 m³/s Daya Pompa Daya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan melakukan kerja. Untuk memperoleh analisa daya pompa yang terdapat pada pompa sentrifugal diperlukan tiga syarat utama dalam menganalisa daya pompa, yaitu terdiri atas :

61 Daya Air (Pw) Daya air merupakan energi yang secara efektif di terima oleh air dari pompa persatuan waktu. Sehingga dapat memindahkan fluida dari satu tempat ketempat yang lain atau dari tekanan rendah ketekanan yang lebih tinggi. Energi yang paling efektif yang diterima oleh fluida dari pompa persatuan waktu disebut daya air (hidrolis), dan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Sularso. 2004) : Dimana : Pw = ρ. g. Q. H ρ = Massa jenis air, pada temperatur 40 ºC = 998 kg/m³ g = Percepatan gravitasi = 9,81 m/s² Qep = Kapasitas efektif pompa = 0,0138 m³/s² H = Head total pompa = 50 m (0,05 m³) atau (164,03 ft) Jadi : Pw = 998 9,81 0, = watt = 6,755 Kw Daya Poros Pompa (Pp) Daya poros yang diperlukan untuk menggerakkan sebuah pompa adalah sama dengan daya air ditambah kerugian daya di dalam pompa.

62 39 Pada pompa terdapat berbagai macam kerugian, maka daya yang harus diberikan oleh motor penggerak (daya poros) dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut ( Sularso, 2004 ) : Ps = Pw Ep Dimana : Ps = Daya poros pompa (Kw ) Pw = Daya hidrolis (Kw) Ep = Efisiensi pompa Maka : Ps = Pw Ep = 6,755 0,0012 = 5629,17 Kw Daya Motor Penggerak Pompa (Pm) Daya motor penggerak pompa harus lebih besar dari daya poros pompa, hal ini tergantug pada jenis motor dan hubungan poros pompa dengan poros motor. Maka berdasarkan rumus berikut ini dapat dinyatakan sebagai berikut (Sularso, 2004) : Pm = Ps. ( 1 + α ) Et Dimana : Pm = Daya nominal motor penggerak (Kw) Ps = Daya poros pompa (5629,17 Kw)

63 40 α = Faktor tergantung jenis koreksi motor, motor induksi = 0,1 0,2 (lampiran). Maka diambil 0,2 untuk penggerak motor listrik. Et = Effisiensi transmisi = 0,95 0,97 (lampiran). Maka dalam perhitungan diambil sebesar = 0,96. Maka : Pm = 5629,17 ( 1 + 0,2 ) 0,96 = 7036,4625 watt = 7,036 Kw. Maka daya dominal motor penggerak diambil 75 kw dengan memperhatikan faktor - faktor tersebut diatas, jadi dalam perencanaan ini dipilih penggerak mula pompa adalah motor listrik dengan data - data seperti yang tertera sebagai berikut : Tipe = Motor listrik induksi AC Daya = 75 kw Voltase = 380 volt Phase = 3 Pole = 2 buah Putaran = 2975 rpm atau = 3000 rpm Perencanaan Poros Pada pompa sentrifugal, fungsi utama poros adalah untuk meneruskan daya atau momen puntir yang diberikan oleh penggerak mula pompa dan sebagai penumpu impeller dan bagian - bagian yang berputar lainnya.

64 41 Poros mentransmisikan torsi dari driver (motor atau engine) ke driven. Komponen mesin yang sering digunakan bersamaan dengan poros adalah roda gigi, puli dan sproket. Transmisi torsi antara poros dilakukan dengan pasangan roda gigi, sabuk atau rantai. Poros bisa menjadi satu dengan driver, seperti pada poros motor dan engine crankshaft, Sebagai dudukan poros, digunakan bantalan. Perbedaan antara poros dan as (axle) adalah poros meneruskan momen torsi (berputar), sedangkan as tidak. Perencanaan poros ditentukan berdasarkan hubungan antara putaran dan daya pompa, dimana daya yang akan dipindakan oleh poros motor listrik adalah sebesar 75 kw dan putaran poros sebesar 2975 rpm. Dalam menentukan perencanaan poros digunakan rumus sebagai berikut (Sularso, 2004) : Pd = fc. P kw Dimana : Pd = Daya rencana (kw) fc = Faktor koreksi daya nominal 1,0 1,5 diambil sebesar = 1,0 P = Daya motor listrik (75 kw) Maka : Pd = 1,0 x 75 kw Pd = 75 kw.

65 Momen Puntir Pada prinsipnya, pembebanan pada poros ada dua macam, yaitu puntiran karena beban torsi dan bending karena beban transversal pada roda gigi, pully atau sproket. Beban yang terjadi juga bisa merupakan kombinasi dari keduanya. Karakter pembebanan yang terjadi bisa konstan, bervariasi terhadap waktu, maupun kombinasi dari keduanya. Hasil untuk momen puntir dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Sularso, 2004) : 5 T = 9,75 x 10 Pd n Dimana : T = Momen puntir (kg.mm) Pd = Daya rencana (kw) n = Putaran motor listrik (rpm) Maka : 5 T = 9,75 x T = ,18 kg. mm T = 24554,62 kg. cm Tegangan geser yang diizinkan Ta (kg/mm²) untuk pemakaian umum pada poros dapat diperoleh dengan berbagai cara, salah satunya Ta dihitung atas dasar batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik (sesuai standar ASME) untuk harga 18% ini faktor keamanan diambil sebesar 1/0,18 = 5,6. Harga 5,6 ini diambil untuk bahan SF dan 6,0 untuk bahan S - C dan baja paduan.

66 43 Faktor ini dinyatakan dengan Sf1, selanjutnya perlu ditinjau apakah poros tersebut akan diberi alur pasak atau dibuat bertangga, karena pengaruh konsentrasi tegangan cukup besar. Pengaruh kekasaran permukaan juga harus diperhatikan. Faktor - faktor ini dinyatakan dengan Sf2 dengan harga sebesar 1,3 sampai 3,0. Dari hal - hal diatas maka tegangan geser yang diizinkan pada poros (Ta) dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Sularso, 2004) : Τa = σb Sf1. Sf2 Dimana : Ta = Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm²) Maka : σb = Tegangan tarik bahan (kg/mm²) Sf1 = Faktor keamanan poros, (6,0) Sf2 = Faktor keamanan poros karena pengaruh tegangan dan kekasaran permukaan 1,3 3.0, maka yang diambil sebesar = 2,15 (lampiran). Ta = x 2,15 Ta = 7,75 kg/mm² Diameter Poros Diameter poros dapat dipilih dari tabel (daftar lampiran). Pada tempat dimana akan dipasang bantalan gelinding, pilihlah suatu diameter yang lebih besar dari harga yang cocok didalam tabel untuk menyesuaikannya dengan diameter dalam dari bantalan.

67 44 Selanjutnya ukuran pasak dan alur pasak dapat ditentukan dari tabel. Harga faktor konsentrasi tegangan untuk alur pasak α dan untuk poros bertangga β dapat diperoleh dari diagram Peterson, dimana diameter poros dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Sularso, 2004) : Dimana : Dp = 5,1 Kt. Cb. T ⅓ Ta Dp = Diameter poros (mm) Ta = Tegangan geser yang diizinkan (7,75 kg/mm²) Kt = Faktor koreksi untuk momen puntir 1,5 3,0 yang diambil = 1,50 Cb = Faktor koreksi untuk pembebanan lentur 1,2 2,3 yang diambil = 1,20 T = Momen puntir ,18 kg. mm Maka : Dp = 5,1. 1,50. 1, ,18 ⅓ 7,75 Dp = 87261,71 mm Dp = 8,726 cm. Karena poros akan dibuat alur pasak dan untuk pengikatan poros dengan impeller, maka diameter poros disesuaikan dengan standar diameter poros sebesar 60 mm. Tegangan yang terjadi dapat ditentukan dengan rumus berikut ini (Sularso, 2004) :

68 45 Tt = 5,1. T Ds³ Dimana : Tt = Tegangan geser yang terjadi (kg/mm²) T = Momen puntir (kg/mm) Ds = Diameter poros (60 mm) Maka : Tt = 5, ,18 60³ Tt = 5,79 kg/mm². Dari hasil perhitungan yang diperoleh maka tegangan geser yang terjadi pada poros adalah sebesar 5,79 kg/mm², sedangkan tegangan yang diizinkan adalah sebesar 7,75 kg/mm². Maka dapat disimpulkan bahwa poros tersebut dapat menahan pembebanan yang terjadi sehingga cukup baik dan sangat aman jika digunakan Perencanaan Impeller Fungsi dari pada impeller adalah memberikan gaya sentrifugal kepada fluida sehingga dapat bergerak dari tempat hisap ketempat yang diinginkan. Dalam pemilihan bahan untuk impeller dapat ditentukan berdasarkan tekanan, temperature, dan keasaman air yang dipompakan. Dalam perencanaan impeller ini dipilih bahan Cast steel sebagai bahan utama pada perencanaan ini. Pada gambar 4.1 dibawah ini menunjukkan kontruksi dari impeller yang akan digunakan dalam perencanaan pompa sentrifugal (Chruch, 1986).

69 46 Keterangan gambar : Gambar 4.1 Gambar dimensi impeller pompa. Sumber : Chruch, 1986 Dh = Diameter Hub Do = Diameter mata (eye) D1 = Diameter sisi masuk D2 = Diameter sisi keluar b1 = Lebar laluan sisi masuk b2 = Lebar laluan sisi keluar Ukuran ukuran Impeller Pada Sisi Masuk 1. Diameter hub (Dh) Diameter hub dapat ditentukan dengan persamaan empiris, yaitu sebagai berikut (Chruch, 1986) : Dh = Ds + ( 7, ,70 ) Dimana : Dh = Diameter Hub impeller (mm) Ds = Diameter poros (mm) ( 7, ,70 ) : diambil sebesar 10,32

70 47 Maka : Dh = ,32 Dh = 70,32 mm 2. Diameter eye impeller (Do) Diameter eye impeller dapat ditentukan dengan rumus, yaitu sebagai berikut (Chruch, 1986) : Do = 4. Qo + Dh² π. Vo Dimana : Maka : Do = Diameter mata impeller (mm) Qo = Kapasitas pompa dengan memperhitungkan kebocoran sebesar 2 / 10 %, maka diambil 6 % 1,06 x 0,0486 m³/dt : 0,0515 m³/dt. Vo = Kecepatan aliran masuk, menurut Chruch (ref 3 hal 93) sebesar 3,048 4,572 m/dt, maka diambil : 4,572 m/dt. Dh = Diameter hub. Do = 4. 0, ,07032² 3,14. 4,572 Do = 0,13890 m Do = 138,90 mm.

71 48 3. Diameter sisi masuk ( D1) Diameter sisi masuk dibuat sama dengan diameter eye (Do), adapun tujuannya adalah untuk menjaga agar air mengalir tetap rata (smooth), dengan demikian diameter sisi masuk (D1) : (Do), maka D1 : 138,90 mm (Chruch, 1986). 4. Lebar laluan impeller (b1) Lebar laluan impeller pada sisi masuk dapat ditentukan dengan rumus yaitu sebagai berikut (Chruch, 1986) : b1 = Qo π. D1. Vr1. 1 Dimana : Maka : b1 = Lebar laluan impeller pada sisi masuk (m) Qo = Kapasitas pompa (m³/dt) D1 = Diameter sisi masuk (m) Vr1 = Kecepatan radial pada sisi masuk sudu (m/dt) (1,05 1,10). Vo, maka diambil sebesar = 1,10. Vo Σ1 = Faktor kontraksi (penyempitan) 0,8 0,9, diambil sebesar 0,85 b1 = 0,0515 3,14. 0, , ,85 b1 = 0,0276 m b1 = 27,60 mm = 1,10. 4,572 = 5,0292 m/dt.

72 49 5. Kecepatan tangesial (U1) Kecepatan tangesial pada sisi masuk dapat ditentukan dengan memakai rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) : Dimana : Maka : U1 = π. D1. n 60 U1 = Kecepatan tangesial pada sisi masuk (m/dt) U1 = Diameter inlet vane (m) n = Putaran pompa (rpm) U1 = 3,14. 0, U1 = 21,44 m/dt. 6. Sudut masuk sudu ( β1 ) Dalam perencanaan ini, dimana fluida masuk pada impeller radial yaitu : α1 = 90, besar sudut masuk dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) : Tg β1 = Vr1 U1 Maka : β1 = arc Tg 5, ,44 β1 = `. 4,8` β1 = Diambil sebesar 15

73 50 7. Sudut absolut fluida masuk ( α1) Fluida masuk kedalam sudu sudu dalam arah radial (tegak lurus), dengan demikian sudut absolut fluida masuk untuk semua tingkat adalah 90 (Chruch, 1986). 8. Kecepatan relatif fluida ( V1) Kecepatan relatif partikel fluida terhadap impeller dapat ditentukan dengan memakai rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) : Dimana : V1 = Vr1_ Sin β1 V1 = Kecepatan relatif fluida (m/dt) Vr1 = Kecepatan radial air (m/dt) β1 = Sudut masuk sudu ( ) maka : V1 = 5,0292 Sin 15 V1 = 21,538 m/dt. Hasil dari semua perhitungan dapat ditabelkan yaitu seperti yang terlihat pada daftar tabel yang tertera di halaman berikutnya.

74 51 Tabel 4.1 Ukuran ukuran utama impeller pada sisi masuk Keterangan Notasi Hasil Diameter Hub Dh, mm 70,32 Diameter eye Do, mm 138,90 Diameter inlet vane D1, mm 138,90 Lebar laluan impeller b1, mm 27,60 Kecepatan tangesial U1, m/dt 21,44 Sudut masuk impeller β1, 15 Sudut absolute fluida impeller α1, 90 Kecepatan relatif fluida V1, m/dt 21,538 Kecepatan fluida masuk impeller Vo, m/dt 4,572 Gambar skala 1 : 3 1 cm = 3 m/dt V1 Vr1 α1 β1 V1 Gambar 4.2 Segitiga kecepatan. Sumber : Chruch, 1986

75 Ukuran ukuran Impeller Pada Sisi Keluar 1. Diameter luar impeller (D2) Diameter untuk impeller luar dapat ditentukan dengan memakai rumus seperti berikut (Chruch, 1986) : Dimana : 0,5 D2 = 84,6. Ø. H n D2 = Diameter luar impeller (m) H = Tinggi tekan (mka) Ø = Koefisien tinggi tekan : 0,90 1,20, diambil sebesar 0,90. n = Putaran pompa (rpm) Maka : 0,5 D2 = 84,6. 0, , D2 = 0,27305 m D2 = 273,05 mm. 2. Lebar laluan impeller ( b2 ) Pada lebar laluan untuk impeller sisi keluar dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) : b2 = Qo π. D2. Vr2. Ʃ²

76 53 Dimana : b2 = Lebar laluan impeller pada sisi keluar (m) Qo = Kapasitas pompa dengan memperhitungkan kebocoran (m/dt) D2 = Diameter luar impeller (m) Vr2 = Kecepatan radial pada sisi keluar (m/dt), dibuat sama atau sedikit dibawah sampai 15% kecepatan radial pada sisi Masuk, hal ini untuk menghindarkan perubahan kecepatan yang tiba tiba. Diambil sebesar 15% (Chruch, 1986) maka : Vr2 = 0,85. 5,0292 Vr2 = 4,275 m/dt. Ʃ2 = Faktor kontraksi (penyempitan) adalah sebesar : 0,90 0,95, diambil yaitu : 0,95. Maka : b2 = ,14. 0, ,275. 0,95 b2 = 0, m b2 = 14,790 mm = 14,8 mm. 3. Kecepatan tangesial (U2) Untuk kecepatan tangesial dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) : U2 = π. D2. n 60

77 54 Dimana : Maka : U2 = Kecepatan tangesial pada sisi keluar (m/dt) U2 = Diameter impeller (m) n = Putaran pompa (rpm) U2 = 3,14. 0, U2 = 42,154 m/dt. 4. Komponen tangesial teoritis (Vu2) (Chruch, 1986) : Komponen kecepatan tangesial dapat ditentukan dengan rumus yaitu Vu2 = U2 - Vr2 Tg β2 Dimana : Vu2 = Komponen kecepatan tangesial teoritis (m/dt) U2 = Kecepatan tangesial pada sisi keluar (m/dt) Vr2 = Kecepatan radial pada sisi keluar (m/dt) β2 = Sudut sudu pada sisi keluar, untuk mendapatkan laluan yang mulus maka sudut keluar sudu dibuat lebih besar dari sudut masuk sudu (β1) dengan besar antara 15-40,menurut (Chruch, 1986). Berikut ini adalah hasil perhitungan pada setiap β2 yang bervariasi antara 15 sampai dengan 40.

78 55 Tabel 4.2 Hasil perhitungan yang bervariasi. B2 Vu² (m/dt) Hth (mka) 15 24,342 78, ,997 93, , , , , , , , , Sudut fluida teoritis (α2) sebagai berikut : Sudut fluida yang meninggalkan impeller dapat ditentukan dengan rumus α2 = arc tg Vr2 Vu2 Dimana : α2 = Sudut fluida teoitis ( ) Vr2 = Vu2 = Kecepatan radial (m/dt) Kecepatan tangensial teoritis (m/dt) Maka : α2 = arc tg. 4,275 35,178 α2 = 7 41` 6. Kecepatan relatif fluida (V2) Kecepatan relatif dapat ditentukan dengan rumus yaitu : V2 = Vr2 Sin β2

79 56 Dimana : V2 = Kecepatan relatif fluida (m/dt) Vr2 = Kecepatan radial (m/dt) β2 = Sudut sudu pada sisi keluar ( ) maka : V2 = 4,275 Sin 35 V2 = 8,182 m/dt. 7. Kecepatan absolut teoritis (m/dt) Kecepatan absolut teoritis dapat ditentukan dengan rumus yaitu : Dimana : V2 = Vr2² + Vu2 V2 = Kecepatan absolut teoritis (m/dt) Vr2 = Vu2 = Kecepatan radial (m/dt) Kecepatan tangesial teoritis (m/dt) Maka : V2 = 4,275² + 35,178² = 35,44 m/dt. 8. Komponen kecepatan tangesial aktual (Vu2) Komponen kecepatan tangesial aktual dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) : Vu2` = Vu2. k

80 57 Dimana : Vu2 = 0,75. 35,178 Vu2 = 26,38 m/dt. 9. Sudut fluida aktual (α2`) Sudut fluida aktual dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut ini : ` α2` = arc. tg. Vr2 Dimana : α2` = Vr2 = Vu2` = Vu2` Sudut fluida aktual ( ) Kecepatan radial (m/dt) Komponen kecepatan tangesial aktual (m/dt) Maka : α2` = arc. tg. 4,275 26,38 α2 = 10 13` 40,08`` 10. Kecepatan absolut aktual ( V2`) Kecepatan absolut aktual dapat ditentukan dengan menggunakan rumus : V2` = Dimana : V2` = Vr2 = Vu2` = Vr2 + Vu2` Kecepatan absolut actual (m/dt) Kecepatan radial (m/dt) Komponen kecepatan tangesial absolut (m/dt) Maka : V2` = 4,275² + 26,38² V2` = 26,72 (m/dt).

81 Segitiga kecepatan Berdasarkan hasil perhitungan yang telah diuraikan diatas, maka didapat segitiga kecepatan pada sisi keluar impeller seperti yang ditunjukkan pada (gambar 4.3). Dari hasil perhitungan yang telah diperoleh, maka ukuran utama impeller pada sisi keluar dapat dilihat pada daftar tabel berikut ini : Tabel 4.3 Ukuran ukuran utama impeller pada sisi keluar. Keterangan Notasi Hasil Diameter luar impeller D2, mm 273,05 Lebar laluan impeller b2, mm 14,79 Kecepatan tangesial U2, m/dt 42,154 Kecepatan tangesial teoritis Vu2, m/dt 35,178 Sudut fluida teoritis α2, 7,41 Kecepatan relatif fluida V2, m/dt 8,182 Kecepatan absolut teoritis V2, m/dt 35,44 Kecepatan tangesial actual Vu2,m/dt 26,38 Sudut fluida aktual α2, ,08 Kecepatan absolute actual V2,m/dt 26,72

82 59 Skala 1 : 5 1 cm = 5 m/dt V2 β2 V2 Vu2 Vu2 V2 Gambar 4.3 Segitiga kecepatan. Sumber : Chruch, Perencanaan Sudu Pemilihan sudu adalah merupakan hal yang sangat penting, karena bentuk dari sudu tersebut akan mempengaruhi terhadap tiggi tekanan pada suatu pompa. Faktor utama yang mempengaruhi karakteristik dari suatu faktor pompa adalah sudut sudu impeller pada sisi keluar dan besarnya kecepatan radial. Adapun bentuk dari pada sudu sudu pada pompa sentrifugal terbagi atas tiga bagian yaitu terdiri atas : 1. Sudu sudu yang membengkok kebelakang ( β < 90 ) 2. Sudu sudu radial ( β < 90 ) 3. Sudu sudu yang membengkok kedepan ( β < 90 )

83 60 β2 90 β2 90 β2 90 Q Gambar 4.4 Kurva kapasitas, tinggi tekan semu dan diagram kecepatan sisi keluar dari berbagai sudut. Sumber : M. White, 1988 Pada perencanaan ini dipilih sudu sudu yang membengkok kebelakang β2 90, dimana perubahan kecepatannya halus dan alirannya didalam impeller lebih merata sehingga dapat mengurangi losses hydraulic, dengan demikian pemilihan sudu ini agak lebih baik. Perhitungan sudu 1. Jumlah sudu ( Z ) Dimana jumlah sudu dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) : Z = 6,5 D2 + D1 sin β1 + β2 D2 - D1 2

84 61 Dimana : Z = Jumlah sudu ( ) D1 = Diameter inlet vane (mm) S2 = Diameter luar impeller (mm) β1 = Sudut sudu pada sisi masuk ( ) Maka : β2 = Sudut sudu pada sisi keluar ( ) Z = 6, sin Z = 7,61 Didapat jumlah dari pada sudu yang biasa digunakan adalah antara 5 sampai 12, dengan demikian jumlah sudu dalam perencanaan ini untuk setiap tingkat adalah sebesar ( z : 8 ), menurut (Chruch, 1986). 2. Jarak bagi antara sudu ( t ) Jarak bagi keliling (circumferensial pitch) dari sudu merupakan jarak bagi antara sudu yang satu terhadap sudu yang lain, baik disisi hisap dan sisi tekan. 1. Sisi isap Jarak bagi keliling dari sudu untuk sisi isap dapat ditentukan dengan rumus, yaitu : t1 = п. D1 z Dimana : t1 = Jarak bagi keliling dari sudu untuk sisi hisap (mm). D1 = Diameter inlet vane (mm). Z = Jumlah sudu

85 62 Maka : t1 = 3, t1 = 54,17 mm. 2. Sisi tekan Jarak bagi keliling dari sudu untuk sudu sisi tekan dapat ditentukan dengan rumus, yaitu : t2 = п. D2 z Dimana : t2 = Jarak bagi keliling dari sudu sisi tekan (mm). D2 = Diameter luar impeller (mm). Z = Jumlah sudu. 3. Tebal sudu (S) 1. Tebal sudu pada sisi masuk (S1) Tebal sudu pada sisi masuk, dapat ditentukan dengan rumus yaitu sebagai berikut (Khetagurov, 1980) : S1 = σ1. sin ( ) Dimana : S1 = Tebal sudu pada sisi masuk (mm) B1 = Sudut masuk sudu ( ) σ1 = Dimensi sudu disepanjang busur keliling inlet untuk ketebalan sudu S1 (mm) σ1 = t1 - t1 f1

86 63 Dimana : t1 = Jarak bagi (pitch) keliling sudu untuk sisi hisap (mm) f1 = Faktor penyempitan inlet (inlet crowding faktor), dapat diambil sebesar 1,15 (Khetagurov, 1980). Maka : S1 = 54,17-54,17 sin ( ) 1,15 S1 = 2,96 mm. 2. Tebal sudu pada sisi tekan (S2) Tebal sudu pada sisi tekan dapat ditentukan dengan menggunakan rumus menurut yaitu sebagai berikut (Khetagurov, 1980) : S1 = σ2. sin ( β2 ) Dimana : S2 = Tebal sudu pada sisi tekan (mm) β2 = Sudut keluar sudu ( ) σ2 = Dimensi sudu sepanjang busur keliling outlet untuk ketebalan S2 (mm) σ1 = t2 - t2 Dimana : f2 t2 = Jarak bagi (pitch) keliling sudu untuk sisi tekan (mm) f2 = Faktor penyempitan outlet (outlet crowding faktor ), dapat diambil sebesar 1,06 (Khetagurov, 1980).

87 64 Maka : σ2 = 106,76-106,76 1,06 σ2 = 6,0 mm. Apabila sudu impeller yang diikat oleh sarungnya (shouds) yang membentuk laluan pada impeller, tebalnya berkisar antara 3 sampai dengan 6 mm. Maka sudu yang tipis dan tebal yang konstan akan memberikan effisiensi yang tinggi, dimana dalam penulisan Tugas Akhir ini direncanakan ketebalan sudu adalah sebesar 5 mm (Khetagurov, 1980) Perencanaan Rumah Pompa ( casing) Rumah (casing) pada pompa berfungsi untuk menghantarkan fluida ke impeller dan mengkonversikan energi kinetik dari fluida yang mengalir dari tempat penekanan impeller menjadi energi tekan. Pada umumnya rumah pompa dibagi dalam dua tipe seperti yang telah diuraikan pada bab tiga, yaitu diffuser casing dan volute casing. Dalam pemilihan bentuk dari casing yang sesuai untuk dapat digunakan, dimana kapasitas dan head suatu pompa sangatlah menentukan. Dalam perencanaan ini, hasil dari kapasitas adalah sebesar 50 L/s atau (0,0138 m³/dt) dan headnya adalah sebesar 50 m atau (0,05 m³). Maka tipe rumah pompa yang paling sesuai untuk digunakan dalam perencanaan ini adalah tipe diffuser casing. Pada (lampiran) didapat bahan casing yang sesuai untuk digunakan dalam perencanaan ini adalah cast iron (Sularso, 2004).

88 Tebal Rumah Pompa 1. Tekanan dalam rumah pompa Tekanan dalam rumah pompa dapat ditentukan dengan memakai rumus sebagai berikut ini : P = γ. H Dimana : P = Tekanan dalam rumah pompa (kg/m) H = Head total pompa ( 0,05m³) γ = Berat jenis fluida (kg/m³) : 992 kg/m³ (lampiran kekentalan air) pada (temperature air 40 c). Maka : P = 992 x 0,05 P = 49,6 kg/m² atau = 4,96 kg/cm². 2. Tegangan izin Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, dimana bahan casing yang direncanakan adalah besi tuang kelabu (gray cast iron), yang mana tegangan yang diizinkan untuk perencanaan rumah pompa yang terbuat dari besi tuang adalah sebasar 250 kg/cm² (Bianchi, 1981). 1. Tebal casing Ketebalan dinding rumah pompa dapat ditentukan dengan memakai rumus persamaan sebagai berikut (Bianchi, 1981) : S = P. D + 0,5 2 σ

89 66 Dimana : Maka : P = Tekanan dalam pompa (kg/cm²) σ = Tegangan tarik yang diizikan (kg/cm²) D = Diameter casing (cm) S = 4,96. 39,05 + 0,5 2,250 S = 86,5835 m atau S = 8,6 cm Baut Pengikat Rumah Pompa Bahan pembuatan untuk baut pengikat rumah pompa didalam perencanaan ini direncanakan adalah dari baja carbon dengan spesifikasi sebagai berikut ini (Bianchi, 1981) : Lambang = JIS B 1051 Kekuatan ( σ t ) = 80 kg/mm² = 8000 kg/cm². Kekuatan tarik yang diizinkan adalah dengan menggunakan rumus, yaitu : σ t = σ t v Dimana : σ t = Kekuatan tarik yang diizinkan (kg/ cm²) σ t = Kekuatan tarik bahan yang dipilih (kg/ cm²) v = Faktor keamanan 4 untuk beban statis. Maka : σ t = σ t = 2000 kg/ cm².

90 67 Adapun besar gaya tekan dalam rumah pompa dinyatakan dalam persamaan yaitu, sebagai berikut ini : Dimana : Dimana : Maka : F = P x A F = Besar gaya tekan dalam rumah pompa (kg) P = Tekanan dalam rumah pompa (kg/ cm²) A = Luas dalam (cm²) A = π. D² 4 D = Diameter luar pompa F = 4,96 x 3,14 x 39,05² 4 F = 5937,36 kg. Adapun gaya tarik baut dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut ini : F1 = F N Dimana : Maka : F1 = Gaya tarik baut F = Gaya tekan dalam rumah pompa (kg/ cm²) N = Jumlah baut N = 8 (yang akan direncanakan) F = 5937,36 8 F1 = 742,17 kg.

91 68 Rumus yang dipakai untuk baut pengikat rumah pompa (dp) adalah : σ t = F1 π. 4 (dp)² Dimana : σ t = Tegangan tarik yang diizinkan (kg/ cm²) Maka : F1 = Gaya tarik baut (kg) dp = Diameter baut pengikat (cm) dp = F1 0,5 π. σ t 4 dp = 742,17 0,5 3, dp = 2,36 cm Maka dapatlah hasil dari diameter baut yang diambil sebesar 2,4 cm. 4.2 Perencanaan Komponen Pendukung Perencanaan Bantalan Bantalan (bearing) merupakan suatu elemen mesin yang berfungsi untuk mendukung atau menumpu elemen mesin yang bergerak atau berputar, dengan adanya bantalan ini maka putaran poros dapat berlangsung dengan baik dan aman. Apabila pada mesin, dimana bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi mesin tersebut secara keseluruhannya akan menurun atau tidak dapat bekerja sebagai mana semestinya dan dapat mengakibatkan kerusakan yang lain. Bantalan dapat dibedakan menurut beban yang didukungnya terhadap poros, yaitu sebagai berikut :

92 69 1. Bantalan aksial Dimana arah beban yang ditumpu oleh bantalan adalah sejajar dengan sumbu poros. 2. Bantalan radial Arah beban yang ditumpu oleh bantalan tersebut adalah tegak lurus dengan sumbu poros. 3. Bantalan aksial radial Pada bantalan ini arah beban yang akan ditumpu oleh bantalan adalah kombinasi dari kedua beban yang sejajar dan tegak lurus dengan sumbu poros. Menurut gerakan yang terjadi pada bantalan terhadap poros, maka bantalan dapat dibedakan atas dua tipe, yaitu : bantalan luncur dan bantalan antifriksi. Jadi definisi dari bantalan adalah berfungsi untuk mendukung bagian yang berputar dan membatasi geraknya Perhitungan Beban Ekivalen Beban ekivalen dinamis adalah suatu beban yang besarnya sedemikian rupa sehingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran sebenarnya. Pada perencanaan bantalan ini perhitungan beban ekivalen terdiri atas dua, dimana penjelasannya adalah sebagai berikut : 1. Untuk bantalan radial Pada bantalan radial ini, persamaan yang digunakan untuk bantalan radial ini, yaitu sebagai berikut (Bianchi, 1981) : Pr = X. V. Fr + YFa

93 70 2. Untuk bantalan aksial Sedangkan pada bantalan aksial ini, rumus yang digunakan untuk bantalan ini adalah, sebagai berikut (Bianchi, 1981) : Pa = XFr + YFa Perencanaan Pasak Pasak adalah merupakan suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menetapkan bagian bagian mesin terutama bagian mesin yang berputar. Pada pompa sentrifugal pasak berfungsi untuk menetapkan atau mengikat impeller pada poros pompa. Dengan demikian pasak tersebut memiliki fungsi untuk meneruskan daya dan putaran dari poros ke impeller. Dalam perencanaan ini, bentuk dari pasak yang akan digunakan adalah pasak dengan bentuk penampang segi empat. Adapun tujuan dari dibuatnya pasak segi empat adalah untuk memudahkan pada saat pemasangan dan pencabutan yang sering dilakukan pasa saat perbaikan (over houl) pompa. Pasak dengan penampang segi empat, dapat dilihat pada (gambar 4.5) dibawah ini. Bahan pasak biasanya harus lebih lunak dari pada bahan untuk perencanaan poros dan impeller, sehingga harga pasak relative lebih murah. Dalam perencanaan ini bahan pasak yang akan digunakan adalah S 45 C dimana mempunyai kekuatan tarik sebesar 70 kg/mm².

94 71 h b Dp h L T1 T Dimensi dimensi Pasak Gambar 4.5 Pasak dan dimensinya. Sumber : Bianchi, Dalam menentukan pemilihan dimensi dimensi pasak dilakukan berdasarkan pada besar diameter poros, dalam perencanaan ini diketahui diameter poros adalah sebesar 60 mm, maka gaya Tangesial (F) pada permukaan poros dapat ditentukan dengan rumus, yaitu sebagai berikut : F = ( T ) Dp/2 Dimana : Maka : F = Gaya Tangesial (kg) dp = Diameter poros (mm) T = Momen rencana dari poros (kgm) T = ,18 kg.mm (lihat pada perhitungan momen puntir). F = ,18 60 / 2 F = 8185,41 kg.

95 72 Diameter poros 60 mm, dari tabel pasak (lampiran), maka didapat dimensi dimensi pasak yaitu : b = 18 n = 11 Kedalaman alur pasak pada poros t`1 = 7,0 mm Kedalaman alur pasak pada pra naf t`2 = 4,0 mm Bahan pasak S 45 C dicelup dingin dan dilunakkan, maka Tb = 70 kg/mm² (kekuatan tarik). Persamaan yang digunakan adalah : Skf1. skf2 = 6 x 3 = 18. Maka tegangan geser yang diizinkan adalah sebesar : Tka = 70 / 18 Tka = 3,9 kg/mm². Untuk diameter pada tekanan permukaan yang diizinkan Pa = 10 kg/mm² adalah : Maka : P = F L x ( t1 atau t2 ) L = 8185,41 60 / 2 L = 272,85 mm. b/dp = 18 / 60 = 0,3. Pada perencanaan ini sebaiknya lebar pasak berkisar antara 25 35, maka : 0,25 < 0,3 < 0,35 baik Lk /dp = 272,85 / 60 = 4,55

96 73 Maka hasil dari pada ukuran pasak untuk perencanaan ini adalah : 18 x 4 standard Panjang pasak didapat sebesar = 272,85 mm Penyekat Poros (shaft Seal) Sekat poros (shaft seal) memiliki fungsi untuk mencegah agar udara tidak masuk kedalam rumah pompa pada saat pengisapan dan mencegah keluarnya air yang sedang dipompakan pada saat penekanan. Pada perencanaan ini maka untuk mendapatkan penyekatan (sealing) yang baik maka bahan sekat harus mempunyai sifat sifat sebagai berikut ini : 1. Tahan terhadap tekanan air 2. Tahan terhadap temperature fluida 3. Tahan terhadap gesekan pada putaran poros.

97 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dalam setiap pemilihan suatu pompa haruslah terlebih dahulu diketahui jenis fluida yang akan dialirkan, kapasitas aliran dan head yang diperlukan untuk mengalirkan zat cair yang akan dipompa. Selain dengan ketepatan pemilihan pompa, hal yang perlu diperhatikan agar pompa dapat bekerja dengan baik, perlu diperhatikan pula tentang instalasi pompa. Instalasi pompa yang dimaksud disini adalah meliputi letak pompa, perpipaan, katup, kran, belokan dan bak penampungan. Berdasarkan hasil dari analisis perhitungan pompa, maka penulis dapat menarik kesimpulan pada pompa yang dipilih seperti yang telah dijelaskan pada spesifikasi perencanaan pompa berikut ini Spesifikasi Hasil Perencanaan A. Perencanaan Pompa Kapasitas pompa = 0,066 M³/s Head pompa = 50 m (0,05 m³/s) Putaran pompa = 2,975 Rpm Daya pompa = 75 Kw Putaran spesifik = 5216,17 Rpm Jenis pompa = Sentrifugal Tipe impeller = Radial (LSI) Momen puntir = 24554,62 Kg/mm 74

98 75 B. Penggerak Pompa Jenis penggerak pompa = Motor linstrik induksi AC Daya = 75 Kw Voltage = 380 Volt Phase = 3 Pole = 2 Putaran (speed) = 3000 Rpm C. Ukuran - ukuran Utama Perencanaan Diameter poros pompa = 60 mm Diameter hub impeller = 70,32 mm Diameter eye impeller = 138,90 mm Diameter sudu sisi masuk = 139,90 mm Lebar impeller sisi masuk = 27,60 mm Sudut masuk sudu = 15 Kecepatan relatif fluida = 21,538 m/s Kecepatan tangesial = 21,44 m/s Jumlah tingkat = 1 tingkat Diameter sisi keluar impeller = 273,05 mm Lebar impeller sisi keluar = 14,8 mm Kecepatan tangesial = 42,154 m/s Sudut fluida teoritis = 7 41` Kecepatan relatif fluida keluar = 8,182 m/s

99 76 Kecepatan absolut teoritis = 35,44 m/s Kecepatan tangesial aktual = 26,38 m/s Sudut fluida aktual = ,08`` Kecepatan absolut aktual = 26,72 m/s Jumlah sudu = 8 buah Jarak bagi antar sudu sisi hisap = 54,17 mm Tebal sudu sisi masuk = 2,96 mm Tebal sudu sisi keluar = 6,0 mm Tebal rumah pompa = 8,6 cm Diameter baut pengikat rumah pompa = 2,4 cm Panjang pasak = 272,85 mm 5.2 Saran Setelah melakukan penelitian pada unit produksi PDAM Tirta Meulaboh tentang perencanaan ulang pompa sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik, maka saran yang dapat diberikan adalah : 1. Dengan hasil penelitian ini dapat dilanjutkan penelitian yang lebih luas yaitu dalam hal perencanaan penjadwalan pemesanan komponen agar komponen yang akan diganti dapat tersedia pada saat akan diganti. Karena pembahasan Tugas Akhir ini hanya dibatasi pada perencanaan ulang pompa sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik, Maka untuk bisa menenentukan alternatif penggunaan pompa yang baik perlu dibahas lagi suatu penelitian atau studi lanjutan tentang masalah tersebut.

100 DAFTAR PUSTAKA 1. Haruo Tahara, Sularso Pompa dan Kompressor (terjemahan). Pradnya Paramita, Jakarta. 2. M. White, Frank dan Hariandja, Manahan Mekanika Fluida (terjemahan). Erlangga, Jakarta. 3. Manga, J.B Dasar - dasar Pompa dan Perancangan. Fakultas Teknik, Ujung Pandang. 4. Raswari Teknologi Dan Perencanaan Sistem Perpipaan. Edisi Kedua. Universitas Indonesia, Jakarta. 5. Streeter, Victor L. dan Prijono, Arko Mekanika Fluida (terjemahan). Erlangga, Jakarta. 6. V.Giles, Ranald dan Herman Widodo Sumitro Mekanika Fluida dan Hidrolika (terjemahan). Edisi kedua., Erlangga, Jakarta. 7. Bianchi L.W.P dan Bustraan, Pompa (terjemahan) Hendarji, PT.Pradya padamita, Jakarta Chruch A.H, Pompa dan Blower Sentrifugal (terjemahan) Zulkifli Harahap,.Erlangga, Jakarta Khetagurov M, Marine Auxiliary Machinery and System, uni on of soviet socialist republics, publishers Moscow 1980.

101 LAMPIRAN Lampiran 1. Grafik fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif. Sumber : Sularso, 2004

102 Lampiran 2. Diagram Moody. Sumber : Sularso, 2004

103 Lampiran 3. Tabel diagram poros. Lampiran 4. Diagram Peterson

104 Lampiran 5. Ukuran Pasak dan Alur Pasak

105 Lampiran 6. Jumlah kebutuhan air maksimum per orang perhari menurut kelompok jumlah penduduk. Sumber : Sularso, 2004 Lampiran 7. Jumlah air yang dipakai per orang dan waktu pemakaiannya menurut jenis gedung Sumber : Sularso, 2004

106 Lampiran 8. Putaran sikron motor listrik Lampiran 9. Efisiensi transmisi Lampiran 10. Perbandingan cadangan Sumber : Sularso, 2004

107 Lampiran 11. Kerapatan dan kekentalan air pada 1 atm Sumber : Manga, 1990 Lampiran 12. Efisiensi standar pompa Sumber : Sularso,2004

108 Lampiran 13. Tabel standart bantalan No. Bantalan Ukuran luar (mm) Faktor beban aksial Konstant a Kapasitas nominal dinamis spesifik (kg) Kapasitas nominal statis spesifik (kg) d D T B b r r1 p Y1 Y0 e C C , ,5 0,5 3,3 2,1 1,2 0,28 16, , ,5 0,5 4,6 2,1 1,2 0, , ,8 4,4 2,0 1,1 0, , ,8 5,0 2,0 1,1 0, , ,8 5,2 1,9 1,0 0, , ,5 0,8 6,0 1,9 1,0 0, , ,5 0,8 5,0 1,7 0, , ,5 0,8 5,9 1,7 0,95 0, , ,1 1,7 0,95 0, , ,5 1,2 7,1 1,7 0,95 0, , ,8 8,2 2,0 1,1 0, , ,8 9,5 2,0 1,1 0, , ,8 9,7 1,9 1,0 0, , ,5 0,8 12,1 1, , , ,5 0,8 12,3 1,7 0,95 0, , ,5 0,8 12,5 1,7 0,95 0, , ,7 1,7 0,95 0, Sumber : Sularso,2004

109 Lampiran 14. Pompa dan pipa yang digunakan Sumber : Foto scan, 2013

110 RIWAYAT HIDUP Nama : Riki Tandiyus Tempat Tanggal Lahir : Meulaboh 01 April 1987 Jenis Kelamin Agama Status Alamat : Laki - laki : Islam : Belum Menikah : Jl. Samudra II Lk.IV Kuta Asan Gampong Ujung Kalak Kec. Johan Pahlawan Meulaboh Aceh Barat Andyatm@yahoo.co.id Mriki.tandiyus@gmail.com Orang Tua : - Ayah : Ridwan - Ibu : Cut Nursiah Pendidikan : - SD Negeri 13 Meulaboh SMP Negeri 1 Meulaboh SMK Negeri 2 Meulaboh S.1 Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar Pendidikan Non Formal : - Dayah Pesantren Ashabul Jalal Meulaboh Kab. Aceh Barat.