REKAYASA PERFORMANSI POMPA SENTRIFUGAL UNTUK MENURUNKAN HEAD LOSS

Transkripsi

1 LAPORAN AKHIR PENELITIAN DOSEN PEMULA REKAYASA PERFORMANSI POMPA SENTRIFUGAL UNTUK MENURUNKAN HEAD LOSS TIM PENGUSUL Ketua : EDI WIDODO, ST, MT NIDN : Anggota : Indah Sulistyowati, ST, MT NIDN : UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO NOVEMBER 2016

2 Kode/Nama Rumpun Ilmu : 431/Teknik Mesin (dan ilmu permesinan lain) LAPORAN AKHIR PENELITIAN DOSEN PEMULA REKAYASA PERFORMANSI POMPA SENTRIFUGAL UNTUK MENURUNKAN HEAD LOSS TIM PENGUSUL Ketua : EDI WIDODO, ST, MT NIDN : Anggota : Indah Sulistyowati, ST, MT NIDN : UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO NOVEMBER 2016

3

4 Ringkasan Kebutuhan pompa sangat luas dalam dunia industry dan rumah tangga. Dengan banyak jenis pompa yang beredar di pasaran penggunaa pompa disesuaikan dengan kebutuhan. Dengan luasnya penggunaan pompa dibutuhkan uji untuk mengetahui performa dari pompa. Pompa sentrifugal salah satu jenis pompa yang paling banyak dipakai dalam rumah tangga. Pompa sentrifugal merupakan salah satu jenis pompa pemindah fluida, dengan prinsip kerja mengubah energi kinetic (kecepatan ) cairan menjadi energy potensial (dinamis)melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Pada umumnya pompa dinilai memiliki kualitas yang bagus jika dinilai memiliki daya dorong yang kuat. Dalam istilah yang lebih umum disebut sebagai head pompa. Semakin tinggi head maka semakin baik kualitas dari pompa. Masyarakat awam menilai pompa yang baik jika memiliki daya hisap yang dalam dan memliki daya angkat/dorong yang tinggi. Melihat dari penilaian yang umum dipahami oleh masyarakat, diperlukan penemuan untuk menaikkan daya angkat pompa dan kekuatan isapnya. Penurunan daya angkat pada pompa sering disebut head looss. Arti fisik dari head loss adalah kehilangan energi mekanik persatuan massa fluida. Satuan head loss adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian. Perhitungan head loss didasarkan pada hasil percobaan dan analisa dimensi. Head loss terjadi dengan adanya belokan pada pipa. Dengan semakin banyak belokan maka head loss yang terjadi semakin besar. Untuk mendapatkan performa yang baik dari pompa diperlukan rekayasa dalam mengurangi besar head loss pada pompa sehingga didapat daya dorong yang kuat. Kata kunci : head loss, pompa sentrifugal

5 PRAKATA Alhamdulillah puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Semesta Alam, atas limpahan rahmat dan karunianya, sehingga penelitian Dosen Muda ini bisa diselesaikan dengan baik sesuai jadwal yang telah ditetapkan. Shalawat salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Nabi Akhir Zaman Muhammad saw, semoga umatnya senantiasa istiqamah dalam meniti jalan yang telah dicontohkan oleh Nabi saw. Berbagai rintangan, kendala dan kesulitan yang dihadapi dalam menyelesaikan penelitian ini, telah terlewati. Ucapan terima kasih kami ucapkan kepada Direktorat Perguruan Tinggi (DIKTI) yang telah membiayai penelitian ini, menyediakan segala fasilitas dan kemudahan, sehingga peneliti merasa sangat terbantu dalam menyelesaikan penelitian. Sistem informasi yang disediakan telah sangat membantu dalam memudahkan segala proses yang harus dilewati. Ucapan terima kasih juga kami haturkan kepada Universitas Muhammadiyah Sidoarjo, dimana peneliti bernaung, yang telah memberikan dukungan dan fasiliitas penunjang bagi para peneliti. Serta ucapan terimakasih kami sampaikan kepada para senior, teman sejawat, industri/stake holder, mahasiswa serta semua elemen yang turut memberikan sokongan dan bantuan kepada peneliti baik moril maupun materiil. Sebagai peneliti yang telah berusaha sekuat tenaga dalam menyelesaiakan tugas ini dengan sebaik-baiknya, kami menyadari sebagai manusia yang tidak lepas dari kekeliruan, kami selaku peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran untuk perbaikan kegiatan penelitian di masa yang akan datang. Demikian penelitian ini kami susun, sebagai tugas yang harus kami tunaikan. Harapan besar, hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat untuk kegiatan keilmuan, penambahan referensi untuk penelitian berikutnya,baik mahasiswa, dosen, peneliti, dan semua yang bisa mengambil manfaat dari penelitian ini. Sidoarjo, 30 Nopember 2016 Hormat kami Penulis

6 DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL HALAMAN PENGESAHAN RINGKASAN PRAKATA DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN BAB I 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitan Manfaat Penelitian... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Cara Kerja Pompa Sentrifugal Debit Aliran Diameter Pipa Friction Loss Pipe Head Pompa Net Positive Suction Head Available (NPSHA) Daya Pompa Kecepatan Spesifik Putaran Pompa Head Loss... 7 BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN 3.1. Tujuan Manfaat Penelitian... 9 BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1. Metode Penelitian Waktu Dan Tempat Penelitian Alat Dan Bahan Penelitian Perancangan Dan Pembuatan Alat Simulasi Pengujian Pompa... 11

7 4.5. Variabel Penelitian Prosedur Pengujian Penyusunan Alat Penelitian Tahapan Penelitian Pengambilan Data Pengolahan Data Diagram Alir Penelitian Peta Konsep Penelitian Jadwal Penelitian BAB V HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI 5.1. Perhitungan pressure drop Pengaruh kavitasi terhadap kinerja pompa Penurunan Head pompa Penambahan tube bundle dalam instalasi Analisa penambahan tube bundle terhadap head loss Perbandingan pengaruh kecepatan terhadap pemasangan tube bundle pada aliran fluida Tekanan fluida dengan pemasangan tube bundle BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA Lampiran

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Nilai C Untuk Konstanta Hazen William... 5 Tabel 4.1. Jadwal penelitian Tabel 5.1. Suhu titik didih air... 21

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Pompa Sentrifugal... 3 Gambar 4.1 Skema Desain Penelitian Pompa Gambar 4.2 Diagram Alir Penelitian Gambar 4.3 Diagram Peta Konsep Penelitian Gambar 5.1. Tube Bundle Gambar 5.2. Grafik tekanan dan kecepatan fluida dengan penambahan tube bundle 0.25 inchi pada pipa 1.5 inchi Gambar 5.3. Pengaruh perbandingan kecepatan terhadap head losses dengan pemasangan tube bundle 0.25 inchi Gambar 5.4. Grafik tekanan fluida dengan tube bundle 0,5 inchi pada pipa 1,5 inchi 29 Gambar 5.5. Grafik tekanan fluida dengan tube bundle 0,25 inchi pada pipa 1,5 inchi 29 Gambar 5.6. Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,25 inchi dan 0,5 inchi pada pipa 1,5 inchi Gambar 5.7. Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,5 inchi pada pipa 2 inchi yang dipasang sebelum, sesudah dan tanpa tube bundle Gambar 5.8 Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,25 inchi pada pipa 2 inchi yang dipasang sebelum, sesudah dan tanpa tube bundle Gambar 5.9. Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,25 inchi dan 0,5 inchi pada pipa 2 inchi yang dipasang sebelum belokan Gambar Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,25 inchi dan 0,5 inchi pada pipa 2 inchi... 30

10 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran instrumen 1. Instalasi pompa 2. Pengolahan data Lampiran pelaksana Penelitian 1. Susunan organisasi tim peneliti dan pembagian tugas 2. Biodata ketua peneliti 3. Biodata peneliti anggota 4. Surat pernyataan ketua peneliti Lampiran Artikel ilmiah / prosiding seminar nasional teknologi terapan (SNTT 4) Purwokerto Lampiran buku ajar

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang Pompa air, sebagai alat transportasi fluida cair, merupakan alat yang umum dipakai dalam kehiupan sehari-hari. Manfaatnya dalam membantu menyelesaikan pemindahan air/fluida cair menjadikan pompa air umum dipakai dalam industri dan rumah tangga. Pompa sentrifugal memiliki struktur yang sederhana dan serbaguna. Dengan perkembangan teknologi mesin kecepatan putaran tinggi mendorong pompa sentrifugal menjadi lebih efisien dibandingkan era sebelum ditemukannya mesin penggerak putaran tinggi. Pemanfaatan pompa sangat luas dalam menunjang proses-proses produksi mulai dari industri besar sampai tingkat rumahan.jenis pompa yang beredar di pasaran memiliki varian yang beragam, penggunaan pompa pun disesuaikan dengan kebutuhan. Bahkan bisa dikatakan kehadiran pompa tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan industri. Dengan luasnya penggunaan pompa dibutuhkan uji untuk mengetahui performa dari pompa. Pompa sentrifugal salah satu jenis pompa yang paling banyak dipakai dalam rumah tangga. Pompa sentrifugal merupakan salah satu jenis pompa pemindah fluida, dengan prinsip kerja mengubah energi kinetik (kecepatan ) cairan menjadi energy potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Pada umumnya pompa dinilai memiliki kualitas yang bagus jika memiliki daya dorong yang kuat dan daya hisap yang dalam. Dalam istilah yang lebih umum daya dorong pompa disebut sebagai head pompa. Semakin tinggi head menunjukkan t ingginya daya yang dihasilkan pompa. Melihat dari penilaian yang umum dipahami oleh masyarakat, diperlukan rekayasa untuk menaikkan daya angkat pompa dan kekuatan isapnya. Penurunan daya angkat pada pompa sering disebut head looss. Arti fisik dari head loss adalah kehilangan energi mekanik persatuan massa fluida. Satuan head loss adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian. Perhitungan head loss didasarkan pada hasil percobaan dan analisa dimensi. Head loss terjadi dengan adanya belokan pada pipa. Dengan semakin banyak belokan maka head loss yang terjadi semakin besar. (pratikto, 2010). Untuk mendapatkan performa yang baik dari pompa diperlukan rekayasa dalam mengurangi besar head loss pada pompa sehingga didapat daya dorong yang kuat. 1

12 1.2. Rumusan masalah Berdasarkan latar belakang di atas diperoleh rumusan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana merancang suatu alat uji performansi pompa yang dapat memberikan out put akurat dari daya yang dihasilkan 2. Bagaimana merancang instalasi yang memiliki efisiensi tinggi, untuk menekan adanya head loss pada pompa Tujuan penelitian a. Mendapatkan rancangan alat uji performansi yang akurat dalam menentukan performansi dari pompa b. Mendapatkan metode baru yang lebih efektif dalam mengadakan pengujian performa pompa c. Mendapatkan model instalasi yang baik dalam menurunkan terjadinya head loss pada pompa Manfaat a. Penelitian ini dapat menghasilkan alat uji baru untuk mendapatkan data-data dari performansi pompa. Pompa sentrifugal banyak dipakai sebagai alat vital dalam proses produksi. Performansi tinggi dibutuhkan dalam menaikkan produktivitas dan mengurangi kerugian. Head loss pompa akan menimbulkan kerugian yang besar jika tidak diatasi. b. Penelitian ini dapat melahirkan desain instalasi pompa yang baik dalam meningkatkan efisiensi dengan menurunkan head loss pada pompa. Dengan desain instalasi yang baik akan dapat digunakan untuk analisis head pada pompa jenis lain maupun dengan penambahan alat penurun head loss yang lebih efektif. 2

13 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pompa sentrifugal adalah sebuah jenis pompa yang popular digunakan dalam dunia industri. Pompa ini termasuk dalam jenis pompa kerja dinamis atau non positive displacement. Pompa sentrifugal sendiri memiliki prinsip kerja yang mengubah energy kinetis yang berawal dari kecepatan aliran sebuah fluida menjadi energi potensial atau energy dinamis. Fluida tersebut mengalir melalui impeller yang berputar di dalam casing pompa. Sifat dari hidrolis pompa ini adalah memindahkan energi yang terdapat pada daun (balingbaling) pompa dengan memakai dasar pengubahan arah aliran atau yang juga disebut dengan fluid diynamics. Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal selalu sebanding dengan putaran. Total head atau tekanan yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal akan sebanding dengan pangkat dua dari kecepatan putaran. Pompa sentrifugal ini dikenal akan bentuknya yang sederhana, tidak memakan banyak tempat, ringan, serta tidak menghabiskan banyak biaya untuk instalasi dan perawatan. Gambar 2.1 Pompa Sentrifugal 2.1. Cara Kerja Pompa Sentrifugal Cara kerja pompa sentrifugal adalah sebagai berikut : cairan masuk ke impeller dengan arah aksial melalui mata impeller (impeller eye) dan bergerak ke arah radial diantara sudusudu impeller (impeller vanes) hingga cairan tersebut keluar dari diameter luar impeller, zat cair mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu dan meninggalkan impeller dengan kecepatan tinggi. Kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya semakin besar, sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Maka zat cair yang keluar dari flens pompa head totalnya menjadi besar. Penghisapan terjadi karena setelah zat cair yang dilemparkan impeller, ruang diantara sudu-sudu menjadi vakum sehingga zat cair akan terhisap masuk. 3

14 2.2. Debit Aliran Debit pompa menunjukan kapasitas fluida yang mampu dialirkan pompa dalam satu satua waktu. Untuk menentukan debit yang dihasilkan oleh pompa dilakukan secara analitis. Panjang dan diameter pipa akan mempengaruhi kinerja pompa sehingga di butuhkan desain instalasi yang dapat memberikan data antara variasi-variasi yang diberikan. Untuk mengetahui karakteristik kenaikan dan penurunan head dilakukan dengan memberikan orifice pada pipa. Disamping itu dibutuhkan penambahan belokan-belokan guna mengukur pengaruh perubahan head yang terjadi. Panjang dan diameter pipa juga akan mempengaruhi kinerja pompa sehingga perlu diberikan variasi panjang dan diameter pompa untuk mengukur tekanan pompa. Perhitungan yang dilakukan meliputi perhitungan friction loss pipa, friction loss fitting dan NPSHA pompa. Pengukuran debit dengan persamaan A = Dimana : V = kecepatan aliran fluida (m/s) Q = kapasitas m 3 /jam atau liter/menit A = luas penampang (m 2 ) 2.3. Diameter pipa Diameter pipa dihitung dengan menggunakan persamaan : Dimana Di = diameter dalam pipa (mm atau inh) Q = kapasitas/debit aliran m3 /jam atau liter/menit] (ρ) = berat jenis fluida (kg3/m3) 2.4. Friction Loss pipa Friction loss pipa terjadi karena gesekan air didalam permukaan pipa dan belokan, sehingga menimbulkan gaya gesek. Friction loss merupakan hambatan aliran, yang akan mengurangi tekanan pompa. Jenis material penyusun pipa, kekasaran permukaan pipa yang dilewati aliran air, diameter pipa, banyaknya belokan dan panjang pipa akan mempengaruhi 4

15 besarnya friction loss. Dengan menggunakan metode Hazen Willian, persamaan friction loss adalah sebagai berikut : Hf = Hl. Lpipa Hf pipa = friction loss pipa m Lpipa = panjang pipa (m) HL =head loss pipa (m/100) D =diameter dalam pipa (mm) C = constanta Hazen William Berikut adalah table nilai C menurut konstanta Hazen Wiliiam (3) Table 2.1.Nilai C untuk konstanta Hazen William Material Hazen-Williams Coefficient - c - Glass 130 Lead Metal Pipes - Very to extremely smooth Plastic Polyethylene, PE, PEH 140 Polyvinyl chloride, PVC, CPVC 150 Smooth Pipes 140 Tin 130 Vitrified Clay 110 Sumber : Hazen-Williams Coefficients, Head Pompa Head pompa adalah sebuah satuan linier vertikal untuk menunjukkan ketinggian maksimum sebuah pompa spesifik saat memompa fluida menuju outletnya. Head pompa menunjukkan kemampuan tekanan maksimum kinerja pompa, sehingga pompa tersebut 5

16 mampu mengalirkan air/fluida dari satu tempat ke tempat lainya. (1) Beberapa parameter yang diperlukan untuk menentukan total head pompa, diantaranya yaitu friction loss pipa, friction loss fitting, pressure drop peralatan (kolom-kolom) dan geodetic head.untuk menghitung total head pompa dipergunakan persamaan sebagai berikut : H total = HFpipa + HFitting + Hsf + Hg Dimana : Hfpipa = friction loss pipa Hfitting= friction loss pipa Hsf = safety factor head Hg = geodetic head 2.6. Net Positive Suction Head Available (NPSHA) NPSHA adalah tekanan maksimum pada sisi hisap yang bernilai positif yang ditentukan dengan cara perhitungan sebagai berikut: NPSHA = Hb (Hf + Hv + Hsf + Hs) Dimana : Hb = barometric head Hf = friction loss pipa Hv = vapour head dari data table Hsf = safety factor head Hs = suction head 2.7. Daya Pompa Daya pompa menunjukkan kemampuan poma;a dalam mengalirkan fluida. Yang dirumuskan: P Dimana : ϒ Q H P = ϒ.Q.H = berat jenis oli persatuan volume = kapasitas = head pompa = daya pompa 6

17 2.8. Kecepatan spesifik Kecepatan spesifik adalah kecepatan dalam putaran permenit pada kondisi di mana suatu impeller akan beroperasi apabila secara proporsional ukurannyadiperkecil agar dapat memberikan kapasitas 1 m3 /s dan head 1 m Harga kecepatan spesifik : Ns = Dimana: Ns = kecepatan spesifik H = head total pompa N = putaran Q = kapasitas aliran Berdasarkan kecepatan spesifik impeller dapat dibagi atas empat yaitu: radial, prancis, aliran campur dan propeller Putaran pompa Putaran pompa didapat dengan menghubungkan poros impeller dengan poros motor listrik sebagai penggerak. Besarnya putaran ditentukan oleh berapa input daya putaran motor listrik Head Loss Head loss dibedakan menjadi dua macam, yaitu major loss dan minor loss (2) Belokan pipa menyebabkan hilangnya energi pada aliran yang cukup besar, hal ini dikarenakan pada belokan terjadi pemisahan alirandan turbulensi. Kerugian pada belokan semakin meningkat dengan bertambah besarnya sudut belokan. Sudut belokan adalah sudut antara saluran arah masuk aliran terhadap negatif saluran arah keluar aliran. Losses yang terjadi pada belokan disebabkan oleh adanya aliran sekunder (twin eddy/pusaran ganda). Ketika fluida bergerak pada belokan pipa, muncul gaya sentrifugal yang bekerja pada partikel-partikel fluida. Gaya sentrifugal yang terjadi sebanding dengan kuadrat kecepatan fluida. Karena kecepatan fluida yang tidak seragam, semakin besar mendekati pusat dan semakin mengecil mendekati dinding, maka gaya sentrifugal yang bekerja pada tengah arus jauh lebih besar daripada gaya sentrifugal pada lapisan batas. Akibatnya muncul vortex atau swirl yang menyebabkan rotasi fluida dan menghasilkan aliran sekunder. 7

18 3.1. Tujuan Penelitian ini bertujuan BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN a. Mendapatkan rancangan alat uji performansi yang akurat dalam menentukan performansi dari pompa b. Mendapatkan metode baru yang lebih efektif dalam mengadakan pengujian performa pompa c. Mendapatkan model instalasi yang baik dalam menurunkan terjadinya head loss pada pompa. Tujuan secara detail teknis penelitian yang dilakukan: A. Pemilihan Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal merupakan pompa yang banyak dipakai dalam industri baik kecil, sedang dan menengah. Penelitian dilakukan untuk mendapatkan metode untuk menaikkan performa dengan menurunkan head loss / kerugian pompa. B. Pemilihan desain instalasi pompa Desain instalasi pompa dipilih dengan variasi pompa tunggal, pompa bersusun seri dan pompa bersusun paralel. Pompa tunggal untuk mendapatkan data head loss pompa tunggal, dengan penambahan instalasi tube bundle untuk mendapat nilai pengurangan head loss. Pompa seri, digunakan untuk mendapat data head loss dari susunan seri. Perbedaan nilai susunan ini untuk mendapat signifikasi head loss yang dapat dikurangi dengan tube bundle Pompa paralel, digunakan untuk mendapatkan pengurangan head loss, membandingkan dengan hasil pengurangan pada instalasi seri dan pompa tunggal. C. Tube bundle Tube bundle digunakan untuk menurunkan head loss aliran fluida di dalam pipa. mekanisme kerja alat ini adalah dengan membuat aliran fluida menjadi lebih stabil dan menjadikan aliran turbulen menjadi laminer. 8

19 Pipa uji untuk tube bundle berukuran 0,25 inchi, dan 0,5 inchi D. Variasi pipa Pipa untuk aliran fluida yang digunakan berukuran 1,5 inchi, dan 2 inchi. Variasi pipa bertujuan untuk mendapatkan dua tipe tube bundle yang sesuai untuk mengurangi tube bundle Manfaat penelitian Penelitian ini bermanfaat menghasilkan metode yang efektif untuk mengurangi head loss. a. Penelitian ini dapat menghasilkan formula baru/ alat uji baru untuk mendapatkan data-data dari performansi pompa. b. Penelitian ini dapat melahirkan desain instalasi pompa yang baik dalam meningkatkan efisiensi dengan menurunkan head loss pada pompa. 9

20 BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental yaitu metode yang digunakan untuk menentukan instalasi yang optimal dalam menurunkan head loss pompa Waktu Dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di dalam laboratorium Fluida Program Studi Teknik mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo. Dengan jadwal penelitian sebagaimana dalam bab IV : 4.3. Alat dan bahan penelitian a. Pompa air Spesifikasi yang diperlukan: Type : 2 x centrifugal pump Rotational speed : 2500 rpm Max. volumetric flow : 40 l/min Max. delivery head : 40 m Delivery medium : Clean water Power supply : 230V ~ /50Hz Daya : 200 W b. Manometer : Intake side pump 1 : 1 to 1,5 bar Delivery side pump 1 : 0-6 bar Intake side pump 2 : -1-5 bar Delivery side pump 2 : 0-6 bar Outflow side : 0-10 bar c. Pipe connections Ø20 and Ø32 mm d. Pipa PVC : 1 inch e. Valve f. Flow meter g. Stopwatch h. Tandon air i. Fluida : air j. Belokan pipa ( fitting) 10

21 4.4. Perancangan Dan Pembuatan Alat Simulasi Pengujian Pompa 1. Reservoir 11. Panel Kontrolpompasentrifugal 2. Emergency overflow 12. Salurankeluar 3. Saliranpengisi reservoir 13. Manometer IsapPompa 1 4. Katup Manometer keluarpompa 1 5. Katup Manometer IsapPompa 2 6. Katup Manometer KeluarPompa 2 7. Katup Manometer keluar 8. Katup Dudukan body 9. PompaSentrifugal Pipapembuangan 10. PompaSentrifugal Variabel Penelitian a. Variabel Bebas Gambar 4.1. Skema Desain Penelitian Pompa Variabel bebas yaitu variabel yang ketentuan nilainya bisa divariasi dan jumlahnya disesuaikan dengan kebutuhan. Dalam penelitian ini variabel bebas yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan dengan cara mengatur bukaan katup. 2. Variasi diameter alatuji yang digunakan adalah pipa diameter 1,5 inch dan 2 inch 11

22 3. Pengujiandilakukansebanyak 5 kali 4. Pengujian head loss pada belokan dengan tanpa pipa uji 5. Pengujian head loss padabelokan denganmenggunakanpipauji 6. Pengujian head loss padabelokan menggunakanpipauji diameter 0,25 inch 7. Pengujianhead losses padabelokan denganmenggunakanpipaujiyang berdiameter 0,5 inchisebelumbelokan 8. Pengujianhead losses padabelokan denganmenggunakanpipaujiyang berdiameter 0,5 inchisetelahbelokan b. Variabel terikat Variabel terikat merupakan variabel yang nilainya tergantung pada variabel bebas. Variabel terikat pengujian head loss pada belokan pipa 1800 sebagai berikut: 1. Nilai head loss (hm) 2. Nilai kecepatan fluida (v) 3. Nilai kecepatan air (Q) 4. Nilai tekanan fluida (P) 4.6. Prosedur pengujian Penyusunan alat penelitian Alat-alat penelitian yang telah disediakan disusun sebagai berikut: a. Pompa air dipasang sesuai dengan denah rencana. b. Mempersiapkan manometer yang akan dipergunakan untuk mengukur tekanan yang terjadi pada aliran fluida. c. Mempersiapkanflow meter danmemasangnyasesuaidenganketentuan yang telahditetapkan. d. Mempersiapkan pipa 1,5 inchi dan 2 inchi serta merangkainya sesuai skema alat uji penelitian. e. Mempersiapkan air yang digunakan sebagai fluida penelitian Tahapan penelitian Penelitian yang dilakukan sebagai berikut: a. Pengujian head losses pada belokan pipa tanpa pipa uji Pada pengujian ini tahapan yang dilakukan adalah sebagai berikut 1. Tahap Persiapan Pengambilan Data 12

23 Persiapan meliputi uji kelayakan dan uji teknis dari setiap alat yang akan digunakan. Meliputi uji ketepatan instalasi dengan desain rancangan penelitian, dan visibilitas peralatan 2. Tahap pengambilan data Untuk Pengambilan data dilakukan pengaturan kesamaankecepatan aliran input dan out put, menghitung kecepatan fluida, mencatat kecepatan aliran air dan mencatat tekanan input dan output. b. Pengujian head losses pada belokan pipa 180o dengan pipa uji ukuran 0,25 inchi 1. Tahap persiapan dan pengambilan data Menyiapkan belokan pipa yang dipasang menggunakan pipa ujidengan ukuran 0,25 inchi kemudian dilakukan percobaan atau pengecekan terlebih alat uji. 2. Tahap pengambilan data Pengambilan data dilakukan dengan mengkondisikan alat uji sesuai dengan kondisi tahap pengambilan data sebelumnya. c. Pengujian head loss pada belokan pipa 1800dengan pipa uji ukuran 0,5 inch 1. Tahap persiapan pengambilan data Pipa dipasang menggunakan pipa uji dengan ukuran 0,25 inch 2. Tahap Pengambilan data Setelah semua peralatan tersusun dan siap dioperasikan dilakukan pengambilan data Pengambilan data Pengambilan data head loss dilakukan sebagai berikut: a. Pengambilan data untuk belokan pipa ukuran pipa 1,5 inch 1. Tanpa pipa uji 2. Menggunakan pipa uji 0,25 inch dipasang sebelum belokan pipa 3. Menggunakan pipa uji 0,25 inch dipasang setelah belokan pipa 4. Menggunakan pipa uji 0,5 inch dipasang sebelum belokan pipa 5. Menggunakan pipa uji 0,5 inch dipasang setelah belokan pipa b. Pengambilan data untuk belokan pipa 1800 ukuran pipa 2 inch 1. Tanpa pipa uji 2. Menggunakan pipa uji 0,25 inch dipasang sebelum belokan pipa 3. Menggunakan pipa uji 0,25 inch dipasang setelah belokan pipa 4. Menggunakan pipa uji 0,5 inch dipasang sebelum belokan pipa 5. Menggunakan pipa uji 0,5 inch dipasang setelah belokan pipa 13

24 Pengolahan data Pengujian dilakukan untuk memperoleh nilai debit, ketinggian (h1, h2, h3, h4, dan h5) pada manometer. Dari data pengujian dipergunakan untuk menghitung tekanan (P), kecepatan (v) dan head losses (hm). Setelah diperoleh hasildari perhitungan tersebutakan dibandingkan dengan menggunakan grafik nilai tekanan, kecepatan, dan head losses tanpa pemakaian pipa uji, pemakaian pipa uji 0,25 inchi, dan peamakaian pipa uji 0,5 inchi yang dipasang sebelum maupun setelah belokan

25 4.7. Diagram alir penelitian Mulai Studi literatur Pengumpulan data informasi Pembuatan alat uji pengujian Head loss tanpa pipa uji Head loss dengan pipa uji 0,25 inch Head loss dengan pipa uji 0,5 inch Pengolahan dan analisis data Penurunan Head loss Ya Perhitungan efisiensi Tidak Selesai Gambar 4.2. Diagram Alir Penelitian 15

26 4.8. Peta Konsep Penelitian Gambar 4.3. Diagram Peta Konsep Penelitian 16

27 4.9. Jadwal Penelitian Penelitian ini direncanaka dilaksanakan mulai bulan Juni 2015 dengan jadwal sebagai berikut: Tabel 4.1. Jadwal penelitian No Uraian Kegiatan 1 Studi literatur Target : mendapatkan referesireferensi yang berkaitan dengan pompa, head loss dll : jurnal, artikel ilmiah, buku referensi, dll Pic. : Ketua peneliti dan anggota peneliti 2 Penyusunan daftar pustaka Target : susunan tinjauan pustaka dengan topik-topik yang relevan (efisiensi pompa, head, losses) yang mendukung penelitian, dan mendapatkan update terbaru dalam penelitian yang berhubungan dengan pompa, efisiensi dan losses-nya. Pic. : ketua peneliti dan anggota 3 Pembuatan alat uji Target: alat uji untuk pengujian head pompa, sesuai dengan desain yang telah direncanakan disertai dengan evaluasi untuk meningkatkan kualitas pengujian Pic. : ketua peneliti dan anggota 4 Pengujian laboratorium dan pengambilan data Target: data-data efisiensi pompa, data head loss, daya yang dihasilkan, sesuai dengan rancangan penelitian Pic. : ketua peneliti dan anggota 5 Pengolahan data dan analisa Target: data-data hasil pengujian diolah dan dianalisa untuk dapat mengambil hasil dari penelitian, mendapatkan kesimpulan dan mendapatkan rumusan baru dari metode untuk mengurangi head loss pompa BULAN I II III IV V VI KET 17

28 Pic. : ketua peneliti dan anggota 6 Penerapan rancangan desain yang baru yang dapat mengurangi head loss pompa Target : mendapat desain instalasi yang optimal dalam mengurangi head loss pompa. Pic. : ketua peneliti dan anggota 7 Pembuatan laporan penelitian final target : dapat menyelesaikan laporan penelitian final dan melakukan proges 70 % dari kegiatan penelitian pic. : ketua peneliti dan anggota 8 Pembuatan publikasi Target: publikasi dalam bentuk seminar nasioanal/internasional Jurnal llmiah Pic. : ketua peneliti dan anggota 18

29 BAB V HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI 5.1. Perhitungan pressure drop Dalam proses aliran fluida dalam pipa dihitung kecepatan aliran, debit dan laju aliran massa. Pipa berdiameter 0,75 inch dan 1 inch digunakan untuk mendapatkan data pressure drop, dengan memanfaatkan hasil pengambilan data kecepatan aliran, debit dan laju aliran massa. Aliran air di dalam pipa menyebabkan penurunan tekanan pada sisi keluar pipa. Perbedaan tekanan air yang masuk pipa dan keluar pipa disebabkan oleh hambatan aliran, misalnya kekasaran permukaan dalam pipa, gesekan air dengan permukaan pipa, panjang pipa, diameter pipa dan kecepatan aliran. Untuk menghitung perbedaan tekanan antara sisi masuk pipa dan sisi keluar pipa sering kali menggunakan rumus Bernoulli : Tekanan pada sisi masuk pipa disimbolkan P A dan tekanan sisi luar disimbokan dengan P B. Penurunan tekanan terjadi karena : 1. Untuk aliran dalam pipa berdiameter seragam dan tidak dapat perbedaan ketinggian: Dalam kondisi ini, diameter pipa seragam menyebabkan kecepatan aliran masuk dan keluar pipa sama sehingga persamaan V A = V B. Dalam kasus ini tidak terdapat beda ketinggian antara sisi masuk dan sisi keluar maka Z A = Z B. maka persamaan beda tekanan sebagai berikut: 2. Untuk aliran dalam pipa berdiameter seragam dan memiliki perbedaan ketinggian maka persamaan : Persamaan diatas diperoleh karena kecepatan aliran di dalam pipa dianggap konstan V A = V B, serta terdapat perbedaan ketinggian z 1 dan z 2, sehingga didapat. 19

30 Untuk menghitung kecepatan aliran volume digunakan rumus sebagai berikut: Dengan persamaan ini, menyatakan debit air yang mengalir di dalam pipa tergantung pada kecepatan aliran (V) dan diameter dalam pipa (d). Data-data input terdiri dari: 1. Tekanan sisi masuk pipa (pa), satuan kpa (kilo pascal) 2. Kecepatan rata-rata air dalam pipa (V), satuan m/s 3. Diameter pipa (D), satuan cm 4. Material pipa yang dinyatakan dalam kekasaran permukaan (e), satuan mikron 5. Panjang pipa (L), satuan meter 6. Perbedaan ketinggian antara sisi masuk dan keluar pipa ( z), satuan meter 7. Massa jenis air ( ρ ), satuan kg/m 3 8. Kekentalan fluida (dinamik, µ), satuan centioise (cp) Data out put yang didapat: 1. Bilangan reynolds (Re) Bilangan reynolds merupakan ukuan untuk menyatakan apakah modus aliran berupa aliran laminer atau turbulen. Bilangan Reinolds dinyatakn dalam rumus: 2. Faktor gesekan Faktor gesekan dicari dengan diagram Moody atau dihitung dengan menggunakan rumus Colebrook ( jika aliran yang terbentuk aliran turbulen): 3. Tekanan keluar pipa (p B ), satuan kpa Persamaan keluar pipa didapat dengan penurunan persamaan Bernoulli : 4. Beda tekanan (pressure loss, p ), satuan kpa Persamaan beda tekanan : p = P A - P B 20

31 5. Debit, satuan liter/detik Persamaan debit: Q = V. 6. Laju aliran massa, satuan kg/detik M = ρq 5.2. Pengaruh Kavitasi Terhadap Kinerja Pompa Pengaruh kavitasi pada pompa adalah sebagai berikut : 1. Berkurangnya kapasitas pompa 2. Berkurangnya head (pressure) 3. Terbentuknya gelembung-gelembung udara pada area bertekanan rendah di dalam selubung pompa (volute) 4. Suara bising saat pompa berjalan. 5. Kerusakan pada impeller atau selubung pompa(volute). Kavitasi dinyatakan dengan cavities atau lubang di dalam fluida yang kita pompa. Lubang ini juga dapat dijelaskan sebagai gelembung-gelembung, maka kavitasi sebenarnya adalah pembentukan gelembung-gelembung dan pecahnya gelembung tersebut. Gelembung terbentuk tatkala cairan mendidih. Mendidihnya cairan terjadi ketika ia terlalu panas atau tekananya terlalu rendah. Pada tekanan permukaan air laut 1 bar (14,7 psia) air akan mendidih pada suhu 212 o F (100 o C). Jika tekanannya turun air akan mendidih pada suhu yang lebih rendah. Ada tabel yang menyatakan titik didih air pada setiap suhu yang berbeda. Sebagai contoh dapat dilihat tabel berikut : Tabel 5.1. Suhu titik didih air Fahrenheit Centigrade Vapor pressure lb/in2 A Vapor pressure (Bar) A

32 Satuan tekanan yang digunakan adalah absolute bukan pressure gauge,. Maka saat menyebut tekanan atmosfir nol, dikatakan 1 atm sama dengan 14,7 psia pada permukaan air laut dan pada sistem metrik memakai 1 bar atau 100 kpa. Kapasitas Pompa Berkurang 1. Ini terjadi karena gelembung-gelembung udara banyak mengambil tempat(space), dan pompa tidak dapat memompa cairan dan udara pada tempat dan waktu yang sama, sehingga cairan yang diperlukan menjadi berkurang. 2. Jika gelembung itu besar pada eye impeller, pompa akan kehilangan pemasukan dan akhirnya perlu priming (tambahan cairan pada sisi isap untuk menghilangkan udara). Tekanan (Head) kadang berkurang Gelembung-gelembung tidak seperti cairan, yang bisa dikompresi (compressible). Hasil kompresi inilah yang menggantikan head, sehingga head pompa menjadi berkurang. Pembentukan gelembung pada tekanan rendah karena tidak bisa terbentuk pada tekanan tinggi. Jika kecepatan fluida bertambah, maka tekanan fluida akan berkurang. Ini artinya kecepatan fluida yang tinggi pasti di daerah bertekanan rendah. Ini akan menjadi masalah setiap saat jika ada aliran fluida melalui pipa terbatas, volute atau perubahan arah yang mendadak. Keadaan ini sama dengan aliran fluida pada penampang kecil antara ujung impeller dengan volute cut water. Bagian-bagian Pompa Rusak 1. Gelembung-gelembung itu pecah di dalam dirinya sendiri, ini dinamakan imploding kebalikan dari exploding. Gelembung-gelembung itu pecah dari segala sisi, tetapi bila ia jatuh menghantam bagian dari metal seperti impeller atau voluteia tidak bisa pecah dari sisi tersebut, maka cairan masuk dari sisi kebalikannya pada kecepatan yang tinggi dilanjutkan dengan gelombang kejutan yang mampu merusak part pompa. Ada bentuk yang unik yaitu bentuk lingkaran akibat pukulan ini, dimana metal seperti dipukul dengan 'ball peen hammer'. 22

33 2. Kerusakan ini kebanyakan terjadi membentuk sudut ke kanan pada metal, tetapi pengalaman menunjukan bahwa kecepatan tinggi cairan kelihatannya datang dari segala sudut. Semakin tinggi kapasitas pompa, semakin besar kavitasi terjadi. Nilai Specific speed pump yang tinggi mempunyai bentuk impeller yang memungkinkan untuk beroperasi pada kapasitas yang tinggi dengan power yang rendah dan kecil kemungkinan terjadi kavitasi. Hal ini biasanya dijumpai pada casing yang berbentuk pipa, dari pada casing yang berbentuk volute Penurunan Head Pompa Penelitian yang telah dilakukan untuk mengetahui besarnya head pompa adalah dengan menambahkan tube bundle setelah belokan dan Penambahan tube bundle ini memberikan penurunan head losses yang signifikan. Head loses terjadi diakibatkan pergesekan air/fluida dengan dinding pipa. adanya belokan menyebabkan head loses yang terjadi semakin besar, disebabkan gesekan fluida dengan dinding pipa menjadi meningkat. Dengan penambahan tube bundle setelah belokan, dapat diketahui bahwa tube bundle memberikan pengurangan head loses yang terjadi. Pengukuran tekanan dilakukan untuk mendapatkan nilai penurunan yang terjadi. Penurunan tekanan drastis terjadi pada belokan pipa. Terjadi turbulensi dan kenaikan kecepatan fluida yang menyebabkan penurunan tekanan. Turbulensi akibat belokan membuat kecepatan fluida menjadi naik tidak beraturan dan menurunkan tekanan. Untuk menaikkan tekanan kembali dipasang tube bundle. Tube bundle berfungsi dalam mengurangi turbulensi fluida, mengubah aliran menjadi lebih teratur, dan cenderung menjadi aliran laminer. Kehilangan tekanan akibat belokan distabilkan dengan laminarisasi tube bundle. Kenaikan tekanan fluida diikuti penurunan kecepatan aliran. Sesuai dengan hukum Bernoulli, tekanan aliran fluida yang makin tinggi maka nilai kecepatan menjadi turun. Demikian sebaliknya. Kecepatan fluida memberikan pengaruh head loses yang besar. Berdasarkan pengambilan data kecepatan fluida, head loses semakin mencolok dengan adanya penambahan kecepatan aliran. Tube bundle memiliki karakteristik yang baik jika dipasang pada aliran turbulensi. Aliran ini akan ditranformasi menjadi lebih stabil menjadi aliran laminer, gesekan fluida dengan dinding berkurang dengan perubahan jenis alirannya. 23

34 Tumbukan fluida dengan dinding menjadi berkurang. Dengan aliran laminer ini, head loses yang terjadi menjadi lebih rendah. Namun jika dipasang pada aliran laminer, tube bundle memberi pengaruh yang buruk. Fluida yang mengalir akan melewati bidang permukaan pipa yang lebih luas, memperbesar gesekan yang terjadi, dan akan menambah besarnya headloss karena kerugian gesekan pipa. Pemasangan tube bundle dalam pipa beraliran fluida akan menurunkan kecepatan aliran dan menambah nilai head loses. Jika dipasang pada aliran turbulen tube bundle efektif dalam mengurangi besarnya head losses yang timbul. Hal ini tube bundle berfungsi menghilangkan turbulensi, mengurangi gesekan fluida dengan dinding, menstabilkan kecepatan dan tekanan fluida yang mengalir Penambahan tube bundle dalam instalasi. Untuk menganalisa head loss, dipergunakan tuble bundle. Tube ini bekerja menstabilkan aliran turbulen menjadi laminer. Dengan variasi ukuran tube bundle, head loss dapat dikurangi sampai angka optimal. Tube blunder berfungsi sebagai flow conditioner. Dengan alat ini gangguan yang terjadi pada aliran instalasi perpipaan dapat dikurangi. Aliranaliran turbulen diminimalisir sehingga dihasilkan aliran yang dihasilkan memiliki tekanan yang konstan. Gangguan-gangguan belokan, katup, perubahan luas penampang dan orifice, dan gangguan lain dapat dilakkukan dengan menghilangkan vortex. Berikut desain tube bundle yang digunakan dalam pencatatan data : 24

35 Gambar 5.1. Tube Bundle 5.5. Analisa penambahan Tube Bundle terhadap head loss Nilai tekanan tanpa pemasangan tube bundle pada titik 1 debit ke 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 0,399 m/s. Untuk tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan sebelum belokan 180o pada titik 1 debit ke 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 0,366 m/s. Sedangkan nilai tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan setelah belokan 180o pada titik 1 debit ke 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 0,338 m/s. 25

36 Gambar 5.2. Grafik tekanan dan kecepatan fluida dengan penambahan tube bundle 0.25 inch pada pipa 1.5 inc Untuk nilai tekanan tanpa pemasangan tube bundle pada titik 2 debit ke 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 1,269 m/s. Untuk tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan sebelum belokan 180o pada titik 2 debit ke 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 0,536 m/s. Sedangkan nilai tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan setelah belokan 180o pada titik 2 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 0,771 m/s. Kemudian nilai tekanan tanpa pemasangan tube bundle pada titik 3 debit ke 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 2,876 m/s. Untuk tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan sebelum belokan 180o pada titik 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 1,359 m/s. Sedangkan nilai tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan setelah belokan 180o pada titik 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 1,433 m/s. Selanjutnya nilai tekanan tanpa pemasangan tube bundle pada titik 4 debit ke 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 3,355 m/s. Untuk tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan sebelum belokan 180o pada titik 4 debit ke 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 3,203 m/s. Sedangkan nilai tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan setelah belokan 180o pada titik 4 debit ke 3 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 3,153 m/s. Dan nilai tekanan tanpa pemasangan tube bundle pada titik 5 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 3,313 m/s. Untuk tekanan dengan pemasangan tube bundle 26

37 ukuran 0,25 inchi yang diletakkan sebelum belokan 180o pada titik 5 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 3,274 m/s. Sedangkan nilai tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan setelah belokan 180o pada titik 5 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 3,245 m/s. Kenaikan tekanan pada pemasangan tube bundle 0,25 inchi sebelum belokan adalah sebesar 1095 N/m2 dan setelah belokan sebesar 1553 N/m2. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa terjadi penurunan tekanan drastis pada titik 2 ke titik 3. Hal ini dikarenakan terjadinya turbulensi aliran akibat belokan sehingga kecepatan akan meningkat. Sedangkan dengan pemasangan tube bundle penurunan tekanan yang drastis terjadi pada titik 3 ke titik 4. Hal tersebut dikarenakan terjadinya turbulensi aliran yang terjadi sebelum tube bundle. Meskipun demikian terjadi kenaikan tekanan pada aliran dengan pemasangan tube bundle yang ditandai bergesernya grafik ke arah kanan atas dari grafik aliran fluida tanpa pemasangan tube bundle. Hal ini membuktikan bahwa dengan penambahan alat ini dapat mengurangi kehilangan tekanan yang diakibatkan adanya belokan 180o Perbandingan pengaruh kecepatan terhadap pemasangan tube bundle pada aliran fluida. Dari Gambar 4.9 diatas dapat dilihat bahwa kecepatan fluida berbanding lurus dengan head losses. Hal tersebut dapat diartikan apabila nilai kecepatan fluida rendah maka nilai head losses akan rendah dan sebaliknya apabila nilai kecepatan tinggi maka nilai head losses akan tinggi pula. Nilai head losses (hm) tanpa pemasangan tube bundle pada kecepatan 3,313 m/s memiliki nilai 10,247 m. Untuk hm dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan sebelum belokan 180 o pada kecepatan 3,274 m/s memiliki nilai 10,003 m. Sedangkan nilai hm dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan setelah belokan 180o pada kecepatan 3,245 m/s memiliki nilai 9,826 m. 27

38 Gambar 5.3. Pengaruh perbandingan kecepatan terhadap head losses dengan pemasangan tube bundle 0.25 inchi Untuk nilai head losses (hm) tanpa pemasangan tube bundle pada kecepatan 2,273 m/s memiliki nilai 4,821 m. Untuk hm dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan sebelum belokan 180o pada kecepatan 2,246 m/s memiliki nilai 4,710 m. Sedangkan nilai hm dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan setelah belokan 180o pada kecepatan 2,135 m/s memiliki nilai 4,256 m. Sehingga pemasangan tube bundle setelah belokan lebih baik daripada pemasangan sebelum belokan. Untuk nilai head losses (hm) tanpa pemasangan tube bundle pada kecepatan 0,619 m/s memiliki nilai 0,358 m. Untuk hm dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan sebelum belokan 180o pada kecepatan 0,616 m/s memiliki nilai 0,354 m. Sedangkan nilai hm dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan setelah belokan 180o pada kecepatan 0,539 m/s memiliki nilai 0,271 m. Sehingga pemasangan tube bundle setelah belokan lebih baik daripada pemasangan sebelum belokan. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa dengan pemasangan tube bundle dengan ukuran 0,25 inchi dapat menurunkan head losses yang terjadi pada aliran fluida tanpa pemasangan tube bundle. Nilai penurunan head losses yang paling baik pada pemasangan tube bundle setelah belokan yang dikarenakan tidak sempat terbentuknya aliran turbulen dan vortex yang merupakan efek dari alat ini Tekanan fluida dengan pemasangan tube bundle 28

39 Gambar 5.4. Grafik tekanan fluida dengan tube bundle 0,5 inchi pada pipa 1,5 inchi Gambar 5.5. Grafik tekanan fluida dengan tube bundle 0,25 inchi pada pipa 1,5 inchi 29

40 Gambar 5.6. Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,25 dan 0,5 inchi pada pipa 1,5 inchi Gambar 5.7. Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,5 inchi pada pipa 2 inchi yang dipasang sebelum, sesudah dan tanpa tube bundle 30

41 Gambar 5.8. Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,25 inchi pada pipa 2 inchi yang dipasang sebelum, sesudah dan tanpa tube bundle Gambar 5.9. Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,25 dan 0,5 inchi pada pipa 2 inchi yang dipasang sebelum belokan 31

42 Gambar Grafik perbandingan tekanan fluida dengan tube bundle 0,5 inchi dan 0,25 inchi pada pipa 2 inchi Pada gambar 5.4. menunjukkan perbedaan penurunan tekanan fluida pada pipa 1,5 inchi dengan tube bundle ukuran 0.5 inchi. Secara analitis, grafik menunjukkan bahwa tanpa pemasangan tube bundle memiliki nilai tekanan yang relatif lebih rendah dibanding dengan penambahan tube bundle. Penurunan tekanan yang terjadi lebih tajam dibandingkan dengan penambahan sebelum maupun sesudah tube. Dengan demikian pada kondisi ini tube bundle memberi pengaruh signifikan dalam penurunan tekanan fluida. Pipa dengan tube bundle dapat mengurangi penurunan tekanan fluida. Gambar grafik 5.5. Memberikan kondisi yang serupa dengan grafik 5.4. Tekanan fluida tanpa tube bundle lebih rendah jika dibandingkan dengan pipa yang diberikan tube bundle. Gambar grafik 5.6. untuk pipa ukuran 1,5 inchi ditambahkan 2 jenis tube bundle, yang pertama memiliki ukuran 0,25 inchi dan tube bundle kedua berukuran 0,5 inchi. Dari trend grafik dapat diketahui, tube bundle ukuran 0,25 inchi memiliki tekanan lebih tinggi dari tube bundle 0,5 inchi. Hal ini disebabkan tube bundle memiliki saluran minor yang lebih banyak sehingga memberikan jalur yang membuat aliran menjadi stabil. Dengan kondisi ini tekanan dapat tetap tinggi bila dibandingkan dengan tube bundle ukuran 0,5 inchi, dengan saluran yang lebih sedikit. Gambar grafik 5.7. memberikan gambaran karakteristik aliran dan tekanan pada pipa 2 inchi yang diberikan tambahan tube bundel 0,5 inchi. Karakter yang terbentuk, pada aliran 32

43 tanpa tube bundle memiliki tekanan yang rendah bila dibandingkan dengan pemasangan tube bundle. Kondisi tekanan sebelum tube memiliki nilai yang lebih tinggi, hal ini dimungkinkan aliran tertahan sebelum masuk saluran tube, sehingga timbul energi potensial yang menyebabkan tekanan menjadi lebih tinggi. Untuk tekanan fluida setelah tube, kondisi tekanan menjadi lebih teratur. Terjadi penurunan tekanan yang teratur, yang menggambarakan aliran fluida yang laminer yang teratur. Grafik 5.8. memberikan gambaran karakteristik fluida pada pipa 2 inchi dengan tube bundle 0,25 inchi. Dari grafik tersebut, tekanan fluida non tube tetap memberikan karakter tekanan yang lebih rendah jika dibandingkan dengan pemasangan tube bundle. Karakter grafik yang timbul sesuai dengan pipa 1,5 inchi. Penambahan tube bundle memberikan kondisi penurunan tekanan yang terjadi tidak drastis sebagaimana pada non tube. Grafik 5.9 memberikan gambaran kondisi tekanan fluida dengan tube yang dipasang sebelum belokan pipa. untuk tube 0,25 inch penurunan tekanan terlihat lebih curam dibandingkan pada tube ukuran 0,5 inchi. Gambar grafik 5.10 memberikan kondisi tekanan fluida dengan pemasangan tube bundle 0,25 inchi dan 0,5 inchi setelah belokan. Kondisi tekanan memiliki karakter hampir sama baik tube pertama maupun kedua. 33

44 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan Kesimpulan dari penelitian ini pada penggunaan pipa 1.5 inc dan tube bundle 0.25 inchi, adalah 1. Pengaruh penambahan tube bundle mampu menurunkan kecepatan fluida dan penurunan nilai head loss. Tekanan fluida dapat dipertahankan serta dampak dari belokan pipa dapat dikurangi 2. Nilai penurunan head loss yang tinggi pada pemasanangan tubebundle yang dekat dengan belokan pipa. semakin jauh head loss yang terjadi menjadi besar 3. Tekanan fluida berbanding balik dengan kecepatan aliran Saran Saran dari lanjutan penelitian ini adalah : 1. Tube bundle dengan variasi ukuran yang lain masih dibutuhkan untuk mendapatkan data pembanding yang lebih banyak dan akurat 2. Penggunaan tube bundle perlu mendapat penyempurnaan dalam instalasi, untuk mengurangi kebocoran. 3. Penggunaan flow conditioner diperlukan dengan model yang lain selain tube bundle, yang efektif mengurangi head loss. 34

45 DAFTAR PUSTAKA Tukiman, Puji Santoso, Ari Satmoko. Perhitungan dan Pemilihan Pompa pada Instalasi Pengolahan Air Bebas Mineral Iradiator Gamma Kapasitas 200 KCi. Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat Nuklir. PRPN-BATAN, 2013 Pratikto, Slamet Wahyudi. Penurunan Kerugian Head pada Belokan Pipa dengan PeletakanTube Bundle. Jurnal teknik mesin vol. 12. No. 1, april 2010 : Hazen-Williams Coefficients, Engineering ToolBox, retrieved 7 October 2012 Prabowo, Agung. Instrumentasi Untuk Pengukuran Kinerja Pompa Irigasi. Balai besar pengembangan mekanisasi pertanian, Bogor. Nugraha, Adiputra, Rudy Soenoko, Djoko Sutikno. Perancangan pompa sentrifugal 5 tingkat untuk air umpan boiler di PT. Badak NGL. Jurnal Skripsi. Universitas Brawijaya Malang Shu San, Gan, Gunawan Santoso. Studi Karakteristik Volume Tabung Udara dan Beban Katup Limbah terhadap Efisiensi Pompa Hydraulic Ram. Jurnal Teknik Mesin Vol. 4, No. 2, Oktober 2002: Yurianto. Karakteristik Pompa Sentrifugal dengan Sudu Impeller Streamline. Jurnal Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang - Rotasi, volume 3 nomor 2 April

46 Lampiran instrumen 1. Instalasi pompa 2. Pengolahan data

47 A B C D E UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS SURFACE FINISH: TOLERANCES: LINEAR: ANGULAR: FINISH: DEBUR AND BREAK SHARP EDGES DO NOT SCALE DRAWING REVISION DRAWN CHK'D APPV'D NAME SIGNATURE DATE TITLE: Pompa Fluida F MFG Q.A MATERIAL: DWG NO. A4 WEIGHT: SCALE:1:9 SHEET 1 OF 3

48 A A B 1326 B 786 C C UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS SURFACE FINISH: TOLERANCES: LINEAR: ANGULAR: FINISH: DEBUR AND BREAK SHARP EDGES DO NOT SCALE DRAWING REVISION D DRAWN CHK'D APPV'D NAME SIGNATURE DATE TITLE: Pompa Fluida MFG Q.A MATERIAL: DWG NO. A4 1 2 WEIGHT: SCALE:1:9 SHEET 2 OF 3

49 A A B B C C UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS SURFACE FINISH: TOLERANCES: LINEAR: ANGULAR: FINISH: DEBUR AND BREAK SHARP EDGES DO NOT SCALE DRAWING REVISION D DRAWN CHK'D APPV'D NAME SIGNATURE DATE TITLE: Pompa Fluida MFG Q.A MATERIAL: DWG NO. A4 1 2 WEIGHT: SCALE:1:7 SHEET 3 OF 3

50 Lampiran pelaksana Penelitian 1. Susunan organisasi tim peneliti dan pembagian tugas 2. Biodata ketua peneliti 3. Biodata peneliti anggota 4. Surat pernyataan ketua peneliti

51 Lampiran 2 SUSUNAN ORGANISASI TIM PENELITI DAN PEMBAGIAN TUGAS No Nama /NIDN Instansi asal Bidang Ilmu 1 Edi Widodo Indah Sulistyowati Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Teknik Mesin Teknik Elektro Alokasi waktu (jam/minggu) Uraian tugas 30 Ketua peneliti 30 Anggota Peneliti 36

52 Lampiran 3 Biodata Ketua Peneliti Identitas Diri 1 Nama Lengkap (Dengan Gelar) Edi Widodo, ST.,MT 2 Jenis Kelamin Laki-laki 3 Jabatan Fungsional Assisten Ahli 4 NIP/NIK/Identitas Lainnya NIDN Tempat dan Tanggal lahir Semarang, 4 Juni ediwidodo@umsida.ac.id 8 Nomor Telepon/Hp Alamat Kantor Jl. Mojopahit 666 B Sidoarjo 10 NomorTelepon/Faks , Faks Lulusan yang telah dihasilkan S-1 = 1, S-2 = - S-3=- 12 Mata Kuliah yang diampu Mekanika Teknik Algoritma Pemrograman Komputer Matematika Teknik Kinematika B. Riwayat Pendidikan S-1 S-2 S-3 Nama Perguruan Tinggi Universitas Brawijaya Institut Teknologi Sepuluh - Nopember Surabaya Bidang Ilmu Teknik Mesin Teknik Transportasi - Kelautan Tahun Masuk Lulus Judul Skripsi/Tesis/Disertasi - Nama Pembimbing/Promotor Penerapan Penjadwalan Produksi berdasarkan Prioritas Produk dengan Metode Campbell, Dudek, and Smith pada Industri Garmen PT. Dwi Putra Perkasa Malang 1. Prof. Dr. Ir. Pratikto, MMT 2. Taufiq Basjry, ST, MMT Model Analisa Jaringan Pelabuhan Ikan Studi Kasus Pantai Utara Jawa Timur 1. Dr. Ing. Ir. Setyo Nugroho 2. Ir. Tri Achmadi PhD - 37

53 C. Pengalaman Penelitian dalam 5 Tahun Terakhir No Tahun Judul Penelitian Sumber Pendanaan Sumber* Jml(Juta Rp) 2012 Membangun Investasi Produktif Jaringan Pelabuhan Ikan Jawa Timur Penelitian Hibah Optimasi Perambatan Pelapisan Proses Chromming Untuk Meningkatkan Kualitas Kekerasan Dan Ketahanan Korosi Baja St 40 bersaing Penelitian dosen pemula Pengkajian, Pembuatan Dan Produksi Box Speaker Dari Material Komposit Berbasis Penelitian kompetensi Polimer Dengan Reinforcement Limbah Media Peneliti Tanam Jamur anggota 2 D. Pengalaman pengabdian kepada Masyarakat dalam 5 tahun terakhir No Tahun Judul pengabdian kepada Masyarakat IbM Menciptakan Tempat Kerja yang Sehat Untuk Industri Rumah Tangga Nodes Pewarnaan Variasi Motor Di Pasuruan Sumber Pendanaan Sumber* Jml(Juta Rp) Dikti E. Publikasi Artikel Ilmiah dalam jurnal 5 tahun terakhir No Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/Nomor/Tahun F. Pemakalah seminar Ilmiah (Oral Presentation) dalam 5 tahun terakhir No Nama Pertemuan Ilmiah/Seminar Seminar Nasional Fakultas Teknik Judul Artikel Ilmiah Membangun Investasi Jaringan Pelabuhan Ikan Jawa Timur Waktu dan Tempat 28 September 2013 Seminar Nasional Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah 38

54 Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Seminar Nasional Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sidoarjo International Conference on Green Technology Universitas Negeri Semarang Analisa Pengaruh Variasi Temperatur Proses Pelapisan Nikel Khrom Terhadap Kualitas Ketebalan Dan Kekerasan Pada Baja ST-40 Optimization Of Temperature Coating To Get Best Quality Thickness Of Steel ST 40 Sidoarjo 28 September 2013 Seminar Nasional Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sidoarjo 3 September 2014 Universitas Negeri Semarang G. Karya buku dalam 5 tahun terakhir No Judul Buku Tahun Jumlah Halaman Penerbit H. Perolehan HKI dalam 5 tahun terakhir No Judul / Tema HKI Tahun Jumlah Halaman Penerbit I. Pengalaman merumuskan kebijakan Publik/Rekayasa Sosial lainnya dalam 5 tahun terakhir No Judul/Tema/Jenis Rekayasa Sosial lainnya yang telah diterapkan Tahun Tempat Penerapan Respon Masyarakat J. Penghargaan dalam 10 tahun terakhir ( Dari pemerintah, asosiasi atau institusi lainnya) No Jenis Penghargaan Institusi Pemberi Tahun 39

55 Penghargaan SURAT PERNYATAAN KETUA PENELITI 40

56 Biodata Peneliti Anggota a. IdentitasDiriIndetitasDiri : 1 Namalengkap (dengangelar) Indah Sulistiyowati,ST, MT 2 JenisKelamin Perempuan 3 JabatanFungsional - 4 NIK NIDN TempatdanTanggalLahir Malang,04 Februari indah_sulistiyowati@yahoo.co.id 8 NomorTelpon/ HP Alamat Kantor Jl. Raya Gelam 250 CandiSidoarjo 10 NomorTelpon / Faks Lulusan yang telahdihasilkan S1 = 15, S2 =0, S3 = 0 12 Mata Kuliah yang diampu 1. Kalkulus 2. Fisika 3. Sistem Kontrol 4. Dasar Sistem Kontrol 5. Matematika Bisnis 6. Metode Numerik b. RiwayatPendidikan S-1 S-2 S-3 NamaPerguruanTinggi UniversitasMuhammadiyah ITS Surabaya Malang BidangIlmu TeknikElektro TeknikElektro TahunMasuk-Lulus JudulSkripsi/Tesis/Disertasi PerancangandanPembuatan Robot DuaDerajatKebebasan PerancanganKontroller Knowledge Base UntukPengaturanPosisi Robot Scara Ir. Ermanu AH, MT Dr Ir. Rusdianto E, MT Pembimbing c. PengalamanPenelitiandalam 5 tahunterakhir No. Tahun JudulPenelitian Pendanaan Sumber IbM Pembuatan dan pelatihan robot houvercraft mini Dikti bagi siswa SD da SSMO Muhammadiyah 11 Kec. Krembangan Surabaya untuk meningkatkan skill ipteks di bidang maritim IbM Minuman Sari Tebu Dikti Penelitian Dosen Pemula: PengembanganInstrumentasi Phonocardiography Secara Wireless Dikti Jml (JutaRp) 41

57 DalamMendeteksiLebihDiniKelainanJantungManusia d. PengalamanPengabdianKepadaMasyarakatdalam 5 TahunTerakhir No. Tahun JudulPengabdianKepadaMasyarakat Pendanaan Sumber Jml (JutaRp) Tim Pengawas UN SMA/MA dan SMK Tim Pengawas UN SMA/MA dan SMK e. PublikasiArtikelIlmiahDalamJurnalalam 5 TahunTerakhir No. JudulArtikelIlmiah NamaJurnal Volume/ Nomor/Tahun 1. f. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) dalam 5 TahunTerakhir No. NamaPertemuanIlmiah / Seminar JudulArtikelIlmiah Waktudan Tempat g. KaryaBukudalam 5 TahunTerakhir No. JudulBuku Tahun JumlahHalaman Penerbit h. Perolehan HKI dalam 5 10 TahunTerakhir No. Judul/Tema HKI Tahun Jenis Nomor P/ID i. PengalamanMerumuskanKebijakanPublik/RekayasaSosialLainnyadalam 5 TahunTerakhir No. Judul/Tema/JenisRekayasaSosialLainnyayang TelahDiterapkan Tahun Tempat Penerapan Respon Masyarakat Semua data yang sayaisikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Dosen Pemula. 42 Sidoarjo, 29 April 2015 Anggota

58 43

59 Lampiran Artikel ilmiah / prosiding seminar nasional teknologi terapan (SNTT 4) Purwokerto

60 Prosiding SNTT FGDT 2016 REKAYASA INSTALASI POMPA UNTUK MENURUNKAN HEAD LOSS Edi Widodo 1,*, Indah Sulistiyowati 2 1,2, Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Sidoarjo, Jl. Raya Gelam No. 250 Candi Sidoarjo Jawa Timur Indonesia * ediwidodo@umsida.ac.id Abstrak Kebutuhan pompa sangat luas dalam dunia industri dan rumah tangga. Dengan banyak jenis pompa yang beredar di pasaran penggunaan pompa disesuaikan dengan kebutuhan. Dengan luasnya penggunaan pompa dibutuhkan uji untuk mengetahui performa dari pompa. Pompa sentrifugal salah satu jenis pompa yang banyak dipakai dalam industri. Pompa sentrifugal merupakan salah satu jenis pompa pemindah fluida, dengan prinsip kerja mengubah energi kinetik (kecepatan ) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Pada umumnya pompa dinilai memiliki kualitas yang bagus jika dinilai memiliki daya dorong yang kuat. Dalam istilah yang lebih umum disebut sebagai head pompa. Semakin tinggi head maka semakin baik kualitas dari pompa. Masyarakat awam menilai pompa yang baik jika memiliki daya hisap yang dalam dan memliki daya angkat/dorong yang tinggi. Melihat dari penilaian yang umum dipahami oleh masyarakat, diperlukan rekayasa untuk menaikkan daya angkat pompa dan kekuatan isapnya. Penurunan daya angkat pada pompa sering disebut head looss. Arti fisik dari head loss adalah kehilangan energi mekanik persatuan massa fluida. Satuan head loss adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian. Head loss terjadi dengan adanya belokan pada pipa. Dengan semakin banyak belokan maka head loss yang terjadi semakin besar. Dengan penambahan tube flow conditioner head loss yang timbul dikurangi dengan mempertahankan tekanan dan menurunkan kecepatan aliran. Kata kunci : head loss, performansi pompa,rekayasa 1. PENDAHULUAN Pemanfaatan pompa sangat luas dalam menunjang proses-proses produksi mulai dari industri besar sampai tingkat rumahan.jenis pompa yang beredar di pasaran memiliki varian yang beragam, penggunaan pompa pun disesuaikan dengan kebutuhan. Bahkan bisa dikatakan kehadiran pompa tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan industri. Dengan luasnya penggunaan pompa dibutuhkan uji untuk mengetahui performa dari pompa. Pompa sentrifugal salah satu jenis pompa yang paling banyak dipakai dalam rumah tangga. Pompa sentrifugal merupakan salah satu jenis pompa pemindah fluida, dengan prinsip kerja mengubah energi kinetik (kecepatan ) cairan menjadi energy potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing.pada umumnya pompa dinilai memiliki kualitas yang bagus jika memiliki daya dorong yang kuat dan daya hisap yang dalam. Dalam istilah yang lebih umum daya dorong pompa disebut sebagai head pompa. Semakin tinggi head menunjukkan tingginya daya yang dihasilkan pompa. Melihat dari penilaian yang umum dipahami oleh masyarakat, diperlukan rekayasa untuk menaikkan daya angkat pompa dan kekuatan isapnya. Penurunan daya angkat pada pompa sering disebut head looss. Arti fisik dari head loss adalah kehilangan energi mekanik persatuan massa fluida. Satuan head loss adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian. Perhitungan head loss didasarkan pada hasil percobaan dan analisa dimensi. Head loss terjadi dengan adanya belokan pada pipa. Dengan semakin banyak belokan maka head loss yang terjadi semakin besar. Untuk mendapatkan performa yang baik pompa diperlukan rekayasa dalam mengurangi besar head loss pada pompa sehingga didapat daya dorong yang kuat. Berdasarkan latar belakang di atas diperoleh rumusan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana merancang suatu alat uji performansi pompa yang dapat memberikan out put akurat dari daya yang dihasilkan 2. Bagaimana merancang instalasi yang memiliki efisiensi tinggi, untuk menekan adanya head loss pada pompa. 2. TUJUAN PENELITIAN

61 Prosiding SNTT FGDT 2016 Adapun tujuan penelitian ini sebagai berikut: 1. Mendapatkan rancangan alat uji performansi yang akurat dalam menentukan performansi dari pompa 2. Mendapatkan metode baru yang lebih efektif dalam mengadakan pengujian performa pompa 3. Mendapatkan model instalasi yang baik dalam menurunkan terjadinya head loss pada pompa. 3. METODE PENELITIAN Metode eksperimental diaplikasikan untuk menentukan instalasi yang optimal dalam menurunkan head loss pompa. Rancangan instalasi pompa sebagai berikut: Gambar 1. Instalasi pompa Komponen instalasi meliputi : 1. Reservoir 2. Emergency overflow 3. 5 buah katub 4. 4 buah manometer 5. 2 buah pompa sentrifugal dan peralatan pendukung 4. TAHAPAN PENELITIAN Penelitian dilakukan sebagai berikut: a. Pengujian head losses pada belokan pipa tanpa pipa uji Pada pengujian ini tahapan yang dilakukan adalah sebagai berikut 1. Tahap Persiapan Pengambilan Data. Persiapan meliputi uji kelayakan dan uji teknis dari setiap alat yang akan digunakan. Meliputi uji ketepatan instalasi dengan desain rancangan penelitian, dan visibilitas peralatan 2. Tahap pengambilan data. Untuk Pengambilan data dilakukan pengaturan kesamaankecepatan aliran input dan out put, menghitung kecepatan fluida, mencatat kecepatan aliran air dan mencatat tekanan input dan output.

62 Prosiding SNTT FGDT 2016 b. Pengujian head losses pada belokan pipa 180odengan pipa uji ukuran 0,25 inchi 1. Tahap persiapan dan pengambilan data. Menyiapkan belokan pipa yang dipasang menggunakan pipa ujidengan ukuran 0,25 inchi kemudian dilakukan percobaan atau pengecekan terlebih alat uji. 2. Tahap pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan mengkondisikan alat uji sesuai dengan kondisi tahap pengambilan data sebelumnya. c. Pengujian head loss pada belokan pipa 1800dengan pipa uji ukuran 0,5 inch 1. Tahap persiapan pengambilan data Pipa dipasang menggunakan pipa uji dengan ukuran 0,25 inch 2. Tahap Pengambilan data Setelah semua peralatan tersusun dan siap dioperasikan dilakukan pengambilan data. 5. HASIL DAN PEMBAHASAN Proses aliran fluida dalam pipa dihitung kecepatan aliran, debit dan laju aliran massa. Pipa berdiameter 0,75 inch dan 1 inch digunakan untuk mendapatkan data pressure drop, dengan memanfaatkan hasil pengambilan data kecepatan aliran, debit dan laju aliran massa. Aliran air di dalam pipa menyebabkan penurunan tekanan pada sisi keluar pipa. Perbedaan tekanan air yang masuk pipa dan keluar pipa disebabkan oleh hambatan aliran, misalnya kekasaran permukaan dalam pipa, gesekan air dengan permukaan pipa, panjang pipa, diameter pipa dan kecepatan aliran. Untuk menghitung perbedaan tekanan antara sisi masuk pipa dan sisi keluar pipa sering kali menggunakan rumus Bernoulli : (1) Tekanan pada sisi masuk pipa disimbolkan PA dan tekanan sisi luar disimbokan dengan PB. Penurunan tekanan terjadi karena : Untuk aliran dalam pipa berdiameter seragam dan tidak dapat perbedaan ketinggian: Dalam kondisi ini, diameter pipa seragam menyebabkan kecepatan aliran masuk dan keluar pipa sama sehingga persamaan VA = VB. Dalam kasus ini tidak terdapat beda ketinggian antara sisi masuk dan sisi keluar maka ZA = ZB. maka persamaan beda tekanan sebagai berikut: (2) : Untuk aliran dalam pipa berdiameter seragam dan memiliki perbedaan ketinggian maka persamaan Persamaan diatas diperoleh karena kecepatan aliran di dalam pipa dianggap konstan VA = VB, serta terdapat perbedaan ketinggian z1 dan z2, sehingga didapat. Untuk menghitung kecepatan aliran volume digunakan rumus sebagai berikut: (3)

63 Prosiding SNTT FGDT 2016 (4) Dengan persamaan ini, menyatakan debit air yang mengalir di dalam pipa tergantung pada kecepatan aliran (V) dan diameter dalam pipa (d). Bilangan reynolds (Re) Bilangan reynolds merupakan ukuan untuk menyatakan apakah modus aliran berupa aliran laminer atau turbulen. Bilangan Reinolds dinyatakn dalam rumus: 1. Faktor gesekan Faktor gesekan dicari dengan diagram Moody atau dihitung dengan menggunakan rumus Colebrook ( jika aliran yang terbentuk aliran turbulen): (6) (7) Tekanan keluar pipa (p B ), satuan kpa. Persamaan keluar pipa didapat dengan penurunan persamaan Bernoulli : Beda tekanan (pressure loss, p ), satuan kpa Persamaan beda tekanan : p = P A - P B (9) 2. Debit, satuan liter/detik Persamaan debit: (8) Q = V. (10) 3. Laju aliran massa, satuan kg/detik M = ρq (11) Penelitian yang telah dilakukan untuk mengetahui besarnya head pompa adalah dengan menambahkan tube bundle setelah belokan dan Penambahan tube bundle ini memberikan penurunan head losses yang signifikan. Head loses terjadi diakibatkan pergesekan air/fluida dengan dinding pipa. adanya belokan menyebabkan head loses yang terjadi semakin besar, disebabkan gesekan fluida dengan dinding pipa menjadi meningkat. Dengan penambahan tube bundle setelah belokan, dapat diketahui bahwa tube bundle memberikan pengurangan head loses yang terjadi. Pengukuran tekanan dilakukan untuk mendapatkan nilai penurunan yang terjadi. Penurunan tekanan drastis terjadi pada belokan pipa. Terjadi turbulensi dan kenaikan kecepatan fluida yang menyebabkan penurunan tekanan. Turbulensi akibat belokan membuat kecepatan fluida

64 Prosiding SNTT FGDT 2016 menjadi naik tidak beraturan dan menurunkan tekanan. Untuk menaikkan tekanan kembali dipasang tube bundle. Tube bundle berfungsi dalam mengurangi turbulensi fluida, mengubah aliran menjadi lebih teratur, dan cenderung menjadi aliran laminer. Kehilangan tekanan akibat belokan distabilkan dengan laminarisasi tube bundle. Kenaikan tekanan fluida diikuti penurunan kecepatan aliran. Sesuai dengan hukum Bernoulli, tekanan aliran fluida yang makin tinggi maka nilai kecepatan menjadi turun. Demikian sebaliknya. Kecepatan fluida memberikan pengaruh head loses yang besar. Berdasarkan pengambilan data kecepatan fluida, head loses semakin mencolok dengan adanya penambahan kecepatan aliran. Tube bundle memiliki karakteristik yang baik jika dipasang pada aliran turbulensi. Aliran ini akan ditranformasi menjadi lebih stabil menjadi aliran laminer, gesekan fluida dengan dinding berkurang dengan perubahan jenis alirannya. Tumbukan fluida dengan dinding menjadi berkurang. Dengan aliran laminer ini, head loses yang terjadi menjadi lebih rendah. Namun jika dipasang pada aliran laminer, tube bundle memberi pengaruh yang buruk. Fluida yang mengalir akan melewati bidang permukaan pipa yang lebih luas, memperbesar gesekan yang terjadi, dan akan menambah besarnya headloss karena kerugian gesekan pipa. Pemasangan tube bundle dalam pipa beraliran fluida akan menurunkan kecepatan aliran dan menambah nilai head loses. Jika dipasang pada aliran turbulen tube bundle efektif dalam mengurangi besarnya head losses yang timbul. Hal ini tube bundle berfungsi menghilangkan turbulensi, mengurangi gesekan fluida dengan dinding, menstabilkan kecepatan dan tekanan fluida yang mengalir. Gambar 2. Penampang tube bundle Penambahan tube bundle dalam instalasi. Untuk menganalisa head loss, dipergunakan tuble bundle. Tube ini bekerja menstabilkan aliran turbulen menjadi laminer. Dengan variasi ukuran tube bundle, head loss dapat dikurangi sampai angka optimal. Tube bundle berfungsi sebagai flow conditioner. Dengan alat ini gangguan yang terjadi pada aliran instalasi perpipaan dapat dikurangi. Aliran-aliran turbulen diminimalisir sehingga dihasilkan aliran yang dihasilkan memiliki tekanan yang konstan. Gangguan-gangguan belokan, katup, perubahan luas penampang dan orifice, dan gangguan lain dapat dilakukan dengan menghilangkan vortex.

65 Prosiding SNTT FGDT 2016 Gambar 3. Grafik tekanan fluida dengan penambahan tube bundle 0.25 inch pada pipa 1.5 inc Nilai tekanan tanpa pemasangan tube bundle pada titik 1 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 0,5 m/s. Untuk tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan sebelum belokan 180 o pada titik 1 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 0,3 m/s. Sedangkan nilai tekanan dengan pemasangan tube bundle ukuran 0,25 inchi yang diletakkan setelah belokan 180 o pada titik 1 adalah N/m2 dan kecepatannya memiliki nilai 0,4 m/s. Untuk nilai tekanan tanpa pemasangan tube bundle pada titik 2 sampai dengan 5 memiliki karakter sebagaimana grafik pada gambar 3. Tekanan pada tiap titik mengalami penurunan diakibatkan adanya head loss yang terjadi sepanjang pipa.. Dari grafik 3 terjadi penurunan tekanan drastis pada titik 2 ke titik 3. Hal ini dikarenakan terjadinya turbulensi aliran akibat belokan sehingga kecepatan meningkat. Sedangkan dengan pemasangan tube bundle penurunan tekanan yang drastis terjadi pada titik 3 ke titik 4. Hal tersebut dikarenakan terjadinya turbulensi aliran yang terjadi sebelum tube bundle. Meskipun demikian terjadi kenaikan tekanan pada aliran dengan pemasangan tube bundle yang ditandai bergesernya grafik ke arah kanan atas dari grafik aliran fluida tanpa pemasangan tube bundle. Hal ini membuktikan bahwa dengan penambahan alat ini dapat mengurangi kehilangan tekanan yang diakibatkan adanya belokan. Dari ketiga karakteristik tekanan fluida, pipa dengan tube bundle yang dipasang menunjukkan bahwa tekanan fluida masih dapat dipertahankan dibandingkan pipa tanpa penambahan tube bundle. Hal ini memberikan nilai head loss yang lebih rendah dibandingkan pipa dengan tekanan yang lebih rendah (tanpa penambahan tube bundle). Head loss dapat dikurangi dengan pengkondisian aliran yang timbul. Aliran turbulen setelah belokan dinetralisir dengan pipa searah homogen, yang memaksa turbulensi melewati pipa linier/pipa lurus. Pengkondisian ini memberikan dampak partikel-partikel fluida terkumpul dalam satu pipa dan mengurangi tumbukan antar partikel. Arah aliran menjadi linear sesuai dengan dinding pipa. setelah fluida melewati pipa-pipa penyearah dalam tube bundle ini, aliran akan menjadi laminer dan kecepatan akan berkurang sedangkan penurunan tekanan tidak terlalu besar. Gambar 4. Pengaruh perbandingan kecepatan terhadap head losses dengan pemasangan tube bundle 0.25 inchi

66 Prosiding SNTT FGDT 2016 Kesimpulan Kesimpulan dari penelitian ini adalah penambahan tube bundle mampu menurunkan kecepatan fluida dan penurunan nilai head loss. Tekanan fluida dapat dipertahankan serta dampak dari belokan pipa dapat dikurangi. Disamping itu nilai penurunan head loss yang tinggi pada pemasangan tubebundle yang dekat dengan belokan pipa. Semakin jauh head loss yang terjadi menjadi besar. Tekanan fluida berbanding balik dengan kecepatan aliran Referensi Ari Wibowo, Priyo. Analisis Penurunan Head Losses pada Belokan Pipa dengan Variasi Non Tube Bundle, Tube Bundle 0,25 inchi dan Tube Bundle 0,5 inchi. Skripsi. Universitas Jember Hazen-Williams Coefficients, Engineering ToolBox, retrieved 7 October 2012 Nugraha, Adiputra, Rudy Soenoko, Djoko Sutikno. Perancangan pompa sentrifugal 5 tingkat untuk air umpan boiler di PT. Badak NGL. Jurnal Skripsi. Universitas Brawijaya Malang Pratikto, Slamet Wahyudi. Penurunan Kerugian Head pada Belokan Pipa dengan PeletakanTube Bundle. Jurnal teknik mesin vol. 12. No. 1, april 2010 : Prabowo, Agung. Instrumentasi Untuk Pengukuran Kinerja Pompa Irigasi. Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Bogor. Shu San, Gan, Gunawan Santoso. Studi Karakteristik Volume Tabung Udara dan Beban Katup Limbah terhadap Efisiensi Pompa Hydraulic Ram. Jurnal Teknik Mesin Vol. 4, No. 2, Oktober 2002: Tukiman, Puji Santoso, Ari Satmoko. Perhitungan dan Pemilihan Pompa pada Instalasi Pengolahan Air Bebas Mineral Iradiator Gamma Kapasitas 200 KCi. Prosiding Pertemuan Ilmiah Perekayasaan Perangkat Nuklir. PRPN-BATAN, 2013 Yurianto. Karakteristik Pompa Sentrifugal dengan Sudu Impeller Streamline. Jurnal Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang - Rotasi, volume 3 nomor 2 April 2001.

67

68 Lampiran buku ajar

69 BUKU AJAR OUT PUT HASIL PENELITIAN DOSEN PEMULA PENGANTAR DAN DASAR POMPA SENTRIFUGAL PENYUSUN Ketua : EDI WIDODO, ST, MT NIDN : Anggota : Indah Sulistyowati, ST, MT NIDN : UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO NOVEMBER 2016

70 KATA PENGANTAR Segala puji kami panjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan pertolongannya, draft buku ajar Pengantar dan Dasar Pompa Sentri fugal sebagai hasil dari penelitian dosen pemula tahun anggaran 2016 dapat terwujud. Buku ajar ini disusun untuk memperkaya referensi dan menjadi pegangan dasar dalam topik pompa sentrifugal. Kehadiran buku ajar ini diharapkan dapat menjadi tambahan referensi dalam pengembangan penelitian, pengembangan materi pengayaan, dan dapat menjadi pegangan mata kuliah yang berhubungan dengan pompa. Ucapan terimakasih kami haturkan kepada pihak-pihak yang memberi dukungan atas terselesainya draft buku ajar ini. Kami mengucapkan terimakasih kepada Kementerian Riset dan Teknologi Direktorat Jenderal Perguruan tinggi yang telah membiayai kegiatan penelitian dan sebagai hasilnya dapat melahirkan draft buku ajar. Draft ini masih merupakan prototipe yang memerlukan pengembangan dan pendalaman materi untuk disempurnakan menjadi buku ajar. Besar harapan kami, selanjutnya draft ini dapat diterbitkan dan menjadi pegangan keilmuan baik bagi kalangan akademisi, dosen maupun mahasiswa, juga untuk pegangan kegiatan penelitian. Kami menyadari, draft ini akan menjadi semakin sempurna dengan banyak mendapat saran dan masukan dari pembaca dan pengguna. Maka kami sangat mengharap saran dan masukan demi perbaikan draft ini untuk menjadi lebih baik pada masa yang akan datang. Sidoarjo, November 2016 Penulis

71 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB I POMPA SENTRIFUGAL 1.1. Cara Kerja Pompa Sentrifugal Debit Aliran Diameter pipa Friction Loss pipa... 2 BAB II KARAKTERISTIK POMPA SENTRIFUGAL 2.1. Rumah Pompa Sentrifugal Head Pompa Daya Pompa Effisiensi Pompa BAB III HEAD POMPA 3.1. Pengertian Menghitung head pompa BAB IV KLASIFIKASI POMPA 4.1. Klasifikasi berdasar cara kerja Pompa dengan efek khusus Klasifikasi berdasar kapasitas Klasifikasi berdasar head Klasifikasi berdasar penggunaan Klasifikasi berdasar jumlah/susunan impeller dan tingkat Klasifikasi berdasar posisi poros Klasifikasi berdasar jumlah suction Klasifikasi berdasar arah aliran keluar impeller BAB V KOMPRESOR 5.1. Klasifikasi kompresor Berdasar cara kerja Berdasarkan aliran DAFTAR PUSTAKA

72 Bab I Pompa Sentri Fugal Pompa sentrifugal adalah sebuah jenis pompa yang popular digunakan dalam dunia industri. Pompa ini termasuk dalam jenis pompa kerja dinamis atau non positive displacement. Pompa sentrifugal sendiri memiliki prinsip kerja yang mengubah energy kinetis yang berawal dari kecepatan aliran sebuah fluida menjadi energi potensial atau energy dinamis. Fluida tersebut mengalir melalui impeller yang berputar di dalam casing pompa. Sifat dari hidrolis pompa ini adalah memindahkan energi yang terdapat pada daun (balingbaling) pompa dengan memakai dasar pengubahan arah aliran atau yang juga disebut dengan fluid diynamics. Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal selalu sebanding dengan putaran. Total head atau tekanan yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal akan sebanding dengan pangkat dua dari kecepatan putaran. Pompa sentrifugal ini dikenal akan bentuknya yang sederhana, tidak memakan banyak tempat, ringan, serta tidak menghabiskan banyak biaya untuk instalasi dan perawatan. Gambar 1.1 Pompa Sentrifugal 1.1.Cara Kerja Pompa Sentrifugal Cara kerja pompa sentrifugal adalah sebagai berikut : cairan masuk ke impeller dengan arah aksial melalui mata impeller (impeller eye) dan bergerak ke arah radial diantara sudusudu impeller (impeller vanes) hingga cairan tersebut keluar dari diameter luar impeller, zat cair mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu dan meninggalkan impeller dengan kecepatan tinggi. Kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya semakin besar, sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Maka zat cair yang keluar dari flens pompa head totalnya menjadi besar. Penghisapan terjadi karena setelah zat cair yang dilemparkan impeller, ruang diantara sudu-sudu menjadi vakum sehingga zat cair akan terhisap masuk. 1

73 1.2.Debit Aliran Debit pompa menunjukan kapasitas fluida yang mampu dialirkan pompa dalam satu satua waktu. Untuk menentukan debit yang dihasilkan oleh pompa dilakukan secara analitis. Panjang dan diameter pipa akan mempengaruhi kinerja pompa sehingga di butuhkan desain instalasi yang dapat memberikan data antara variasi-variasi yang diberikan. Untuk mengetahui karakteristik kenaikan dan penurunan head dilakukan dengan memberikan orifice pada pipa. Disamping itu dibutuhkan penambahan belokan-belokan guna mengukur pengaruh perubahan head yang terjadi. Panjang dan diameter pipa juga akan mempengaruhi kinerja pompa sehingga perlu diberikan variasi panjang dan diameter pompa untuk mengukur tekanan pompa. Perhitungan yang dilakukan meliputi perhitungan friction loss pipa, friction loss fitting dan NPSHA pompa. Pengukuran debit dengan persamaan A = Dimana : V = kecepatan aliran fluida (m/s) Q = kapasitas m 3 /jam atau liter/menit A = luas penampang (m 2 ) 1.3. Diameter pipa Diameter pipa dihitung dengan menggunakan persamaan : Dimana Di = diameter dalam pipa (mm atau inh) Q = kapasitas/debit aliran m3 /jam atau liter/menit] (ρ) = berat jenis fluida (kg3/m3) 1.4. Friction Loss pipa Friction loss pipa terjadi karena gesekan air didalam permukaan pipa dan belokan, sehingga menimbulkan gaya gesek. Friction loss merupakan hambatan aliran, yang akan mengurangi tekanan pompa. Jenis material penyusun pipa, kekasaran permukaan pipa yang dilewati aliran air, diameter pipa, banyaknya belokan dan panjang pipa akan mempengaruhi 2

74 besarnya friction loss. Dengan menggunakan metode Hazen Willian, persamaan friction loss adalah sebagai berikut : Hf = Hl. Lpipa ( ) Hf pipa Lpipa HL D C = friction loss pipa m = panjang pipa (m) =head loss pipa (m/100) =diameter dalam pipa (mm) = constanta Hazen William 3

75 BAB II KARAKTERISTIK POMPA SENTRIFUGAL 2.1. Rumah Pompa Sentrifugal A. Stuffing Box Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing. Stuffing ini sebagai sekat yang membatasi antara fluida dengan poros yang terhubung mesin penggerak. B. Packing Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon. Packing akan menutup celah celah kebocoran yang mungkin terjadi. C. Shaft (poros) Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya. Poros dihubungkan dengan bantalan yang menjadi tumpuan untuk berputar. Diperlukan bantalan yang kuat dan memiliki gesek yang rendah sehingga loses energi akibat gesek dapat dikurangi. 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 Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller. Sudu berfungsi untuk mengkonversi energi putaran / energi kinetik menjadi energi potensial fluida. Sudu-sudu pompa/vane didesain untuk dapat memiliki permukaan yang halus, rendah gesekan untuk mengurangi gesekan dengan fluida. Bentuk kountur/profil vane yang aerodinamik berfungi membentuk aliran fluida yang stabil. Walaupun tidak dapat dihindari akibat putaran tinggi vane, akan membentuk aliran turbulen. Dengan desain sudu rendah gesek dan memiliki sifat aerodinamik yang baik, akan menghasilkan konversi energi yang baik dari kinetik fluida menjadi potensial. F. Casing Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen 4

76 yang berputar, tempat kedudukan diffusor (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 Beraing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan 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. Casing Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage). Kapasitas Pompa Kapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu. Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu, seperti : a. Barel per day (BPD) b. Galon per menit (GPM) c. Cubic meter per hour (m3/hr) 2.2. Head Pompa Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi pompa, atau tekanan 5

77 untuk mengalirkan sejumlah zat cair,yang umumnya dinyatakan dalam satuan panjang. Menurut persamaan Bernauli, ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem instalasi aliran, yaitu, energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial. Karena energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat bervariasi pada penampang yang berbeda. Namun pada kenyataannya selalu ada rugi energi (losses). Pada kondsi yang berbeda seperti pada gambar di atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut : 6

78 1. Head Tekanan Head tekanan adalah perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi tekan dengan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi isap. Head tekanan dapat dinyatakan dengan rumus : (Pd-Ps) / γ 2. Head Kecepatan Head kecepatan adalah perbedaan antar head kecepatan zat cair pada saluran tekan dengan head kecepatan zat cair pada saluran isap. Head kecepatan dapat dinyatakan dengan rumus : 7

79 3. Head Statis Total Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap. Head statis total dapat dinyatakan dengan rumus : Z = Zd Zs(5) Dimana : Z : Head statis total Zd : Head statis pada sisi tekan Zs : Head statis pada sisi isap Tanda + : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih rendah dari sumbu pompa (Suction lift). Tanda : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih tinggi dari sumbu pompa (Suction head). 4. Kerugian head (head loss) Kerugian energi per satuan berat fluida dalam pengaliran cairan dalam sistem perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss). Head loss terdiri dari : a. Mayor head loss (mayor losses) Merupakan kerugian energi sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan rumus : 8

80 Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody (lampiran 6) sebagai fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative Roughness ε/D ), yang nilainya dapat dilihat pada grafik (lampiran) sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan kekasaran permukaan dalam pipa (e) yang tergantung dari jenis material pipa. Sedangkan besarnya Reynolds Number dapat dihitung dengan rumus : b. Minor head loss (minor losses) 9

81 Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dalam menghitung kerugian pada fitting dan valve dapat menggunakan tabel pada lampiran 4. Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus. c. Total Losses Total losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yaitu : 2.3. Daya Pompa Daya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan melakukan kerja. Ada beberapa pengertian daya, yaitu : a. Daya hidrolik (hydraulic horse power) Daya hidrolik (daya pompa teoritis) adalah daya yang dibutuhkan untuk mengalirkan sejumlah zat cair. b. Daya Poros Pompa (Break Horse Power) Untuk mengatasi kerugian daya yang dibutuhkan oleh poros yang sesungguhnya adalah lebih besar dari pada daya hidrolik. Besarnya daya poros sesungguhnya adalah sama dengan effisiensi pompa atau dapat dirumuskan sebagai berikut : 10

82 c. Daya Penggerak (Driver) Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis (effisiensi transmisi). Dapat dihitung dengan rumus : 2.4. Effisiensi Pompa Effisiensi pada dasarnya didefinisikan sebagai perbandingan antara output dan input atau perbandingan antara HHP Pompa dengan BHP pompa. Harga effisiensi yang tertinggi sama dengan satu harga effisiensi pompa yang didapat dari pabrik pembuatnya. Effisiensi pompa merupakan perkalian dari beberapa effiaiensi, yaitu: 11

83 12