PANDUAN PRAKTIKUM FENOMENA DASAR MESIN (HMKB 645)

Transkripsi

1 PANDUAN PRAKTIKUM FENOMENA DASAR MESIN (HMKB 645) Disusun Oleh: Aqli Mursadin, Ph.D Editor Achmad Kusairi Samlawi, MM., MT PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARBARU

2 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat limpahan rahmat dan karunianya sehingga kami dapat menyusun modul Panduan Praktikum Fenomena Dasar Mesin (HMKB645) ini. Penulisan Panduan Praktikum Fenomena Dasar Mesin ini ditujukan sebagai petunjuk dan panduan bagi mahasiswa agar dapat melakukan praktikum dengan baik dan benar. Penyusun menyadari bahwa penyusunan Panduan Praktikum Fenomena Dasar Mesin ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, Kami sangat mengharapkan sekali saran-saran dan masukan dari pihak manapun yang sifatnya membangun tanpa mengurangi tujuan pembuatan panduan ini. Demikian Modul Panduan ini dibuat untuk dapat dipergunakan semestinya.. Amin. Banjarbaru, Penulis 1

3 TATA TERTIB PRAKTIKUM (WAJIB DIBACA SEBELUM MELAKSANAKAN PRAKTIKUM) Tata tertib dari peserta praktikum prestasi mesin adalah sebagai berikut: 1. Praktikan diharapkan datang tepat waktu dan apabila terlambat lebih dari 15 menit tidak diperbolehkan mengikuti praktikum kecuali ada alasan khusus yang bisa dimaklumi. 2. Praktikan mengenakan peralatan safety lengkap (sepatu, wearpack, dan helm putih). 3. Praktikan mengumpul laporan maksimal satu bulan setelah melaksanakan praktikum dasar mesin. 4. Penulisan laporan ditulis manual (tulis tangan) untuk setiap anggota kelompok, sertakan corat-coret konsultasi dengan dosen pada lampiran. 5. Dalam batas waktu tersebut laporan harus sudah selesai dan dikumpul pada dosen pembimbingnya masing-masing. 6. Laporan bisa dikumpul apabila telah di ACC oleh dosen pembimbing praktikum. 7. Apabila melanggar poin di atas maka dosen pembimbing berhak untuk membatalkan laporan tersebut, yang berarti nilai dari peserta Praktikan adalah 0 atau E. 8. Mahasiswa wajib membawa lembar konsultasi setiap berkonsultasi pada dosen pembimbing. 2

4 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... i ii v BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Praktikum Mafaat Praktikum Batasan Masalah... 8 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Fluida dan Head Pengertian Pompa Sentrifugal Karakteristik P Prinsip-prinsip Dasar Pompa Sentrifugal Klasifikasi Pompa Sentrifugal Head Pompa dan Energi Aliran Head Total Pompa Efisiensi Pompa Kavitasi Net Positive Suction Head (NPSH) NPSH yang Tersedia (NPSH ) NPSH yang Diperlukan (NPSH R ) Parameter Kavitasi Koefisien Kavitasi Thoma Kecepatan Spesifik (N s )

5 2.8.3 Kecepatan Spesifik Hisap Perhitungan BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM 3.1 Deskripsi Alat Praktikum Alat dan Bahan Prosedur Percobaan Persiapan Percobaan Akhir Percobaan

6 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 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 dapat dipindahkan adalah fluida inkompresibel atau fluida yang tidak dapat dimampatkan. Dalam kondisi tertenatu, pompa dapat digunakan untuk memindahkan zat padat yang berbentuk bubukan atau tepung. Prinsip kerja pompa adalah mengisap dan melakukan penekanan terhadap fluida. Pada sisi isap (suction) elemen pompa akan menurunkan tekanan dalam ruang pompa sehingga akan terjadi perbedaan tekanan Antara ruang pompa dengan permukaan fluida yang diisap. 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 memastikan performansi pompa pada kondisi kerja yang sebenarnya. Sedangkan pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energy mekanik ke dalam energy hidrolik melalui aktivitas sentrifugal, yaitu 5

7 tekanan fluida yang sedang dipompa. Selain itu pompa sentrifugal merupakan salah satu alat indrustri yang simpel, tapi sangat diperlukan. Proses kerja pompa sentrifugal yaitu aliran fluida yang radial akan menimbulkan efek sentrifugal dari impeler diberikan kepada fluida. Jenis pompa sentrifugal atau kompresor aliran radial akan mempunyai head yang tinggi tetapi kapasitas alirannya rendah. Pada mesin aliran radial ini, fluida masuk melalui bagian tengah impeler dalam arah yang pada dasarnya aksial. Fluida keular melalui celah-celah antara sudut dan piringan dan meninggalkan bagian luar impeler pada tekanan yang tinggi dan kecepatan agak tinggi ketika memasui casing atau volute. Volute akan merubah head kinetik yang berupa kecepatan buang tinggi menjadi head tekanan sebelum fluida meninggalkan pipa keluaran pompa. Jika casing dilengkapi dengan strip pemandu (guide vane), pompa tersebut diffuser atau pompa turbin. Impeler yaitu bagian dari pompa yang berputar yang mengubah tenaga mesin ke tenaga kinetil. Volute yaitu bagian dari pompa yang diam yang mengubah tenaga kinetik ke bentuk tekanan. Salah satu hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan pompa sentrifugal adalah adanya kemungkinan kativasi pada pompa sentrifugal yang menyebabkan pernurunan kapasitas pompa kemudian kerusakan mekanis pada impeler pompa dan juga menimbulkan getaran. Dalam skala yang lebih besar lagi dapat menurunkan kapasitas produksi pada sebuah industri yang mengandalkan penggunaan pompa sentrifugal, pada industri perminyakan misalnya. Kavitasi adalah fenomena perubahan fase uap dari zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang hingga di bawah tekanan uap jenuhnya. Pada pompa bagian yang sering mengalami kavitasi adalah sisi isap pompa. Misalnya, air pada tekanan 1 atm akan mendidih dan menjadi uap pada suhu 100 derajat celcius. Tetapi jika tekanan direndahkan maka air akan bisa mendidih 6

8 pada temperatur yang lebih rendah bahkan jika tekanannya cukup renda maka air bisa mendidih pada suhu kamar. Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair, yang kemudian gelembung tersebut pecah karena mengalami tekanan yang lebih besar. Fenomena kavitasi yang terjadi pada pompa sentrifugal dapat mengakibatkan kerusakan mekanis, yaitu terjadinya lubang-lubang yang disebut erosi kavitasi pada permukaan sudu dan casing pompa sentrifugal. Kavitasi pada pompa sentrifugal dapat menurunkan unjuk kerja pompa yang meliputi penurunan head, kapasitas dan efisiensi pompa. Identifikasi timbulnya kavitasi pada pompa sentrifugal sering kali menyulitkan, dikarenakan material pipa pompa terbuat dari bahan yang tidak tembus pandang, hal ini mengakibatkan kondisi fluida di dalam pompa tidak diketahui secara visual. Dengan kondisi tersebut maka pada alat praktikum ini pompa uji dibuat dari pipa yang tembus pandang, sehingga kita dapat mengamati langsung terjadinya kavitasi melalui pengambilan gambar dengan kamera digital. Dasar perhitungan secara matematis dengan persamaan bilangan kavitasi dapat dipergunakan untuk memperkirakan keadaan fluida yang sedang mengalir melewati sudu pompa sentrifugal. 1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang di atas dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana nilai besaran kavitasi yang terjadi pada pompa sentrifugal? 2. Bagaimana efisiensi pompa terhadap bukaan katup? 1.3 Tujuan Praktikum Tujuan dari Praktikum Fenomena Dasar Mesin ini antara lain adalah: 1. Untuk mengetahui hubungan antara debit aliran fluida terhadap head pompa. 7

9 2. Mengetahui hubungan antara debit aliran fluida terhadap efisiensi pompa. 1.4 Manfaat Praktikum Manfaat yang akan didapatkan ialah praktikan dapat memahami proses terjadinya kavitasi pada pompa sentrifugal. 1.5 Batasan Masalah Batasan yang digunakan dalam Praktium Fenomena Dasar Mesin ini adalah: 1. Penelitian ini hanya dilakukan pada pompa sentrifugal shimizu tipe ps-130 bit. 2. Aliran dalam kondisi steady. 3. Perpindahan panas pada pompa diabaikan. 4. Getaran pada pompa diabaikan. 8

10 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Fluida dan Head Definisi dari fluida adalah substansi yang mengalir karena antar partikel satu dengan lainnya bebas. Secara umum, fluida dibagi menjadi fluida compresible (mampu mampat) dan incompresible (tidak mampu mampat). Karakteristik fluida bisa dijelaskan dengan properti fluida. Adapun properti fluida yaitu temperatur, tekanan, massa, volume spesifik, dan kerapatan massa (Anis Samsudin dan Karnowo, 2008). Energi fluida untuk melakukan kerja yang dinyatakan dalam feet atau kaki tinggi tekanan (head) fluida yang mengalir. Jadi, head atau tinggi tekan merupakan ketinggian pada mana kolom fluida harus naik untuk memperoleh jumlah energi yang mana sama dengan yang dikandung satu satuan bobot fluida pada kondisi yang sama (Austin H. Church, 1993). Head ada dalam tiga bentuk yang dapat saling dapat dipertukarkan, antara lain: 1. Head potential/head aktual Didasarkan pada ketinggian fluida di atas bidang datar. Jadi, suatu kolam air setinggi 2 kaki atau feet mengandung jumlah energi yang disebabkan oleh posisinya dan dikatakan fluida tersebut mempunyai head sebesar 2 feet kolam air (Austin H. Church, 1993). 2. Head kinetik/head kecepatan Adalah suatu ukuran energi kinetik yang dikandung suatu satuan bobot fluida yang disebabkan oleh kecepatan dan dinyatakan oleh kecepatan dan dinyatakan oleh persamaan yang biasa dipakai untuk energi kinetik (V2/2g), energi ini dapat dihitung dengan tabung pitot yang diletakkan dalam aliran seperti gambar 2.1 di bawah. Kaki kedua dari manometer dihubungkan 9

11 dengan pipa aliran tegak lurus dari manometer dihubungkan dengan pipa aliran untuk menyamakan tekanan yang ada pada pipa aliran titik ini (Austin H. Church, 1993). 3. Head tekanan Adalah energi yang dikandung oleh fluida akibat tekanannya dalam persamaannya dengan. Jika sebuah manometer terbuka dihubungkan dengan sudut tegak lurus aliran, maka fluida di dalam tabung akan naik sampai ketinggian sama dengan (Austin H. Church, 1993). Gambar 2.1 Cara mengukur Head 2.2 Pengertian Pompa Sentrifugal Pompa Sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi hidrolik melalui aktivitas sentrifugal. Energi inilah yang mengakibatkan head tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara kontinyu (Sularso dan Haruo Tahara, 2004). Sedangkan untuk gaya sentrifugal itu sendiri memiliki arti yaitu sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerrakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar). 10

12 Gambar 2.2 Pompa Sentrifugal Karakteristik Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal pada dasarnya terdiri dari impeller yang dilengkapi sudusudu yang dipasangkan pada poros yang berputar yang disubungi oleh sebuah rumah (casing). Fluida memasuki impeller secara aksial dan menerima energi yang diberikan oleh sudu-sudu. Begitu fluida meninggalkan impeller pada kecepatan yang relatif tinggi, fluida itu dikumpulkan dalam valute yang mentransformasikan energi kinetik menjadi energi tekanan. Ini tentu saja diikuti oleh pengurangan kecepatan. Setiap pompa biasanya pabrik pembuatannya memberikan kurva karakteristik yang menunjukkan unjuk kerja pompa pada berbagai kondisi pemakaian. Karakteristik sebuah pompa digambarkan dalam kurva karakteristik menyatakan besarnya head total, daya pompa dan efisiensi pompa terhadap kapasitas. 11

13 2.2.2 Prinsip-prinsip Dasar Pompa Sentrifugal Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut: 1. Gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar sehingga kecepatan fluida meningkat. 2. Kecepatan fluida yanng tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau diffuser) menjadi tekanan atau head Klasifikasi Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal dikualifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain sebagai berikut: 1. Kapasitas: a. Kapasitas rendah : < 20 m 3 /jam b. Kapasitas menengah : m3/jam c. Kapasitas tinggi : > 60 m3/jam 2. Tekanan discharge: a. Tekanan rendah : < 5 kg/cm2 b. Tekanan menengah : 5-50 kg/cm2 c. Tekanan tinggi : > 50 kg/cm2 3. Jumlah/susunan impeller dan tingkat: a. Single stage : Terdiri dari satu impeller dan satu casing b. Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing c. Multi impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing d. Multi Impeller Multi Stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage. 12

14 4. Posisi poros: a. Poros tegak b. Poros mendatar 5. Jumlah Suction: a. Single suction b. Double suction 6. Arah aliran keluar impeller: a. Radial flow b. Axial flow c. Mixed flow 2.3 Head Pompa dan Energi Aliran Head zat cair merupakan energi mekanik yang dikandung oleh suatu berat zat cair yang mengalir pada penampang yang bersangkutan, dimana satuan energi persatuan berat ekuivalen dengan satuan panjang (tinggi). Head ini adalah jumlah dari ketiga head yaitu head tekanan/energi yang dikandung oleh fluida akibat tekanan, head kinetik/energi yang dikandung oleh fluida dan terakhir head potensial didasarkan pada ketinggian fluida (z) di atas bidang banding yang mengandung sejumlah energi disebabkan posisinya. Berbagai bentuk tinggi-tekan dapat bervariasi besarnya pada penampang yang berbeda dengan mengabaikan rugi-rugi, penjumlahan selalus ama. Head adalah tinggi tekan energi total yang merupakan jumlah dari tinggi tempat, tinggi tekanan dan tinggi kecepatan yang berbeda dari garis arus yang satu ke garis arus yang lain. Jadi persamaan tersebut hanya berlaku untuk titik-titik satu garis lurus. 13

15 2.4 Head Total Pompa Head total pompa yang dibutuhkan untuk mengalirkan air dengan kapasitas yang telah ditentukan dapat ditentukan dari kondisi instalasi pompa yang akan dilayani. Gambar 2.3 Head Total Pompa 2.5 Efisiensi Pompa Dalam industri pompa, banyak pekerjaan yang melibatkan dua hal sederhana, yakni efisiensi mesin pompa sentrifugal dan motor induksi AC. Pompa sentrifugal mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik (aliran, kecepatan dan tekanan) dan motor AC mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Banyak sentrifugal besar menghasilkan efisiensi antara 75 90% dan yang kecil biasanya ke kisaran 50 70%. Motor AC besar di sisi lain, dapat mendekati efisiensi 97% dan motor lain di atas 5 HP, dapat didesain mencapai 90% hambatan. 2.6 Kavitasi 14

16 Pada sistem pemipaan yang menggunakan pompa sentrifugal sangat mungkin terjadi kavitasi yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran dan perbedaan penampang yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan sampai turun di bawah tekanan uap jenuhnya sehingga menyebabkan terjadinya fenomena yang disebut kavitasi. Kavitasi adalah periwtiwa terbentuknya gelembung-gelembung uap di dalam cairan yang dipompa akibat turunnya tekanan cairan sampai di bawah tekanan uap jenuh cairan pada suhu operasi pompa. Gelembung uap yang terbentuk dalam proses ini mempunyai siklus yang sangat singkat. Knapp (Karassik dkk, 1976) menemukan bahwa mulai terbentuknya gelembung sampai gelembung pecah hanya memerlukan waktu sekitar 0,003 detik. Gelembung ini akan terbawa aliran fluida sampai akhirnya berada pada daerah yang mempunyai tekanan lebih besar daripada tekanan uap jenuh cairan. Pada daerah tersebut gelembung tersebut akan peah dan akan menyebabkan shock pada dinding dekatnya. Cairan akan masuk secara tiba-tiba ke ruangan yang terbentuk akibat pecahnya gelembung uap tadi sehingga mengakibatkan tumbukan. Gambar 2.4 Proses Kavitasi Pompa Sentrifugal mempunyai sifat-sifat teknis yang harus dipenuhi agar dapat beroperasi dengan baik. Salah satu permasalahan yang sering terjadi 15

17 pada pompa tipe ini adalah gagalnya pompa dalam proses priming, sehingga pompa tidak bisa mengisap dan akhirnya gagal pemompaan serta menyebabkan kerusakan pada bagian-bagian pompa Ada beberapa penyebab kavitasi pada pompa sentrifugal diantaranya adalah: 1. Vaporation (penguapan), 2. Air ingestion (masuknya udara lura ke dalam sistem), 3. Internal Recirculation (sirkulasi balik di dalam sistem), 4. Turbulance (pergolakan aliran), dan 5. Vane Passing Syndrome. Cara menghindari proses kavitasi yang paling tepat adalah dengan memasang instalasi pompa dengan NPSH yang tersedia lebih besar daripada NPSH yang diperlukan. NPSH yang tersedia bisa diusahakan oleh pemakai pompa sehingga nilainya lebih besar dari NPSH yang diperlukan. Berikut hal-hal yang diperlukan untuk instalasi pompa : 1. Ketinggian letak pompa terhadap permukaan zat cair yang diisap harus dibuat serendah mungkin agar head statis lebih renda pula. Pipa isap harus dibuat sependek mungkin. Jika terpaksa dipakai pipa isap yang panjang, sebaiknya diambil pipa yang berdiameter satu nomor lebih besar untuk mengurangi kerugian gesek. 2. Kecepatan aliran pada pipa isap tidak boleh terlalu besar (bagian yang mempunyai kecepatan tinggi maka tekanannya akan lebih rendah). 3. Tidak dibenarkan untuk mengurangi laju aliran dengan menghambat aliran disisi isap. 4. Head total pompa harus ditentukan sedemikian rupa hingga sesuai dengan yang diperlukan pada kondisi operasi yang sesungguhnya. 16

18 5. Jika head pompa sangat berfluktuasi, maka pada keadaan head terendah harus diadakan pengamanan terhadap terjadinya kavitasi. Untuk meramalkan terjadinya kavitasi pada suatu pompa, digunakan suatu parameter sebagai dasar hubungan. Dasar hubungan ini adalah Hukum Thoma- Moody yang menghasilkan suatu koefisien atau sigma atau koefisien Thoma. Koefisien kavitasi adalah perbandingan antara NPSH dengan head total pompa. 2.7 Net Positive Suction Head (NPSH) Kavitasi terjadi apabila tekanan statis suatu aliran zat cair turun sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Oleh karena itu, untuk menghindari kavitasi harus diusahakan agar tidak ada satu bagian pun dari aliran di dalam pompa yang mempunyai tekanan statis lebih rendah dari tekanan uap jenuh cairan pada temperatur yang bersangkutan. Sehubungan dengan hal ini perlu diperhatikan dua macam tekanan yang memegang peranan, pertama tekanan yang ditentukan oleh kndisi lingkungan dimana pompa dipasang dan kedua tekanan yang ditentukan oleh keadaan aliran di dalam pompa. Sebagai ukuran untuk keamanan pompa terhadap kaviasi telah didefinisikan suatu Net Position Suction Head (NPSH). Dalam hal ini NPSH dapat dibagi dua yaitu, NPSH yang tesedia pada instalasi (sistem) dan NPSH yang diperlukan oleh pompa. Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi maka harus dipenuhi persyaratan berikut: NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan NPSH yang Tersedia (NPSH ) 17

19 NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa (ekuivalen dengan tekanan mutlak pada sisi isap pompa) dikurangi dengan tekanan uap jenuh zat cair di tempat tersebut. NPSH yang tersedia merupakan tekanan absolut yang masih tersisa pada pompa setelah dikurangi tekanan uap. Besarnya hanya tergantung pada kondisi luar pompa dimana pompa dipasang. Tinggi isap (h ) bisa diukur dari permukaan zat cair sampai sumbu poros pompa (untuk pompa dengan poros mendatar) NPSH yang Diperlukan (NPSH R ) Tekanan di dalam pompa biasanya terdapat di suatu titik yang dekat setelah sisi masuk sudu impeler. Hal ini disebabkan oleh kerugian head di nozel isap, kenaikan kecepatan aliran karena luas penampang yang menyempit, dan kenaikan kecepatan aliran karena tebal sudu. Gambar 2.5 di bawah ini menunjukkancara mengukur efisiensi pompa dengan memakai NPSH sebagai parameter. Gambar 2.5 Perubahan Kurva Karakteristik akibat Perubahan NPSH Pada umumnya perubahan nilai NPSH R sudah ditentukan oleh pabrik yang bersangkutan. Namun melalui penelitian, harga NPSH R dapat ditentukan dengan menghubungkan pengaruh NPSH pada performansi pompa, yakni dengan perubahan kurva performansi karena perubahan NPSH yang diperiksa. NPSH pada titik dimana performansi mulai menuruh merupakan harga NPSH R. Namun 18

20 pengukuran titik ini sangat sukar, sehingga NPSH R dalam banyak hal ditetapkan pada titik dimana performansi menurun 3%. 2.8 Parameter Kavitasi Koefisien Kavitasi Thoma. Syarat agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi adalah NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan. Untuk penafsiran secara kasar, NPSH yang diperlukan dapat dihitung dari konstanta kavitasi yaitu koefisien kavitasi Thoma ( ) yang dinyatakan dalam perbandingan antara NPSH yang diperlukan dengan head pompa Kecepatan Spesifik (N s ) Kecepatan spesifik dapat digunakan untuk menentukan jenis-jenis pompa. Kecepatan spesifik untuk pompa-pompa yang sebangun (sama bentuk impelernya) meskupun ukuran dan putarannya berbeda adalah sama. Dalam halini kecepatan spesifik berlaku pada titik efisiensi tertinggi Kecepatan Spesifik Hisap (S) Kecepatan Spesifik Hisap (S) dalam hal ini dapat menghubungkan harga minimum yang aman untuk kondisi operasi pompa terhadap gangguan kavitasi. Antara koefisien kavitasi Thoma ( ) dan Kecepatan Spesifik (N s ) dengan Kecepatan Spesifik Hisap (S) terhadap hubungan seperti yang terlihat pada gambar 2.6 di bawah ini. 19

21 Gambar 2.6 Hubungan Koefisien Thoma, Kecepatan Spesifik dan Kecepatan Spesifik Hisap 2.9 Perhitungan 1. Kecepatan Fluida... (2.1) Dimana : v = kecepatan fluida (m/s) Q = debit fluida (m 3 /s) A = luas penampang pipa (m) 2. Head Pompa ( ) ( )... (2.2) Dimana : H t = head loss total pompa (m) v d = kecepatan fluida di saluran tekan (m/s) v s = kecepatan fluida di saluran isap (m/s) P d = tekanan di saluran tekan (N/m 2 ) P s = tekanan di saluran isap (N/m 2 ) 20

22 Z d = jarak pusat impeler pompa ke alat ukur pada saluran tekan (m) Z s = jarak pusat impeler pompa ke alat ukur pada saluran isap (m) = massa jenis fluida (kg/m 3 ) g = gravitasi (9,81 m/s 2 ) 3. Daya Hidrolisis... (2.3) Dimana : P h = daya hidrolisis (watt) = massa jenis fluida (kg/m 3 ) g = gravitasi (9,81 m/s 2 ) Q = debit fluida (m 3 /s) H = head pompa (m) 4. Daya Poros Daya poros adalah daya yang diperlukan untuk menggerakkan sebuah pompa atau sering disebut (Break House Power) BHP. (careca F., dkk., 2011). Daya poros ditunjukkan pada ditunjukkan pada persamaan dibawah ini :... (2.4) Dimana : BHP = daya poros (watt) n T = putaran motor (rpm) = torsi (Nm) Berdasarkan Applied Industrial Technology, persamaan untuk Torsi adalah sebagai berikut :... (2.5) Dimana : 21

23 T = torsi (lbs in) Q = debit fluida (GPM) P = tekanan (Psi) n = putaran mesin (rpm) 5. Daya Listrik/Motor Adalah besarnya daya yang dihasilkan oleh motor yang dipakai dalam menggerakkan pompa, yang dapat dirumuskan dengan :... (2.6) Dimana : P motor = daya listrik/motor (watt) V I = besar tegangan yang dipakai oleh motor listrik (volt) = besar arus yang dipakai oleh motor listrik (ampere) 6. Efisiensi Motor dan Pompa Efisiensi motor :... (2.7) Dimana : BHP = daya poros (watt) P motor = daya listrik/motor (watt) Efisiensi pompa :... (2.8) Dimana : P h = daya hidrolisis (watt) BHP = daya poros (watt) 22

24 7. Perhitungan NPSH yang tersedia (NPSH a )... (2.9) Dimana : H sv = NPSH a (m) P a = tekanan pada permuakaan fluida (kgf/m 2 ) P v = tekanan uap jenuh (kgf/m 2 ) = berat jenis zat cair (kgf/m 3 ) h s = head isap statis (m) h ls = kerugian head dalam pipa isap (m) 8. Perhitungan NPSH yang diperlukan (NPSH r ) a. Kecepatan spesifik... (2.10) Dimana : n = putaran dari impeler pompa (rpm) Q = debit fluida (m 3 /s) H = head pompa (m)... (2.11) Dimana : = koefisien kavitasi thoma b. Kecepatan spesifik hisap Kecepatan spesifik sisi hisap (S) dapat juga digunakan sebagai pengganti koefisien kavitasi Thoma dalam menghitung NPSH yang diperlukan. Nilai kecepatan spesifik diasumsikan 1200, berdasarkan Sularso Hubungannya dapat dilihat pada persamaan di bawah ini :... (2.12) 23

25 ( ) Dimana : n = putaran dari impeler pompa (rpm) Q = debit fluida (m 3 /s) S = kecepatan spesifik sisi hisap (m/s) BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM 3.1 Deskripsi Alat Praktikum 24

26 Gambar 3.1 Instalasi Pengujian Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebuah instalasi pompa sentrifugal yang dirancang khusus telah mengalami kavitasi. Tedapat 2 katup pada instalasi pompa ini yaitu katup awal pada pipa isap yang berfungsi sebagai 25

27 bukaan untuk fluida masuk ke dalam pompa sentrifugal dan katup akhir pada pipa tekan berfungsi untuk mengeluarkan fluida. Katup awal dapat diatur sedemikian rupa untuk mengetahui debit, kecepatan dan tekanan yang nantinya digunakan sebagai data untuk mengetahui nilai besaran dari proses kavitasi yang terjadi pada pompa sentrifugal. Pada instalasi pompa ini juga terdapat 4 buah lubang yang digunakan untuk mengatur tekanan. 3.2 Alat dan Bahan Berikut alat dan bahan yang digunakan pada saat Praktikum Fenomena Dasar Mesin pada pompa sentrifugal. 1. Pompa Sentrifugal merek Shimizu tipe PS 130-Bit dengan spesifikasi : Daya motor Daya hisap : 125 watt : 9 meter Daya dorong : 31 meter Kapasitas Total Head Pipa Tegangan : 35 Liter/menit : 40 meter : 1 inch : 220 Volt, 50 Hz 2. Bak penampungan 3. Manometer vakum dan kompound 4. Katup isap 5. Katup tekan 6. Rotameter air 7. Pipa transparan 8. Pipa PVC 9. Stopwatch 26

28 3.3 Prosedur Percobaan Persiapan 1. Menyiapkan instalasi percobaan. 2. Memeriksa persediaan air di reservoir dan memastikan keadaannya layak untuk percobaan. 3. Memeriksa katup-katup dapat dibuka dan ditutup sempurna. 4. Memeriksa kabel-kabel daya pompa. 5. Menjalankan mesin pompa sentrifugal Percobaan a. Buka katup keran mulai dari 360. b. Hitung debit air dengan memperhatikan volume air pada wadah penampung dan gunakan stopwatch untuk mengukur waktu. c. Lakukan pengulangan sebanyak 3 kali. d. Ukur tekanan air pada lubang yang terdapat pada posisi P1, P2, P3 dan P4 dengan menggunakan Manometer. e. Pada saat mengukur tekanan pada posisi P1, lubang pada posisi P2, P3 dan P4 ditutup. Begitu pula pada saat mengukur tekanan pada posisi P2, maka pada lubang posisi P1, P3 dan P4 ditutup dan seterusnya. f. Catat nilai tekanan pada Manometer sebanyak 3 kali di setiap posisi P1, P2, P3 dan P4. g. Ukur jarak antara P1, P2, P3 dan P4 terhadap permukaan fluida. h. Ukur kecepatan putaran mesin pompa menggunakan Tachometer. i. Kemudian lanjutkan percobaan ini dengan pembukaan keran 324, 288, 252, 216, 180, 144, 108, 72, 36. j. Kemudian susun data percobaan. 27

29 3.2.3 Akhir Percobaan 1. Mematikan pompa. 2. Mengatur katup ke posisi tutup. 3. Membersihkan semua peralatan yang digunakan. 4. Mengembalikan semua peralatan ke tempatnya dalam keadaan baik seperti semula. 28