PERENCANAAN POMPA SENTRIFUGAL UNTUK IRIGASI PERTANIAN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PERENCANAAN POMPA SENTRIFUGAL UNTUK IRIGASI PERTANIAN Tugas Akhir ini disusun Guna Memenuhi Sebagian Syarat Memperoleh Derajat Sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun : TRIWIBOWO D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA AGUSTUS 2011

2 PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul : Perencanaan Pompa Sentrifugal Untuk Irigasi Pertanian yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari Tugas Akhir yang sudah dipublikasikan dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya. Surakarta, Agustus 2011 Yang menyatakan, Tri Wibowo ii

3 HALAMAN PERSETUJUAN Tugas akhir berjudul Perencanaan Pompa Sentrifugal Untuk Irigasi Pertanian telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan Oleh : Nama : Tri Wibowo NIM : D Disetujui pada : Hari : Tanggal : Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping (Ir. Subroto., MT) (Ir. Sunardi Wiyono, MT) iii

4 HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul : PERENCANAAN POMPA SENTRIFUGAL UNTUK IRIGASI PERTANIAN, telah diuji dan dipertahankan di hadapan Dewan Penguji Tugas Akhir Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pada : Diipersiapkan oleh : Nama : Tri Wibowo NIM : D Disahkan pada : Hari : Tanggal : Tim Penguji Ketua Ir. Subroto., MT (..) Anggota 1 Ir. Sunardi Wiyono., MT (..) Anggota 2 Ir. Sartono Putro., MT (..) Mengetahui Dekan Ketua Jurusan ( Ir. Agus Riyanto. SR., MT) (Ir. Sartono Putro, MT) iv

5 v

6 MOTTO 1. Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya (QS. Al Baqoroh : 286) 2. Dan janganlah memalingkan mukamu dari manusia (karena sombong) dan janganlah berjalan dimuka bumi dengan angkuh. Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang-orang yang sombong lagi membanggakan diri. (QS. Luqman:l8) 3. Jadikanlah sabar dan sholat sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang sabar. ( Q.S. Al-Baqaroh: 153) 4. Sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap. (Q.S. Alam Nasyrah: 6-8) 5. Keberhasilan tidak datang begitu saja tanpa suatu usaha, sedangkan usaha belum tentu akan membuahkan hasil tanpa diiringi do a. ( Tri Wibowo ) vi

7 HALAMAN PERSEMBAHAN Kupersembahkan pada: 1. Bapak dan Ibu yang telah membesarkanku dengan penuh rasa kasih sayang serta memberi dukungan baik material maupun spiritual. 2. Istriku dan anakku yang telah motivasi dalam mengerjakan segala urusan sehingga terselesainnya tugas akhir ini. 3. Kakak-kakakku dan teman-teman yang telah membantu dalam pembuatan laporan tugas akhir ini. 4.. Teman-teman senasib dan seperjuangan vii

8 KATA PENGANTAR Syukur Almahdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul Perencanaan Pompa Sentrifugal Untuk Irigasi Pertanian dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Sartono Putro., MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. Subroto, MT, selaku pembimbing satu atas segala bimbingan serta petunjuknya sehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT selaku pembimbing kedua yang banyak membantu segala kesulitan dalam pengambilan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Wijiyanto. ST., M.Eng Sc yang telah memotivasi dan semangat sehingga saya dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. 5. Segenap dosen dan Staf Karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 6. Keluarga dan Rekan-rekan seperjuangan Teknik Mesin, Angkatan 1991 Universitas Muhammadiyah Surakarta. Akhirnya ucapan terima kasih saya sampaikan semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan disini atas segala bantuan dan dorongan hingga dapat viii

9 teselesainya Tugas Akhir ini. Semoga Laporan Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin. Surakarta, Agustus 2011 Tri Wibowo ix

10 RINGKASAN Pompa adalah alat yang mengubah energi mekanis dari putaran poros menjadi energi fluida. Dalam desainnya, pompa terus mengalami perkembangan sesuai dengan kebutuhan. bertujuan untuk merencanakan pompa sentrifugal untuk irigasi pertanian dengan debit, ukuran, tekanan, dan ketinggian yang sesuai dengan kondisi suatu daerah. Pompa sentrifugal adalah pompa dimana energi mekanis diubah menjadi energi hidrolis, dengan cara memberikan gaya sentrifugal pada fluida yang dipindahkannya. Gaya sentrifugal ini ditimbulkan oleh sejumlah sudu yang ada dalam rumah pompa yang terpasang pada poros pemutar. Rumah pompa yang berbentuk seperti rumah siput ini berguna mengubah dynamic head menjadi static head. Cairan masuk melalui saluran pemasukan dan melalui impeller kemudian masuk ke volute chamber, baru menuju keluar. Pompa sentrifugal normal apabila pada permulaan start ruangan antara impeller dalam rumah pompa diisi dengan fluida terlebih dahulu dimana fluida tersebut berguna menimbuikan gaya sentrifugal. Apabila gaya sentrifugal cukup besar untuk mengatasi gaya tekan pada discharge line bagian tekan, maka fluida akan keluar. Perencanaan pompa sentrifugal didapatkan : (1) Kpasitas pompa (Q)= 0,25 m 3 /det, (2) Head pompa (H) = 30 m, (3) Jenis pompa = Single stage and double suction (4) Putaran pompa (n) = 1470 rpm, (5) Daya pompa (P) = 83,37 kw. Dalam penempatan pompa hendaknya sesuai dengan ketentuan yakni 2 m dari permukaan air yang diisap, hal tersebut untuk mendapatkan kapasitas pompa yang diharapkan dan untuk mencegah kavitasi. Kata kunci : Fluida, Design, Pompa, Irigasi x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... ii HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... SOAL TUGAS... MOTTO... HALAMAN PERSEMBAHAN... iii iv v vi vii KATA PENGANTAR... viii RINGKASAN... DAFTAR ISI x xi DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR GAMBAR... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Alasan Penulisan Tujuan Penulisan Sistematika Penulisan... 2 BAB II TEORI DASAR POMPA 2.1. Pompa Klasifikasi Pompa Pompa Sentrifugal... 9 xi

12 2.4. Bagian-bagian Pompa Sentrifugal Azas Pompa Sentrifugal Dasar Teori Pompa BAB III DATA-DATA POMPA 3.1. Kapasitas Pompa Head Pompa Kecepatan Spesifik Rendement Pompa Daya Pompa BAB IV PERHITUNGAN IMPELLER 4.1. Ukuran Utama Impeller Perhitungan Dimensi Impeller Diagram Segitiga Kecepatan Perencanaan Sudu Wearing Ring Bahan Impeller Kekuatan Impeller Gaya Axial Berat Impeller BAB V RUMAH POMPA 5.1. Jenis Rumah Pompa Perhitungan Rumah Valute BAB VI POROS DAN PASAK xii

13 6.1. Perhitungan Poros Perhitungan Beban pada Poros Tinjauan Poros Terhadap Momen dan Lendutan Tegangan Geser Maksimum Tinjauan Terhadap Defleksi Puntir Putaran Kritis Poros Perhitungan Pasak BAB VII BANTALAN DAN KOPLING 7.1 Perhitungan Bantalan Perhitungan Kopling BAB VIII KAVITASI DAN WATER HAMMER 8.1. Kavitasi Water Hammer BAB IX PEMAKAIAN POMPA 9.1 Instalasi Pengoperasian KESIMPULAN DAN SARAN PENUTUP DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Jari-jari kelengkungan sudu (p) pada jari-jari tertentu dari 59 impeller... Tabel 4.2 Lebar laluan sudu pada setiap jari-jari tertentu Tabel 4.3 Harga gaya sentrifugal pada setiap jari-jari tertentu (F) Tabel 4.4 Tegangan tangensial (σ t ) dan tegangan radial pada dinding 70 muka... Tabel 4.5 Tegangan tangensial (σ r ) dan tegangan radial pada dinding 70 belakang.... Tabel 5.1 Jari-jari rumah volute (r v ) dengan berbagai sudut sentral (ϕ).. 82 Tabel 5.2 Jari-jari rumah pompa dengan memperhatikan harga C=l dan C v 84 Tabel 6.1 Ukuran kopling Tabel 6.2 Beban dan Lendutan pada poros. 101 xiv

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penampang pompa sentrifugal satu tingkat isapan ganda Gambar 2.2 Impeller Gambar 2.3 Paking dan Gland Paking Gambar 2.4 Diagram segitiga kecepatan masuk dan keluar Gambar 3.1 Instalasi Pompa Gambar 4.1 Impeller jenis normal speed radial flow double suction. 37 Gambar 4.2 Grafik koefisien K cm i, K cm 2 dan Ns Gambar 4.3 Segitiga kecepatan masuk yang dihubungkan dengan 46 sudut serang(δ 1 )... Gambar 4.4 Grafik hubungan antara n s, Q dan Φ 47 Gambar 4.5 Grafik hubungan jumlah sudu (z), (β 1 +β 2 ), D 2 /D i 50 Gambar 4.6 Sudu pada sisi masuk Gambar 4.7 Diagram segitiga kecepatan masuk Gambar 4.8 Diagram segitiga kecepatan keluar Gambar 4.9 Grafik hubungan antara jari-jari impeller ( R ) dengan kecepatan relatif ( W) tebal sudu (S), β dan kecepatan meridional (Cm) Gambar 4.10 Lebar laluan sudu pada setiap jari-jari tertentu Gambar 4.11 Desain sudu impeller Gambar 4.12 Gaya aksial yang terjadi Gambar 4.13 Wearing ring Gambar 5.1 Bentuk penampang rumah volute yang umum Gambar 5.2 Bentuk rumah pompa volute (volute casing) xv

16 Gambar 5.3 Grafik hubungan C thr dengan kecepatan spesifik (Ns)... U 2 77 Gambar 5.4 Grafik Anderson A A thr II versus kecepatan spesifik (Ns) Gambar 5.5 Perbandingan b 2 dan b Gambar 5.6 Penampang rumah Volute Gambar 5.7 Volute casing Gambar 6.1 Poros Gambar 6.2 Selongsong poros Gambar 6.3 Kopling flens Gambar 6.4 Gaya-gaya yang terjadi pada poros Gambar 6.5 Diagram SFD dan BMD Gambar 6.6 Pembebanan pada poros Gambar 7.1 Deep groove ball bearing satu baris Gambar 7.2 Kopling flens Gambar 8.1 NPSH Gambar 8.2 Grafik hubungan antara konstanta kavitasi (σ) dengan n s Gambar 9.1 Tata letak pompa xvi