TUGAS AKHIR Perencanaan Pompa Submersible yang Mempunyai Kapasitas 30 Liter per Detik, Head 48m dan Putaran 2900rpm, Penggerak Motor Listrik Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun : DARSONO NIM : D 200 060 059 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA Desember 2011
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : Perencanaan Pompa Submersible yang Mempunyai Kapasitas 30 Liter per Detik, Head 48M, dan Putaran 2900 Rpm Penggerak Motor Listrik Yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi 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, Desember 2011 Yang menyatakan, Darsono ii
HALAMAN PERSETUJUAN Telah diterima dan disetujui oleh pembimbing untuk diajukan kepada Dewan Penguji Tugas Akhir, dengan judul Perencanaan Pompa Submersible yang Mempunyai Kapasitas 30 Liter per Detik, Head 48M, dan Putaran 2900 Rpm Penggerak Motor Listrik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh: Nama : Darsono N I M : D 200 060 059 Disetujui pada: Hari Tanggal : :... Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Ir. Sunardi Wiyono, MT Ir. Tri Tjahjono, MT iii
HALAMAN PENGESAHAN Telah diuji dan dipertahankan dihadapan Dewan Penguji Tugas Akhir, dengan judul Perencanaan Pompa Submersible yang Mempunyai Kapasitas 30 Liter per Detik, Head 48M, dan Putaran 2900 Rpm Penggerak Motor Listrik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan oleh: Nama : Darsono N I M : D 200 060 059 Disetujui pada: Hari : Tanggal :... Tim Penguji: Ketua : Ir. Sunardi Wiyono, MT. ( ) Anggota 1 : Ir. Tri Tjahjono, MT. (...) Anggota 2 : Amin Sulistyanto, ST. (...) Dekan Fakultas Teknik Kepala Jurusan Teknik Mesin Ir. Agus Riyanto, MT Ir. Sartono Putro, MT iv
v
MOTTO - Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan - Potonglah waktumu untuk hal yang bermanfaat sebelum kamu dipotong oleh waktu vi
ABSTRAKSI Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan fluida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi. Daya dari motor digunakan untuk memutar impeller, karena perputaran impeller tersebut menyebabkan gaya sentrifugal sehingga zat cair mengalir dari bagian tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu dan diarahkan oleh diffuser ke impeller selanjutnya. Dalam melakukan perencanaan pompa harus mengetahui tahapantahapan dalam perencanaan. Tahapan yang pertama yaitu menentukan datadata perencanaan, seperti kapasitas pompa, head statis, putaran dan instalasi pompa. Tahapan selanjutnya menentukan daya poros, merencanakan impeller, merencanakan diffuser, dan merencanakan perlengkapan pompa seperti merencanakan kopling, poros, bantalan, dan pasak. Setelah melakukan perhitungan maka akan didapat ukuran-ukuran komponen pompa seperti: Diameter impeller, lebar sudu, diameter poros, ukuran kopling, ukuran bantalan, serta ukuran pasak impeller. Kata kunci : pompa, impeller, diffuser, head, dan kapasitas. vii
PERSEMBAHAN - Bapak dan Ibunda tercinta yang telah membesarkan, mendidik dan mendo akan anakmu hingga seperti sekarang ini - Saudara-saudara kandungku yang telah sabar memberi motivasi dan do a hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini - Saudara-saudara mahasiswa Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan dorongan dan fasilitasnya hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini viii
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr.Wb. Dengan mengucap segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah dan inayah-nya, sehingga terselesainya Tugas Akhir ini, sholawat dan salam semoga selalu dilimpahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, beserta keluarga dan sahabat-sahabatnya, Amien Menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih ada kekurangannya. Saran-saran atau kritik yang bersifat membangun guna penyempurnaan Tugas Akhir ini, dan tidak lupa dalam kesempatan ini mengucapkan terima kasih atas bantuan dan dukungan, kepada: 1. Bapak Ir. Agus Riyanto SR, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta 3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT., selaku Pembimbing Utama dan sebagai Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Tri Tjahjono, MT., selaku Pembimbing Pendamping yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Bapak dan Ibu tercinta, dan saudara-sarudaraku yang telah memberikan dorongan semangat dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 6. Segenap dosen dan Civitas Academica Universitas Muhammadiyah Surakarta. 7. Semua pihak yang telah membantu dan tidak mungkin disebutkan satu persatu Dan pada akhirnya, mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan-kesalahan penulisan Tugas Akhir ini. ix
Harapan semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca dan pihak-pihak yang memerlukan. Wassalamu alaikum Wr.Wb Surakarta, Desember 2011 DARSONO x
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... PERTANYAAN KEASLIAN SKRIPSI... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... HALAMAN SOAL... HALAMAN MOTTO... ABSTRAKSI... PERSEMBAHAN... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v vi vi vii viii xi xv xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Pandangan Umum Pompa... 1 1.2. Pompa submersible... 2 1.2.1. Latar Belakang Pompa Submersible... 2 1.2.2. Cara kerja pompa submersible... 3 1.2.3. bagian-bagian utama pompa submersible... 4 1.3. Batasan masalah... 5 1.4. Sistematika penulisan... 5 BAB II DASAR TEORI 2.1. Aliran fluida... 8 2.1.1. Angka Reynolds... 8 2.2.2. Persamaan kontinuitas... 9 2.2. Tinggi tekan... 10 xi
2.2.1. Teorema Bernoulli... 10 2.2.2. Head total pompa... 11 2.2.3. Kurva Head kapasitas pompa dan sistem... 14 2.2.4. Kecepatan spesifik... 15 2.5. Diagram kecepatan... 16 BAB III PENENTUAN HEAD DAN KECEPATAN SPESIFIK POMPA 3.1. Kapasitas pompa... 17 3.2. Penentuan head total pompa... 17 3.3. Kecepatan spesifik... 22 3.4. Daya rencana... 23 3.4.1. Daya air (Pw)... 23 3.4.2. Daya poros (Psh)... 24 3.5.3. Daya nominal penggerak mula (Pm)... 24 BAB IV IMPELLER 4.1. Bahan impeller... 26 4.2. Ukuran utama impeller... 26 4.2.1. Perhitungan diameter leher poros... 27 4.2.2. Diameter masuk impeller (Ds)... 30 4.2.3. Diameter sisi masuk impeller (D )... 1 31 4.2.4. Diameter luar impeller (D )... 2 33 4.2.5. Diagram kecepatan masuk... 37 4.3. Diagram kecepatan keluar... 38 4.4. Perencanaan sudu... 40 4.5. Tinjauan kekuatan impeller... 43 4.5.1. Gaya geser aksial (Fa)... 43 4.5.2. Tegangan radial (R)... 45 xii
4.6. Berat impeller... 48 4.7. Kerugian kebocoran... 51 BAB V DIFFUSER 5.1. Ukuran-ukuran utama diffuser... 55 5.1.1. Sudu bagian masuk... 55 5.1.2. Sudu bagian keluar... 59 BAB VI PERLENGKAPAN POMPA 6.1. Kopling... 63 6.1.1. Ukuran kopling... 63 6.1.2. Kekuatan kopling flens... 64 6.1.3. Kekuatan baut kopling... 65 6.1.4. Perhitungan pasak pada kopling... 66 6.1.5. Berat kopling... 68 6.2. Bantalan... 70 6.3. Poros... 77 6.3.1. Kontruksi poros... 77 6.3.1. Perhitungan defleksi puntiran... 77 BAB VII INSTALASI POMPA 7.1. Tata letak pompa... 79 7.2. Pemipaan... 83 7.2.1. Pipa isap... 83 7.2.2. Pipa keluar... 83 7.3. Pondasi... 84 xiii
BAB VIII PENUTUP 8.1. Kesimpulan... 85 8.2. data-data hasil perhitungan di bab sebelumnya adalah sebagai berikut... 85 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1. Pompa bawah air... 3 Gambar. 2.1. Head total pompa... 12 Gambar. 2.2. Kurva Head - Kapasitas Dari pompa dan Sistem... 14 Gambar. 2.3. Diagram kecepatan masuk dan kelur impeller... 16 Gambar.3.1. n s dan bentuk impeller... 23 Gambar.4.1. Potongan melintang impeller... 26 Gambar. 4.2 Segitiga kecepatan masuk... 38 Gambar. 4.3 Segitiga kecepatan keluar... 40 Gambar. 4.4 desain sudu impeller... 42 Gambar. 5.1. Diffuser... 54 Gambar. 5.2. diffuser bagian masuk... ` 59 Gambar. 5.3 Diffuser bagian keluar... 61 Gambar. 5.4. Pelukisan sudu diffuser... 62 Gambar. 6.1. Kopling... 64 Gambar. 6.2. pasak... 66 Gambar. 6.3. Diagram benda bebas pada poros dan bantalan... 71 Gambar. 6.4. bantalan rol kerucut... 76 Gambar. 6.5. Kontruksi Poros... 77 Gambar. 7.1. Instalasi pompa... 79 Gambar. 7.2. Cara memasang pompa sumur... 81 Gambar. 7.3. Cara memasang kedap air... 83 xv
DAFTAR TABEL Halaman Tabel. 4.1. perhitungan harga Tabel. 5.1. perhitungan Harga pada impeller... pada diffuser... 41 62 Tabel. 6.1. Diameter Poros rata-rata...... 76 xvi