Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW), Surabaya, 05 Agustus 2017, ISSN 2301-6752 STUDI EKSPERIMEN SISTEM SIPHON PADA POMPA DENGAN VARIASI KETINGGIAN PIPA UNTUK MENGETAHUI DEBIT DAN EFISIENSI POMPA Subkhan Kholiqi 1, Setyo Nugroho 2, Achmad Bahrul Ulum 3. Program Studi D4 Sistem Pembangkit Energi, PENS, Surabaya Departemen Teknik Mekanika dan Energi, PENS, Surabaya Email : Subkhan_61@yahoo.com Abstrak Pompa merupakan sebuah alat yang digunakan sebagai pemindah fluida dari satu tempat ke tempat lain. melalui media pipa dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara kontinu. Untuk meningkatkan performa dan efisiensi pompa terdapat beberapa tahap dan cara, salah satunya adalah dengan melakukan analisa pada debit, untuk pengaturan pada debit dapat dilakukan dengan beberapa cara yakni, dengan membuat instalasi sistem siphon, pengaturan pada valve, serta melakukan variasi ketinggian pipa. Maka pembuatan modul sistem siphon ini merupakan salah satu langkah yang tepat untuk mengetahui unjuk kerja pompa, khususnya pada nilai debit dan efisiensi. Dengan menggunakan prinsip perbedaan ketinggian antara sisi inlet dengan sisi oulet. Variasi ketinggian pipa adalah metode yang di pilih dalam melakukan penelitian tersebut. Hasil yang diharapkan dalam penelitian ini mampu mengetahui efisiensi dan debit pada pompa. Berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan dari variasi ketinggian pipa siphon diketahui bahwa nilai debit yang dihasilkan akan turun seiring dengan bertambahnya ketinggian pipa tersebut dengan debit maksimal sebesar 18 LPM dan minimal sebesar 4.5 LPM. Dan dari hasil perhitungan yang telah dilakukan diketahui bahwa nilai efisiensi pompa akan naik seiring dengan bertambahnya ketinggian pipa siphon. Nilai efisiensi tertinggi dari pompa tersebut bernilai 55.17 % pada ketinggian 2 meter, dan nilai efisiensi terendah bernilai 21.46 % pada ketinggian 1 meter. Kata kunci: Pompa, Sistem siphon, debit, efisiensi 1. Pendahuluan Pompa adalah alat yang di gunakan sebagai pemindah (fluida) dari satu tempat ke tempat lain. melalui media pipa dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara kontinu. prinsip kerjanya yaitu dengan cara memberikan tekanan pada fluida yang didapat dari putaran poros motor listik terhadap impeller. Di jaman yang modern ini, pompa adalah suatu alat yang sangatlah penting bagi kehidupan manusia. Pompa memiliki peranan yang sangat penting bagi kebutuhan rumah tangga maupun industry. Pompa memiliki peranan yang sangat penting untuk berbagai industri misalnya industri air minum, minyak, petrokimia, pusat tenaga listrik dan sebagainya. Menurut hasil survei yang dilakukan oleh Sulzer Pump di Inggris, pompa sentrifugal melibatkan lebih dari 70% pasar pompa baru dengan total financial 16 miliar Swiss Franc [1]. 59
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW) Surabaya, 5 Agustus 2017, ISSN 2301-6752 Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah sistem siphon dan variasi ketinggian pipa. Sistem siphon merupakan jenis sistem perpipaan yang di aplikasikan pada pompa untuk memindahkan air dari satu tempat ke tempat lain melalui satu ketinggian tertentu, dimana pipa tersebut diletakan sedemikian rupa mengikuti kontur muka tanah bukit dengan ketinggian tertentu. Jaringan pipa siphon ini dipakai untuk memenuhi kebutuhan lahan-lahan pertanian, penyediaan air minum penduduk dan peternakan [2]. Selain dengan melakukan cara cara diatas, penyusunan sistem perpipaan juga merupakan faktor penentu efisiensi pompa, seringkali terdapat sistem instalasi pompa yang kurang tepat, sehingga mengakibatkan performa pompa tidak maksimal. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruh sistem siphon yang terintegrasi pada pompa terhadap nilai debit dan efisiensi. Dalam melakukan penelitian ini akan di berikan tiga variasi ketinggian pipa yaitu ketinggian 1 m, 1,5 m, dan 2 m, yang bertujuan untuk membandingan hasil yang diperoleh. 2. Metodologi Metodologi penelitian yang digunakan dalam melakukan penelitian ini adalah dengan membuat rancang bangunnya dalam skala lab. Jaringan pipa sistem siphon ini menggunakan jenis pipa AW. Sesuai standar JIS (Japanese Industrial Standard) pipa dibagi menjadi tiga jenis, yakni AW, D, dan C. Untuk aliran yang bertekanan tinggi atau untuk ketahanan maka dipilih jenis AW karena paling tebal [3]. Sistem siphon ini terintegrasi dengan ball valve, alat ukur berupa (pressure gauge, flowmeter, torsi meter), dan pompa air. Untuk memperoleh data yang bervariasi dan digunakan untuk pembanding, ketinggian pipa ini di variasikan menjadi tiga yaitu ketinggian 1 m, 1.5 m, dan 2m. berikut ini adalah desain rancangan yang di telah dibuat. Gambar 1. Rancangan sistem siphon Keterangan gambar : 1. V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7 = valve 60
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW), Surabaya, 05 Agustus 2017, ISSN 2301-6752 2. FMS = flowmeter suction 3. PGS = pressure gauge suction 4. PGD = pressure gauge discharge 5. FMD = flowmeter discharge Data yang di ambil saat melakukan pengujian pada setiap ketinggian pipanya ialah pressure suction, pressure discharge, debit, rpm, dan torsi. Setelah data yang diinginkan telah diperoleh, Kemudian data tersebut akan dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai efisiensi pompa. untuk menghitung nilai efisiensi pompa ialah membandingan nilai daya hidrolis dengan daya mekanik pompa. Daya hidrolis merupakan sebuah daya yang digunakan untuk mengalirkan sejumlah fluida. Dan daya mekanik merupakan daya yang digunakan untuk memutar poros pompa air. Persamaan ini dapat dituliskan sebagai berikut : Dimana : η = efisiensi (%) WHP = water horse power BHP = brake horse power 3. Hasil dan Pembahasan Berikut ini beberapa hasil pengujian dan perhitungan sistem siphon pada pompa. Sehingga kemudian diperoleh data yang di tabelkan sebagai berikut: a. Ketinggian pipa 1 meter Berikut ini adalah hasil pengukuran debit dan perhitungan efisiensi pada ketinggian 1 meter yang di tunjukkan dalam bentuk tabel. Bukaan Debit WHP BHP η Valve (LPM) (%) 1 5 13.03 60.74 21.46 2 13 22.18 64.31 34.49 3 16.5 24.44 61.33 39.85 4 17.5 19.42 63.72 30.49 5 18 19.83 62.53 31.71 Tabel 1. Hasil pengujian ketinggian 1 meter b. Ketinggian pipa 1.5 meter Berikut ini adalah hasil pengukuran debit dan perhitungan efisiensi pada ketinggian 1.5 meter yang di tunjukkan dalam bentuk tabel. Bukaan Valve Debit (LPM) WHP BHP η (%) 1 5 13.58 61.93 21.92 2 12.5 22.18 64.31 38.12 3 16.5 24.44 67.89 45.04 4 17.5 19.42 71.46 30.54 5 18 19.83 65.50 34.07 Table 2. Hasil pengujian ketinggian 1.5 meter c. Ketinggian 2 meter Berikut ini adalah hasil pengukuran debit dan perhitungan efisiensi pada ketinggian 2 meter yang di tunjukkan dalam bentuk tabel. Bukaan Valve Debit (LPM) WHP BHP η (%) 1 4.5 12.54 65.50 19.15 2 12.5 25.85 61.93 41.74 3 16.5 33.51 60.74 55.17 4 17 23.22 63.12 36.79 5 17.5 23.79 53.59 44.38 Tabel 3. Hasil pengujian ketinggian 2 meter Untuk memudahkan dalam melakukan Analisa dan pembahasan maka data yang telah di tabelkan tersebut akan di plot grafik sebagai berikut : 61
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW) Surabaya, 5 Agustus 2017, ISSN 2301-6752 Grafik 1. Pengaruh debit terhadap head (ketinggian) Berdasarkan grafik di atas dapat dilihat bahwa semakin tinggi head (ketinggian) pipa maka debit yang dihasilkan akan semakin kecil seiring dengan bertambahnya ketinggian pipa. Dari kasus tersebut dapat diketahui bahwa ketinggian pipa dan beda tekanan sangatah berpengaruh terhadap besar kecilnya debit yang dihasilkan. Dari hasil penelitian sebelumnya di jelaskan bahwa dengan diameter pipa yang besar, ketinggian pipa rendah, dan beda tekanan pada kedua ujung pipa yang besar, maka dihasilkan debit air keluaran yang semakin besar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa, semakin besar beda tekanan pada kedua ujung pipa, maka semakin besar pula debit air keluaran yang dihasilkan dan semakin tinggi pipa, maka debit air keluaran yang dihasilkan semakin kecil[4]. Namun tidak hanya beda tekanan dan ketinggian pipa saja yang memepengaruhi debit, tapi penggunaan diameter pipa dan jenis pompa juga dapat mempengarui besar kecilnya nilai debit. Grafik 2. Pengaruh bukaan valve terhadap efisiensi Berdasarkan grafik hubungan pengaruh bukaan valve terhadap efisiensi di atas dapat dilihat bahwa nilai efisiensi tertinggi berada pada ketinggian maksimal yaitu 2 meter dengan efisiensi sebesar 55.17 % dan efisiensi terendah pada ketinggian 1 meter sebesar 21,46 %. Sehingga dapat di simpulkan bahwa seiring dengan bertambahnya ketinggian pipa siphon maka tinggi jatuh air juga akan semakin tinggi, Karena dalam pengujian sistem siphon ini hanya membutuhkan tekanan awal yang besar untuk mendorong air hingga ke titik puncak pipa saja, selanjutnya ketika air telah melewati titik puncak tersebut tekanan akan rendah dan air mengalir turun dengan sendirinya karena terjadi gaya gravitasi dan kohesi. Karena kohesi merupakan gaya tarik menarik antar molekul sejenis (kohesi) [5]. Sehingga dapat meringankan kinerja pompa. Yang mengakibatkan efisiensi pompa akan naik. 62
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW), Surabaya, 05 Agustus 2017, ISSN 2301-6752 4. Kesimpulan Dari hasil penelitian dan perhitungan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Debit menurun seiring dengan bertambahnya keitnggian pipa hal tersebut dapat di akibatkan Karena beberapa factor yakni diameter pipa, ketinggian pipa yang sangat tinggi, dan banyaknya sambungan / fitting pipa dan belokan yang banyak mengakibatkan kerugian aliran yang besar (head loss) sehingga debit menurun. Namun ada juga penyebab lain menurunnya debit yaitu Karena adanya kavitasi. Dimana kavitasi adalah suatu gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya turun (pressure drop) sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Sehingga air akan menguap dan membentuk gelembung gelembung. 2. Efisiensi pompa akan naik seiring dengan bertambahnya ketinggian pipa siphon. 3. Nilai debit yang di hasilkan berada pada range nilai 4.5 LPM hingga 18 LPM. 4. Nilai efisiensi pompa berada pada range nilai 21.46 % sampai 55.17 %. 5. Daftar Pustaka 1. Anta, Felly And Widodo, Achmad., Dr., St,Mt And Fajar Tk, Dipl Ing Berkah., Dr.Ir. (2013) Deteksi Kavitasi Pompa Sentrifugal Dengan Analisis Sinyal Getaran. Undergraduate Thesis, Mechanical Engineering Department, Faculty Engineering Of Diponegoro University. 2. Herlan, Dedeng., Ir., Msi. (2011) ANALISIS UNJUK KERJA JARINGAN PIPA SIPHON.Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah Jakarta. 3. Proyek Sipil, https://proyeksipil.blogspot.co. id/2012/12/jenis-dan-ukuranpipa-pvc-yang-sering.html 4. Muhammad hatta, 2010, Pengaruh Beda Tekanan dan Ketinggian Pipa Terhadap Debit Air Yang Dihasilkan Berdasarkan Hukum Poiseuille, Universitas Negeri Jember 5. Wawan Herdianto, cerdas bersama fisika, https://wawanfisika.wordpress. com/2010/09/30/kohesi-danadhesi 6. Khaerul Amri Ardhelas., 2012., Pengaruh Aliran Dua Fase Crude Oil - Water Pada Performansi Pompa Sentrifugal Yang Didesain Untuk Aliran Satu Fase., Semarang., Universitas Diponegoro, Fakultas Teknik Mesin. 63
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Prasarana Wilayah X (ATPW) Surabaya, 5 Agustus 2017, ISSN 2301-6752 Halaman ini sengaja dikosongkan 64