Tugas Akhir 1 TUGAS AKHIR KAJI ULANG UNJUK KERJA POMPA CENTRIFUGAL DENGAN VARIASI PUTARAN MOTOR DAN BUKAAN KATUP BUANG Diajukan untuk Memenuhi Syarat Mencapai Gelar Strata Satu (S-1) Disusun Oleh : Agus Wahyu Raharjo 01302 005 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009
Tugas Akhir i JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA LEMBAR PENGESAHAN Telah Diperiksa dan Disahkan, Jakarta, Oktober 2009 Menyetujui, (DR. Abdul Hamid, M.Eng) Pembimbing Utama
Tugas Akhir ii JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA LEMBAR PENGESAHAN Telah Diperiksa dan Disahkan, Jakarta, Oktober 2009 Menyetujui, (DR. Abdul Hamid, M.Eng) Pembimbing Pendamping
Tugas Akhir iii JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA LEMBAR PENGESAHAN Telah Diperiksa dan Disahkan, Jakarta, Oktober 2009 Menyetujui, (Ir. Nanang Ruhyat) Koordinator Tugas Akhir
Tugas Akhir iv LEMBAR PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan di bawah ini : NAMA : AGUS WAHYU RAHARJO NIM : 01302 005 JURUSAN : TEKNIK MESIN JUDUL TUGAS AKHIR KAJI ULANG UNJUK KERJA POMPA CENTRIFUGAL DENGAN VARIASI PUTARAN MOTOR DAN BUKAAN KATUP BUANG Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri bukan salinan atau dari orang lain. Kecuali pada bagian yang telah disebutkan sumbernya. Jakarta, Oktober 2009 Penulis Agus Wahyu Raharjo
Tugas Akhir v KATA PENGANTAR Puji dan syukur yang tak putus-putusnya dihanturkan kehadirat Allah SWT yang telah memberi kesehatan kepada penulis sehingga dapat melaksanakan dan penulisan laporan hasil tugas akhir ini. Juga shalawat dan salam disampaikan kepada junjungan Nabi Muhammad SAW, yang telah menuntun manusia dari alam yang gelap gulita ke alam ilmu pengetahuan. Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi syarat menyeleaikan strata satu (S-1) pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana. Adapun judulnya dari tugas akhir ini adalah Kaji Ulang Unjuk Kerja Pompa Centrifugal dengan variabasi Putaran dan Bukaan. Pada kesempata ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Torik Hosen, MBAT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri serta staf Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana, Jakarta. 2. Bapak DR. Abdul Hamid, M.Eng, selaku Dosen Pembimbing Utama yang telah memberikan pengarahan, petunjuk dan kepercayaan kepada penulis mulai dari awal penulisan sampai selesainya tugas akhir ini. 3. Bapak Dr. Abdul Hamid, M.Eng, selaku Dosen Pembimbing Pendamping sekaligus Ketua Jurusan Teknik Mesin yang telah banyak memberikan pengarahan dan perbaikan. 4. Bapak Ir. Nanang Ruhyat, selaku Koordinator Tugas Akhir.
Tugas Akhir vi 5. Ayahanda, Ibunda, Kakak dan Adik yang telah memberikan dorongan semangat, do a restu dan pengorbanan, baik materi maupun spritual. 6. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2002 Universitas Mercu Buana : Agus Kuncoro, Pandi Gunawan, Wili Andri, Dimas Pamungkas dan anak-anak Bengkel Mesin juga yang lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Akhir kata, sebagai manusia yang banyak kekurangannya, penulis mohon minta manfaat atas kekurangan-kekurangan dalam pengumpulan data serta penyajian dari laporan Tugas Akhir ini karena hanya Allah SWT jualah yang maha sempurna. Oleh karnea itu kritik dan saran yang sangat membangun akan diterima dengan demi perbaikan Tugas Akhir ini. Jakarta, Oktober 2009 Penulis Agus Wahyu Raharjo
Tugas Akhir vii ABSTRAK Prinsip kerja dari pompa adalah untuk memindahkan zat cair dari suatu tempat ke tempat lain dengan jalan memanfaatkan energi mekanik dari putaran poros menjadi energi tekanan pada zat cair, sehingga zat cair tersebut mengalir ketempat yang lebih tinggi. Pad atugas akhir ini penulis melakukan analisa unjuk kerja (performance) dari instalasi pompa sentrifugal yang ada di laboratorium Universitas Indonesia. Dengan berbagai variasi putaran, motor 1.200 rpm sampai 2.400 rpm dan bukaan katup buang 1/6 sampai 6/6 (penuh). Dari analisa tersebut didapat hasil sebagai berikut : - Dengan putaran 1.200 rpm dan bukaan katup 1/6 didapat efesiensi sebesar 15,3% dan bukaan katup 6/6 didapat efesiensi sebesar 32,7%. - Dengan putaran 1.600 rpm dan bukaan katup 1/6 didapat efesiensi sebesar 36,2% dan bukaan katup 6/6 didapat efesiensi sebesar 53,6%. - Dengan putaran 2.000 rpm dan bukaan katup 1/6 didapat efesiensi sebesar 34,2% dan bukaan katup 6/6 didapat efesiensi sebesar 63,1%. - Dengan putaran 2.400 rpm dan bukaan katup 1/6 didapat efesiensi sebesar 39,2% dan bukaan katup 6/6 didapat efisiensi sebesar 61,9%.
Tugas Akhir viii NOMEN KLATUR Simbol Keterangan Satuan S1 A BHP g H hp Hd Hs h a h 1 I n Q V v WHP Luas pipa Daya motor Gravitasi Head total Heat manometrik Tekanan discharge Tekanan suction Tinggi air Kerugian tekanan Kuat arus listrik motor Putaran pompa Kapasitas Tegangan listrik Motor kecepatan aliran fluida Daya fluida Bukaan katup buang Berat jenis fluida Efesiensi pompa Koefisien gesekan m 2 kw m/s 2 bar m m m m m ampere rpm m 3 /s volt m/s kw o / derajat kn/m 3 % -
Tugas Akhir ix DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Pompa Aliran Aksial... 8 Gambar 2.2 Pompa Aliran Campuran... 8 Gambar 2.3 Bagan Aliran Fluida Di Dalam Pompa Sentrifugal... 9 Gambar 2.4 Pompa Volut... 13 Gambar 2.5 Pompa Difuser... 13 Gambar 2.6 Pompa Aliran campuran Jenis Volut... 14 Gambar 2.7 Pompa Jenis Isapan Ganda... 15 Gambar 2.8 Jenis Impeller Tertutup... 16 Gambar 2.9 Jenis Impeller Terbuka... 17 Gambar 2.10 Aliran Melalui Pipa... 19 Gambar 2.11 Head Pompa... 21 Gambar 3.1 Instalasi Pengujian... 25
Tugas Akhir x DAFTAR TABEL Hal Tabel 3.1 Tabel Hasil Pengujian Pompa Sentrifugal Tunggal... 28 Tabel 5.1 Unjuk Keja Pompa Sentrifugal pada Putara 1.200 rpm... 45 Tabel 5.2 Unjuk Keja Pompa Sentrifugal pada Putara 1.600 rpm... 45 Tabel 5.3 Unjuk Keja Pompa Sentrifugal pada Putara 2.000 rpm... 46 Tabel 5.4 Unjuk Keja Pompa Sentrifugal pada Putara 2.400 rpm... 46
Tugas Akhir xi DAFTAR GRAFIK Hal Grafik 5.1 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Head Total (H) Putaran 1.200 rpm... 47 Grafik 5.2 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Fluida (WHP) Putaran 1.200 rpm... 47 Grafik 5.3 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Motor (BHP) Putaran 1.200 rpm... 48 Grafik 5.4 Hubungan Kapasitas (Q) dengan efisiensi ( p ) Putaran 1.200 rpm... 48 Grafik 5.5 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Head Total (H) Putaran 1.600 rpm... 49 Grafik 5.6 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Fluida (WHP) Putaran 1.600 rpm... 49 Grafik 5.7 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Motor (BHP) Putaran 1.600 rpm... 50 Grafik 5.8 Hubungan Kapasitas (Q) dengan efisiensi ( p ) Putaran 1.600 rpm... 50 Grafik 5.9 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Head Total (H) Putaran 2.000 rpm... 51
Tugas Akhir xii Grafik 5.10 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Fluida (WHP) Putaran 2.000 rpm... 51 Grafik 5.11 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Motor (BHP) Putaran 2.000 rpm... 52 Grafik 5.12 Hubungan Kapasitas (Q) dengan efisiensi ( p ) Putaran 2.000 rpm... 52 Grafik 5.13 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Head Total (H) Putaran 2.400 rpm... 53 Grafik 5.14 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Fluida (WHP) Putaran 2.400 rpm... 53 Grafik 5.15 Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Motor (BHP) Putaran 2.400 rpm... 54 Grafik 5.16 Hubungan Kapasitas (Q) dengan efisiensi ( p ) Putaran 2.400 rpm... 54
Tugas Akhir xiii DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERNYATAAN... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii DAFTAR NOTASI (NOMEN CLETURE)... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x DAFTAR GRAFIK... xi DAFTAR ISI... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Permasalahan... 3 1.3 Tujuan Penulisan... 3 1.4 Pembatasan Masalah... 3 1.5 Metode Penulisan... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 4
Tugas Akhir xiv BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Umum... 6 2.2 Pompa Sentrifugal... 9 2.3 Cara Kerja Pompa Sentrifugal... 10 2.4 Keuntungan dan Kerugian Pompa Sentrifugal... 11 2.5 Klasifikasi Pompa Sentrifugal... 12 2.5.1 Menurut Kapasitas Pompa... 12 2.5.2 Menurut Tekanan Pompa... 12 2.5.3menurut Jumlah Tingkat... 12 2.5.4 Menurut Konstruksinya... 13 2.5.5 Menurut Letak Poros... 14 2.5.6 Menurut Isi Masuk Impeller... 14 2.5.7 Menurut Cairan yang Dialirkan... 15 2.5.8 Menurut Kemampuan Pompa... 15 2.5.9 Menurut Penggerak Pompa... 15 2.6 Jenis Pompa Sentrifugal... 16 2.7 Persamaan Bernoulli... 18 2.8 Unjuk Kerja Pompa Sentrifugal... 18 2.8.1 Head Zat Cair... 19 2.8.2 Head Total Pompa... 20 2.8.3 Kapasitas (Q)... 22
Tugas Akhir xv 2.8.4 Daya Motor (BHP)... 22 2.8.5 Daya Fluida (WHP)... 23 2.8.6 Efesiensi Pompa ( p )... 23 2.9 Spesifikasi Alat Uji Sentrifugal... 24 2.9.1 Pompa... 24 2.9.2 Pompa Penggerak... 24 BAB III METODOLOGI PENGUJIAN 3.1 Diagram Alir... 25 3.2 Variabel / Parameter Pengujian... 26 3.3 Fasilitas Pengujian... 26 3.4 Cara Melakukan Pengujian... 27 BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Kerja Pompa Sentrifugal pada Putara Konstan 1.200 rpm... 30 4.1.1 Bukaan 1/6... 30 4.1.1.1 Head Total Pompa (H)... 30 4.1.1.2 Kapasitas (Q)... 31 4.1.1.3 Daya yang Diterima Air... 31 4.1.1.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP)... 32 4.1.1.5 Efisiensi Pompa... 32 4.1.2 Bukaan 2/6... 32 4.1.2.1 Head Total Pompa (H)... 32
Tugas Akhir xvi 4.1.2.2 Kapasitas (Q)... 33 4.1.2.3 Daya yang Diterima Air... 34 4.1.2.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP)... 35 4.1.2.5 Efisiensi Pompa... 35 4.1.3 Biukaan 3/6... 35 4.1.3.1 Head Total Pompa (H)... 35 4.1.3.2 Kapasitas (Q)... 36 4.1.3.3 Daya yang Diterima Air... 36 4.1.3.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP)... 36 4.1.3.5 Efisiensi Pompa... 37 4.1.4 Bukaan 4/6... 37 4.1.4.1 Head Total Pompa (H)... 37 4.1.4.2 Kapasitas (Q)... 38 4.1.4.3 Daya yang Diterima Air... 38 4.1.4.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP)... 39 4.1.4.5 Efisiensi Pompa... 39 4.1.5 Bukaan 5/6... 39 4.1.5.1 Head Total Pompa (H)... 39 4.1.5.2 Kapasitas (Q)... 40 4.1.5.3 Daya yang Diterima Air... 40 4.1.5.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP)... 41
Tugas Akhir xvii 4.1.5.5 Efisiensi Pompa... 41 4.1.6 Bukaan 6/6... 42 4.1.6.1 Head Total Pompa (H)... 42 4.1.6.2 Kapasitas (Q)... 43 4.1.6.3 Daya yang Diterima Air... 43 4.1.6.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP)... 43 4.1.6.5 Efisiensi Pompa... 44 BA V HASIL ANALISA PERHITUNGAN 5.1 Hasil Perhitungan... 45 5.2 Analisa Perhitungan... 45 BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan... 56 6.2 Saran... 57 DAFTAR PUSTAKA... 58 LAMPIRAN
Tugas Akhir 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Air adalah merupakan unsur yang penting bagi kelangsungan hidup umat manusia, sehingga air menjadi salah satu kebutuhan pokok manusia yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan sehari-hari. Untuk mendapatkan air tidak jarang orang harus berjalan jauh sekali yang tentunya memakan waktu dan energi yang banyak. Dengan ketergantungan tersebut, timbullah pemikiran-pemikiran untuk mengusahakan memperoleh air dengan mudah. Namun pada zaman dahulu mengalami kesukaran karena belum mengetahui caranya. Meskipun demikian pemikiran-pemikiranpun semakin meningkat sehingga mereka memperoleh air tidak hanya dari sungai namun juga memperoleh air dengan jalan pembuatan sumur. Dan pembuatan sumur ini mereka menemukan kesulitan baru yaitu bagaimana cara memindahkan air dari dalam sumuer kepermukaan. Maka untuk mengatasi masalah tersebut mereka mulai memikirkan alat pemindah air yaitu pompa sederhana yang digerakkan dengan tenaga manusia. Pemindahan air dengan peralatan sederhana ini lama kelamaan membosankan, sehingga bersamaan dengan penemuan ketel uap, maka direncanakan pompa-pompa zat cair untuk memenuhi kebutuhannya. Hal ini terus berkembang dengan penyempurnaan-penyempurnaan pompa. Dengan listrik dan motor listrik, dewasa ini pemakaian pompa zat cair sudah tidak dapat dipisahkan dari kehidupan sehari-hari, karena melihat dari kegunaan air tersebut disamping
Tugas Akhir 2 sebagai air minum juga untuk mendukung berbagai bidang, seperti bidang pertanian, industri, perikanan dan lain-lain. Melihat semakin pesatnya kemajuan dunia industri pada dewasa ini, juga menimbulkan semakin banyak masalah baru yang harus diatasi, misalnya dalam suatu pabrik yang menggunakan air relatif banyak dimana pada kondisi yang berlainan dibutuhkan kapasitas dan head yang berbeda. Maka untuk memenuhi tujuan tersebut dibutuhkan suatu cara yaitu dengan mengetahui karakteristikkarakteristik yang dimiliki oleh suatu instalasi pompa. Melatar belakangi uraian di atas, maka penulis prinsip kerja dari pompa adalah untuk memindahkan zat cair (fluida incompressible) dari suatu tempat ke tempat lain dengan jalan memanfaatkan energi mekanik dari putaran poros menjadi energi tekanan pada zat cair, sehingga zat cair tersebut mengalir ketempat yang lebih tinggi. Mencoba untuk mengkaji ulang unjuk kerja pompa sentrifugal yang ada di LABORATORIUM UJI PRESTASI MESIN UNIVERSITAS INDONESIA setelah ditambah alat ukur volt meter dan ampere meter sebagai bahan tugas akhir, dalam hal mengetahui unjuk kerja (performance) dari pompa dengan berbagai variasi. Dalam rangka untuk mengaktualisasikan hal di atas maka dalam penulisan tugas akhir ini penulis mengambil judul KAJI ULANG UNJUK KERJA POMPA CENTRIFUGAL DENGAN VARIASI PUTARAN MOTOR DAN BUKAAN KATUP BUANG.
Tugas Akhir 3 1.2 Permasalahan Pada saat pompa beroperasi, dikenakan variasi-variasi putaran dan bukaan katup buang akan menghasilkan suatu karakteristik yang berbeda-beda. Dalam hal ini penulis ingin mengetahui sejauhmana perbedaan karakteristik dari pengoperasian pompa tersebut. 1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui seberapa besar unjuk kerja (performance) dari pompa sentrifugal yang ada di laboratorium prestasi mesin Universitas Indonesia. 1.4 Pembatasan Masalah Di dalam penulisan tugas akhir ini penulis tidak akan membahas setiap permasalahan yang terjadi pada saat pengujian agar ruang lingkup permasalahan yang dikemukakan tidak menimbulkan penafsiran yang meluas, maka dalam rangka penulisan tugas akhir ini penulis perlu membatasi pokok-pokok permasalahan, antara lain : 1. Hanya membahas pada grafik pompa tersebut yang meliputi : a. Grafik hubungan antara kapasitas (Q) dengan daya pompa (BHP) b. Grafik hubungan antara kapasitas (Q) dengan daya fluida (WHP) c. Grafik hubungan antara kapasitas (Q) dengan head total pompa (H) d. Grafik hubungan antara kapasitas (Q) dengan efisien ( p )
Tugas Akhir 4 2. Tidak membahas perancang sistim instalasi perpipaan 3. Juga tidak membahas jenis-jenis aliran yang terjadi di dalam pipa 1.5 Metodologi Penulisan Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Studi kepustakaan terhadpa literatur yang membahas tentang pompa sentrifugal untuk keperluan dasar teori yang kemudian digunakan sebagai landasan untuk pengolahan data. 2. Studi lapangan, dilakukan dengan cara penulisan melalui pengujian langsung terhadap pompa sentrifugal di Laboratorium Prestasi Mesin Universitas Indonesia. 1.6 Sistematika Penulisan berikut : Dalam penulisan tugas akhir ini sistematika penulisannya adalah sebagai BAB I PENDAHULUAN Berisikan tentang penjelasan latar belakang masalah, pokok permasalahan, tugas penulisan, pembatasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Berisikan tentang teori dari pompa sentrifugal, macam-macam pompa sentifugal dengan prinsip kerjanya, dan persamaan yang digunakan dalam kaji ulang unjuk kerja dari pompa sentrifugal.
Tugas Akhir 5 BAB III METODOLOGI PENULISAN Berisikan tentang cara kerja pengambilan data, variabel pengujian, instalasi pengujian, fasilitas pengujian, cara melakukan pengujian dan tabel hasil pengujian. BAB IV PENGOLAHAN DATA Berisikan tentang perhitungan data yang diperoleh sehingga akan didapatkan daya motor, kapasitas pompa, head mamometrik, daya fluid dan efesiensi pompa. BAB V HASIL PENGUJIAN Berisikan tentang hasil perhitungan dari pengolahan data yang dimasukkan ke dalam tabel dan grafik. BAB IV PENUTUP Pada bab ini membahas tentang kesimpulan hasil pembahasan di atas serta saran dari penulis yang mengarah pada pengembagan hasil penulisan.
Tugas Akhir 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Umum Pompa adalah merupakan salah satu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu fluida atau zat cair dari suatu tempat ke tempat lain dengan perbedaan tekanan dan fungsinya, dengan cara memberikan energi ke fluidanya (dalam bentuk energi mekanis). Pada prinsipnya yaitu mengkonversikan energi yang dihasilkan oleh motor penggerak, dimana kalau motor harus menghasilkan energi atau daya mekanis kepada kita, sebuah pompa mengubah daya mekanis yang diterima menjadi daya angkat fluida atau daya tekan. Penggunaan pompa bukan terbatas hanya memompa air saja, namun mengingat fungsi kerjanya maka pompa dapat dipakai sebagai alat transportasi dalam teknologi modern dewasa ini, misalnya : Dalam kehidupan sehari-hari dipakai sebagai pompa air, untuk persawahan, perkebunan, ternak dan lain sebagainya. Pada industri pertambangan, pompa banyak digunakan mengingat biaya operasinya murah. Dapat digunakan sebagai digger, yaitu untuk mengeruk dan memindahkan tanah dan lumpur. Sebagai alat penggerak transmisi (oil pump), pada permesinan dan kendaraankendaraan.
Tugas Akhir 7 Pada prinsipnya penggunaan pompa sangat komplek tergantung dari tempat dimana poma tersebut akan dipergunakan. Ada dua prinsip kerja yang dipakai : 1. Pompa yang bekerja mendesak fluida (positive displacement pump) Dikatakan poma positive displacement pump (PDP) apabila saat kerjanya terjadi perubahan volume dari besar ke kecil atau sebaliknya sehingga volume berpindah secara tidak kontinyu (perpindahannya secara volume per volume). Pompa PDP dapat dibagi menjadi dua kelompok : a. Pompa torak atau plunyer yang bekerja bolak-balik (receiprocuting pump). b. Pompa desak putar dengan roda gigi atau bolang-baling (rotary pump), ulir dan sebagainya. 2. Pompa yang bekerja dengan cara memberi energi kinetik kepada fluida (momentum) sehingga tekannya naik untuk memindahkan/mengangkat fluida (non positive displacement pump) Dikatakan non positive displacement pump (NPDP) apabila saat bekerjanya tidak terjadi adanya perubahan volume (fluida berpindah secara kontinyu dan terus menerus). Energi yang dihasilkan oleh pompa jenis ini adalah karena adanya gaya centrifugal yang ditimbulkan oleh sudu-sudu yang berputar pada poros pompa, sedangkan kenaikan kapasitas dan head dipengaruhi oleh bentuk sudu-sudunya. Yang termasuk dalam pompa jenis ini adalah :
Tugas Akhir 8 a. Pompa aliran aksial (axial flow pump) Energi fluida yang dihasilkan oleh pompa jenis ini karena adanya dorongan dan sudu-sudu ke arah aksial. Fluida kerja yang masuk secara aksial diberi dorongan oleh sudu-sudunya ke arah aksial pula. Pompa jenis ini dioperasikan pada kecepatan spesifik yang tinggi dengan head yang rendah dan kapasitas yang besar. Gambar 2.1 Pompa aliran aksial Sumber : Ing. A. Nouwen, Pompa I, Bathara Karya Kasara, Jakarta 1989, hal. 37 b. Pompa aliran campuran (mixed flow pump) Merupakan kombinasi antar apompa centrifugal dengan pompa aksial. Jadi kenaikan head dari fluida yang dipompa adalah karena gaya radial dan gaya aksial dari sudu-sudunya. Gambar 2.2 Pompa aliran campuran mendatar Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, Pradnya Paramita, Jakarta, 2006, hal. 76
Tugas Akhir 9 c. Pompa centrifugal (centrifugal pump) Energi fluida yang dihasilkan karena adanya gaya centrifugal dari sudu-sudu pada impeller. Dan daya yang diberikan pada poros pompa untuk memutar impeller di dalam zat cair karena adnaya gaya centrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu. Gambar 2.3 Bagan aliran fluida di dalam pompa centrifugal Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, Pradnya Parmita, Jakarta, 2006, hal. 4 2.2 Pompa Sentrifugal Pada dasarnya pompa sentrifugal terdiri dari satu impeller atau lebih yang terikat pada poros dan berputar bersama poros tersebut di dalam rumah poros. Umumnya pompa sentrifugal menggunakan rumah pompa yang berbentuk siput atau volut casing.
Tugas Akhir 10 2.3 Cara Kerja Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal seperti diperlihatkan pada gambar 2.3 mempunyai sebuah impeller (baling-baling) untuk mengangkat zat cair dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan pad aporos pompa untuk memutar impeller di dalam zat cair. Maka zat cair yang ada di dalam impeller oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar. Karena timbul gaya centrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu. Di sini head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi. Demikian pula head kecepatannya bertambah besar karena zat cair yang mengalami percepatan. Zat cair yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) dikelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel. Di dalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan. Jadi impeller berfungsi memberikan kerja pada zat cair sehingga energi yang dikandungnya menjadi bertambah besar. Selirih energi persatuan berat atau head total zat cair antara flens isap dan flens keluar pompad isebut head total pompa. Dengan demikian terlihat bahwa pompa centrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang mengakibatkan pertambahan head tekanan, head kecepatan dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara kontinyu.
Tugas Akhir 11 2.4 Keuntungan dan Kerugian Pompa Sentrifugal Dibanding pompa-pompa jenis yang lain, pompa sentrifugal mempunyai lebih banyak keuntungan. Dalam hal ini merupakan salah satu faktor yang menyebabkan betapa banyaknya penggunaan pompa sentrifugal dewasa ini. Adapun keuntungan-keuntungannya adalah : Pada kapasitas yang sama harga pembelian lebih murah. Jumlah putaran yang tinggi sehingag memungkinkan untuk digerakkan langsung oleh elektro motor. Tidak banyak bagian-bagian yang bergerak (tidak ada katub dan sebagainya), jadi biaya pemeliharaan murah. Bentuk ringkas sehingga lebih sedikit memerlukan tempat. Jalannya tenang, tidak ada pukulan yang disebabkan oleh gerak translasi (bolak-balik) sehingga pondasi dapat dibuat lebih ringan. Bila konstruksinya disesuaikan memungkinkan untuk mengerjakan fluida cair yang mengandung kotoran. Aliran fluida tidak terputus-putus. Walaupun demikian pompa sentrifugal juga masih mempunyai beberapa kerugian yang lebih sedikit jika dibanding dengan kentungannya. Adapun kerugian-kerugiannya adalah sebagai berikut : Dalam pelaksanaan yang normal tidak dapat menghisap sendiri, jadi pompa sebelum dijalankan harus dipancing terlebih dahulu. Rendemen lebih rendah terutama pada kapasitas yang kecil dan daya dorong yang besar.
Tugas Akhir 12 Kurang cocok untuk mengerjakan zat cair kental, terutama pada kapasitas kecil. 2.5 Klasifikasi Pompa Sentrifugal 2.5.1 Menurut Kapasitas Pompa a. Pompa dengan kapasitas rendah : sampai 20 m 3 /h b. Pompa dengan kapasitas sedang : dari 5 60 m 3 /h c. Pompa dengan kapasitas tinggi : diatas 60 m 3 /h 2.5.2 Menurut Tekanan Pompa a. Pompa dengan kapasitas rendah : sampai 5 kg/cm 2 b. Pompa dengan kapasitas sedang : dari 5 50 kg/cm 2 a. Pompa dengan kapasitas tinggi : diatas 50 kg/cm 2 2.5.3 Menurut Jumlah Tingkat a. Pompa satu tingkat (single stage) Poma satu tingkat yaitu pompa yang hanya mempunyai satu impeller yang dipasang pada poros pompa, head total yang ditimbulkan hanya berasal dari satu impeller, jadi head total relatif rendah. b. Pompa bertingkat (multi stage) Pompa bertingkat yaitu pompa yang mengandung beberapa impeller yang dipasang berderet-deret pada satu poros. Fluida cair yang keluar dari impeller pertama dimasukkan ke impeller berikutnya dan seterusnya
Tugas Akhir 13 sampai ke impeller terakhir. Head total merupakan jumlah head masingmasing impeller, sehingga relatif tinggi. 2.5.4 Menurut Konstruksinya a. Pompa volut Pompa volut yaitu pompa sentrifugal dimana fluida cair dari impeller langsung dibaw ake rumah volut. Gambar 2.4 Pompa volut Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, Pradnya Paramita, Jakarta, 2006, hal. 7 b. Pompa Difuser Pompa difuser adalah pompa yang sama dengan pompa volut, hanya saja langsung dilengkapi dengan suatu difuser sekeliling impeller. Gambar 2.5 Pompa difuser Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, Pradnya Paramita, Jakarta, 2006, hal. 8
Tugas Akhir 14 c. Pompa aliran campur jenis volut volut. Pompa ini mempunyai impeller jenis campur dan sebuah rumah Gambar 2.6 Pompa aliran campur jenis volut Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, Pradnya Paramita, Jakarta, 2006, hal. 8 2.5.5 Menurut Letak Poros a. Pompa jenis poros mendatar (horizontal) b. Pompa jenis tegak (vertikal) 2.5.6 Menurut Sisi Masuk Impeller a. Pompa Isapan Tunggal Pada pompa ini zat cair masuk dari sisi impeller, konstruksinya sangat sederhana sehingga banyak dipakai. b. Pompa Isapan Ganda Pada pompa ini zat cair masuk dari kedua sisi impeller poros yang menggerakkan impeller dipasang menembus kedua sisi rumah dan impeller ditimpa oleh bantalan di luar rumah.
Tugas Akhir 15 Gambar 2.7 Pompa jenis isapan ganda Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, Pradnya Paramita, Jakarta, 2006, hal. 8 2.5.7 Menurut Cairan yang Dialirkan a. Pompa air b. Pompa minyak 2.5.8 Menurut Kemampuan Pompa a. Pompa menghisap sendiri Pompa ini dilengkapi dengan alat pengosong udara yang dipasang pada pipa, apabila pompa distart. b. Pompa tak dapat menghisap sendiri. 2.5.9 Menurut Penggerak Pompa a. Pompa dirangkai secara langsung dengan penggeraknya. b. Pompa dirangkai secara tidak langsung.
Tugas Akhir 16 2.6 Jenis Pompa Sentrifugal Jenis pompa sentrifugal terbagi menjadi dua macam : a. Pompa Centrifugal Jenis Umum Pompa centrifugal jenis umum adalah jenis pompa yang tidak dapat menghisap sendiri dan pemasnagannya di atas fluida cair (di atas tanah). Pompa jenis ini digolongkan menjadi dua : Pompa air bersih Pompa air kotor Pompa air bersih maupun air kotor sebenarnya sama saja, hanya bedanya pad apenggunaan kipas (impellernya). Untuk pompa air bersih atau hanya sedikit mengandung kotoran, biasnaya menggunakan impeller tertutup atau impeller setengah terbuka. Sedangkan untuk pompa air kotor menggunakan impeller jenis terbuka. Gambar 2.8 jenis impeller tertutup Sumber : Ing, A. Nouwen, Pompa I, Bathara Karya Aksara, Jakarta, 1986, hal. 72
Tugas Akhir 17 Gambar 2.9 Jenis impeller terbuka Sumber : Ing, A. Nouwen, Pompa I, Bathara Karya Aksara, Jakarta, 1986, hal. 74 b. Pompa Centrifugal Jenis Khusus Pompa jenis khusus ini dipergunakan untuk hal-hal yang khusus. Misalnya untuk memompa air tanah dalam sumur untuk keperluankeperluan darurat atau tidak terus menerus. Adapun pompa jenis khusus ini dibagi menjadi dua yaitu : Pompa benam (submersible pump) Yang dimaksud dengan pompa benam adalah pompa yang dioperasikan di dalam air sumur yang dalam dengan pompa yang terpasang dalam air. Keuntungan pemasangan pompa jenis ini adalah tidak akan terjadi problem tinggi hisap, dan juga tidak bersama. Pompa jenis memancing sendiri (self priming pump) Pompa jenis ini biasanya hanya terdapat pada ukuran kecil yang dipakai untuk keperluan-keperluan darurat dan tidak terus menerus.
Tugas Akhir 18 Pompa jenis ini mempunyai ruangan yang dapat menyimpan air yang terdapat dalam ruang impeller yang akan naik bila pompa dijalankan. 2.7 Persamaan Bernoulli Untuk kerapatan yang konstan menghasilkan persamaan Bernoulli, yang disebut juga konstanta bernoulli (konstanta integrasi) yaitu perubahan dari satu garis aliran ke garis aliran lainnya tetapi tetap konstan sepanjang suatu garis aliran dalam aliran stedi (ajeg), tanpa gesekan, tak mampu mampat. Persamaan bernoulli mengikuti hukum dari kekekalan energi, dimana energi sama dengan konstan, energi yang terjadi dalam persamaan bernoulli adalah : E potensial + E tekaan + E kenetika = konstanta z 2 P V 2g konstant...2.1 (ref 1 hal : 100) Dikarenakan persamaan bernoulli digunakan untuk menghitung aliran fluida dan titik 1 ke titik 2, maka persamaan adalah : 2 P1 V1 P2 z1 z2 2g 2 V2 2g...2.2 (ref 1 hal : 100) 2.8 Unjuk Kerja Pompa Sentrifugal Pada pengujian pompa, parameter-parameter yang akan diukur terikat dengan rumus-rumus yang akan digunakan. Ada beberapa besaran yang akan didapatkan dengan melakukan pengujian ini, antara lain :
Tugas Akhir 19 2.8.1 Head Zat Cair Jika aliran suatu zat cair (atau fluida inkompresibel, misalnya air) melalui suatu penampang saluran seperti diperlihatkan dalam gambar 2.10. Pada penampang tersebut zat cair mempunyai tekanan statis P (dalam N/m 2 ), kecepatan rata-rata (dalam m/s), dan ketinggian z (dalam m) diukur dari bidang referensi. Maka zat cair tersebut pada penampung yang bersangkutan dikatakan mempunyai head total H (dalam m) yang dapat dinyatakan sebagai : H 2 P V 2g Z...2.3 (ref 2 hal : 3) Dimana : g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) = berat zat cair persatuan volume (N/m 2 ) Pipa V P Z P = tekanan statis v = kecepatan Z = ketinggian Gambar 2.10 Aliran melalui pipa
Tugas Akhir 20 Ada masing-masing suku dari persamaan tersebut di atas, yaitu P/, v 2 /2g dan Z, berturut turut disebut head tekanan, head kecepatan, dan head potensial. Ketiga head ini tidak lain adalah energi mekanik yang dikandung oleh satuan berat (1N) zat cair yang mengalir pada penampang yang bersangkutan. Satuan energi persatuan berat adalah ekuivalen dengan satuan panjang (atau tinggi). Maka head total H yang merupakan jumlahan dari head tekanan, head kecepatan dan head potensial, adalah energi mekanik total persatuan berat zat cair, dan dinyatakan dengan satuan tinggi kolom zat air dalam meter. 2.8.2 Head Total Pompa Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa, seperti diperlihatkan dalam gambar 2.11, head total pompa dapat ditulis sebagai berikut : 2 V H h a h p h 1...2.4 (ref 2 hal : 26) 2g
Tugas Akhir 21 Gambar 2.11 head pompa Dimana : H = head total pompa (m) ha = head statis total (m) Head ini adalah perbedaan tinggi antara muka air di sisi keluar dan disisi siap isap : tanda positif (+) dipakai apabila muak air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi isap.
Tugas Akhir 22 h p = perbedaan head tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air (m) h p = hd hs h 1 = berbagai kerugian head di pipa, katup, belokan, sambungan, dll (m) v 2 /2g = head kecepatan keluar (m) g = percepatan gravitasi (9,81 m/s 2 ) 2.8.3 Kapasitas (Q) Berdasarkan persamaan kontinuitas, maka kapasitas yang melalui pompa adalah : Q = A. v...2.5 (ref 1 hal : 94) Dimana : Q A v = kapasitas aliran (m 3 /s) = diameter pipa (m) = keceptan aliran (m/s) 2.8.4 Daya Motor (BHP) BHP atau Brake Horse Power merupakan daya masukan kepompa yaitu daya yang dibangkitkan oleh motor penggerak, persamaan untuk menghitung BHP adalah : F x L x 2 x n BHP...2.6 (ref 2 hal : 53) 60
Tugas Akhir 23 Dimana : BHP = brake horse power atau daya motor (kw) F = gaya yang diberikan motor (N) L = brake arm radius (0,283 m) n = putaran motor (rpm) 2.8.5 Daya Fluida (WHP) WHP atau water horse power merupakan daya yang dihasilkan pompa besarnya sangat bergantung kapasitas pompa tersebut, persamaan untuk menghitung WHP adalah : WHP = x Q x H tot...2.7 (ref 2 hal 53) Dimana : WHP = Water horse power atau daya fluid (kw) Q Htot = berat air persatuan volume (m 3 /s) = kapasitas (m 3 /s) = head total pompa (m) 2.8.6 Efesiensi Pompa ( p ) Sedangkan untuk efesiensi pompa adalah hasil dari perbandingan antara WHP dengan BHP. WHP p x 100%...2.8 (ref 2 hal : 53) BHP Dimana : WHP = water horse power atau daya fluid (kw) BHP p = brake horse power atau daya motor (kw) = efesiensi pompa
Tugas Akhir 24 2.9 Spesifikasi Alat Uji Pompa Sentrifugal 2.9.1 Pompa Pabrik pembuat : Gilbert Gilkes Gordon Ltd. Kendal England Serial No. EE 41441 Putaran Input Discharge Rate Heat Head Brake Arm Radius : 3000 rpm : 9 kw : 300 GPM : 28 meter : 283 mm 2.9.2 Pompa Penggerakan Pabrik pembuat : BKB Elektrik Motor Ltd. Birmingham England Serial No. 50791/1 BS. 2613/170 Jenis Daya Putaran : DC motor : 12 HP : 3000 rpm Ampere : 22 Voltage : 500 Rating : Compound Date : 12/73
Tugas Akhir 25 BAB III METODOLOGI PENGUJIAN 3.1 Diagram Alir Adapun diagram alir dari penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : MULAI STUDI LITEATUR PERSIAPAN ALAT UJI PENGUJIAN DAN PENGAMBILAN DATA PENGOLAHAN DATA PEMBAHASAN KESIMPULAN SELESAI
Tugas Akhir 26 3.2 Variabel / Parameter Pengujian Variabel dan parameter-parameter yang digunakan dalam pengujian, antara lain : a. Kapasitas (Q) b. Head manometris (Hm) c. Kuat arus (A) d. Voltage (V) e. Putaran (rpm) f. Bukaan katup buang ( ) 3.3 Fasilitas Pengujian 1. V notch Digunakan untuk menghitung jumlah aliran fluida yang mengalir per satuan waktu. 2. Tacho meter Alat yang dipergunakan untuk mengetahui dan mengatur putaran dari pompa atau poros pompa. 3. Ampere meter Alat yang dipergunakan untuk mengetahui arus pada motor. 4. Volt meter Alat yang dipergunakan untuk mengetahui tegangan listrik pada motor.
Tugas Akhir 27 3.4 Cara Melakukan Pengujian Langkah-langkah untuk melaksanakan pengambilan data pada alat uji instalasi pompa antara lain : 1. Membuka posisi katup sesuai dengan bukaan katup yang ada pada instalasi pengujian pompa sentrifugal. 2. Memberi aliran pada motor listrik. 3. Mengatur putaran motor pada tacho meter sesuai dengan putaran (rpm) yang ditentukan. 4. Menunggu sampai beberapa menit agar putaran motor dan aliran fluid di dalam instalasi berjalan normal (stabil). 5. Mengamati semua besaran yang ada pada alat ukur pad akondisi katup buang terbuka sampai dengan katup buang tertutup penuh. 6. Katup buang dibuka bertahap sesuai variasi yang ditentukan dan dilakukan pencatatan terhadap besaran pada semua alat ukur. 7. Untuk mendapatkan variasi bukaan katup buang dari tertutup penuh sampai bukaan maksimal, dilakukan dengan memutar secara bertahap katup buang secara jarum jam.
Tugas Akhir 28 Bukaan katup Hd (m) Hs (m) n (rpm) F (N) Q (f 3 /mnt) 1/6 0,1-0,4 1200 13 1,8 2/6 0,1-0,6 1200 13 2,0 3/6 0-0,9 1200 13 2,0 4/6 0-1 1200 14 2,2 5/6 0-1 1200 14 2,5 6/6 0-1 1200 14 2,6 1/6 2,5-0,5 1600 18 2,0 2/6 2,2-0,9 1600 19 2,2 3/6 1,5-1,2 1600 20 2,8 4/6 1,2-1,6 1600 20 3,2 5/6 1,2-1,8 1600 22 3,4 6/6 1,2-1.9 1600 22 3,5 1/6 2,8-0,6 2000 24 2,8 2/6 2,7-1,6 2000 24 3,0 3/6 2,5-1,7 2000 24 3,7 4/6 2,3-1,9 2000 26 4,3 5/6 2,2-2,1 2000 27 4,4 6/6 2,0-2,5 2000 27 4,5 1/6 3,2-1,6 2400 29 3,4 2/6 3,1-1,8 2400 30 3,7 3/6 3,0-2,2 2400 32 3,9 4/6 2,8-2,6 2400 32 4,3 5/6 2,5-3,2 2400 33 4,8 6/6 2,2-3,6 2400 33 5,1 Tabel 3.1 Tabel hasil pengujian Pmpa Sentrifugal Tunggal
Tugas Akhir 29 Pipa venturi Manometer dischnge Bukaan katup Pompa V A F Alat ukur gaya Alat ukur tek. Pada pipa venture Rpm Manometer suction Tachometer Tangki reservoir Gambar 3.1 Instalasi Pengujian
Tugas Akhir 30 BAB IV PENGOLAHAN DATA Untuk perhitungan unjuk kerja dari pompa sentrifugal, data yang telah didapatkan akan dicari efesiensinya. Perhitungannya dimulai dengan putaran pompa konstant 1200 rpm dengan bukaan katup buang 1/6 sampai bukaan 6/6, sedangkan untuk putaran 1600 rpm, 2000 rpm, 2400 rpm akan ditabelkan. 4.1 Kerja Pompa Sentrifugal pada Putaran Konstant 1200 rpm 4.1.1 Bukaan 1/6 4.1.1.1 Head Total Pompa (H) Dari hukum bernoulli didapat head total pompa yaitu : H h a h p h l 2 v 2g Dimana : h p = Hd H s = 0,1 (-0,4) = 0,5 m 2 v2 2g (Dianggap nol dikarenakan kecepatan tidak berpengaruh terhadap perhitungan)
Tugas Akhir 31 2 f x l x V h l Dianggap nol dikarenakan rugi-rugi akibat gesekan D x 2g pipa, panjang pipa, kecepatan dianggap tidak berpengaruh dalam perhitungan ini). h a = 0,35 meter Maka : H h h a p h l 2 v 2g = 0,35 m + 0,5 m + 0 + 0 = 0,85 m 4.1.1.2 Kapasitas (Q) 1 ft 3 /min = 4,716 x 10-5 m 3 /s Q = 18 ft 3 /min x 4,716 x 10-5 = 0,0085 m 3 /s 4.1.1.3 Daya yang Diterima Air WHP = x Q x H Dimana : = x g = 1000 kg/m 3 x 9,81 m/s 2 = 9,81 x 10 2 N/m 3 = 9,81 kn/m 3
Tugas Akhir 32 WHP = (9,81 kn/m 3 ) x (0,0085 m 3 /s) x 0,85 m = 0,0708 kw 4.1.1.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP) BHP F x L x 2 x n 60 = 13 N x 0,283 m x 2 x 3,14 x 1200 rpm 60 = 462,08 watt = 0,462 kw 4.1.1.5 Efesiensi Pompa ( p ) p WHP BHP 0,0708 = x 100% 0,462 = 15,3% 4.1.2 Bukaan 2/6 4.1.2.1 Head Total Pompa (H) Dari hukum bernoulli didapat head total pompa yaitu : H h a h p h l 2 v 2g
Tugas Akhir 33 Dimana : h p = Hd H s = 0,1 (-0,6) = 0,7 m 2 v2 2g (Dianggap nol dikarenakan kecepatan tidak berpengaruh terhadap perhitungan) 2 f x l x V h l Dianggap nol dikarenakan rugi-rugi akibat gesekan D x 2g pipa, panjang pipa, kecepatan dianggap tidak berpengaruh dalam perhitungan ini). h a = 0,35 meter Maka : H h h a p h l 2 v 2g = 0,35 m + 0,7 m + 0 + 0 = 1,05 m 4.1.2.2 Kapasitas (Q) 1 ft 3 /min = 4,716 x 10-5 m 3 /s Q = 20 ft 3 /min x 4,716 x 10-5 = 0,0094 m 3 /s
Tugas Akhir 34 4.1.2.3 Daya yang Diterima Air WHP = x Q x H Dimana : = x g = 1000 kg/m 3 x 9,81 m/s 2 = 9,81 x 10 2 N/m 3 = 9,81 kn/m 3 WHP = (9,81 kn/m 3 ) x (0,0094 m 3 /s) x 1,05 m = 0,096 kw 4.1.2.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP) BHP F x L x 2 x n 60 = 13 N x 0,283 m x 2 x 3,14 x 1200 rpm 60 = 462,08 watt = 0,462 kw 4.1.2.5 Efesiensi Pompa ( p ) p WHP BHP 0,078 = x 100% 0,462 = 20,9%
Tugas Akhir 35 4.1.3 Bukaan 3/6 4.1.3.1 Head Total Pompa (H) Dari hukum bernoulli didapat head total pompa yaitu : H h a h p h l 2 v 2g Dimana : hp = Hd H s = 0,1 (-0,9) = 0,9 m 2 v2 2g (Dianggap nol dikarenakan kecepatan tidak berpengaruh terhadap perhitungan) 2 f x l x V h l Dianggap nol dikarenakan rugi-rugi akibat gesekan D x 2g pipa, panjang pipa, kecepatan dianggap tidak berpengaruh dalam perhitungan ini). h a = 0,35 meter Maka : H h h a p h l 2 v 2g = 0,35 m + 0,9 m + 0 + 0 = 1,25 m
Tugas Akhir 36 4.1.3.2 Kapasitas (Q) 1 ft 3 /min = 4,716 x 10-5 m 3 /s Q = 20 ft 3 /min x 4,716 x 10-5 = 0,0094 m 3 /s 4.1.3.3 Daya yang Diterima Air WHP = x Q x H Dimana : = x g = 1000 kg/m 3 x 9,81 m/s 2 = 9,81 x 10 2 N/m 3 = 9,81 kn/m 3 WHP = (9,81 kn/m 3 ) x (0,0094 m 3 /s) x 1,25 m = 0,115 kw 4.1.3.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP) BHP F x L x 2 x n 60 = 13 N x 0,283 m x 2 x 3,14 x 1200 rpm 60 = 462,08 watt = 0,462 kw
Tugas Akhir 37 4.1.3.5 Efesiensi Pompa ( p ) p WHP BHP 0,115 = x 100% 0,462 = 24,9% 4.1.4 Bukaan 4/5 4.1.4.1 Head Total Pompa (H) Dari hukum bernoulli didapat head total pompa yaitu : H h a h p h l 2 v 2g Dimana : hp = Hd H s = 0 (-1) = 1 m 2 v2 2g (Dianggap nol dikarenakan kecepatan tidak berpengaruh terhadap perhitungan) 2 f x l x V h l Dianggap nol dikarenakan rugi-rugi akibat gesekan D x 2g pipa, panjang pipa, kecepatan dianggap tidak berpengaruh dalam perhitungan ini). h a = 0,35 meter
Tugas Akhir 38 Maka : H h h a p h l 2 v 2g = 0,35 m + 1 m + 0 + 0 = 1,35 m 4.1.4.2 Kapasitas (Q) 1 ft 3 /min = 4,716 x 10-5 m 3 /s Q = 22 ft 3 /min x 4,716 x 10-5 = 0,0104 m 3 /s 4.1.4.3 Daya yang Diterima Air WHP = x Q x H Dimana : = x g = 1000 kg/m 3 x 9,81 m/s 2 = 9,81 x 10 2 N/m 3 = 9,81 kn/m 3 WHP = (9,81 kn/m 3 ) x (0,0104 m 3 /s) x 1,35 m = 0,137 kw
Tugas Akhir 39 4.1.4.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP) BHP F x L x 2 x n 60 = 13 N x 0,283 m x 2 x 3,14 x 1200 rpm 60 = 497,62 watt = 0,497 kw 4.1.4.5 Efesiensi Pompa ( p ) p WHP BHP 0,137 = x 100% 0,497 = 27,7% 4.1.5 Bukaan 5/6 4.1.5.1 Head Total Pompa (H) Dari hukum bernoulli didapat head total pompa yaitu : H h a h p h l 2 v 2g Dimana : hp = Hd H s = 0 (-1) = 1 m
Tugas Akhir 40 2 v2 2g (Dianggap nol dikarenakan kecepatan tidak berpengaruh terhadap perhitungan) 2 f x l x V h l Dianggap nol dikarenakan rugi-rugi akibat gesekan D x 2g pipa, panjang pipa, kecepatan dianggap tidak berpengaruh dalam perhitungan ini). h a = 0,35 meter Maka : H h h a p h l 2 v 2g = 0,35 m + 1 m + 0 + 0 = 1,35 m 4.1.5.2 Kapasitas (Q) 1 ft 3 /min = 4,716 x 10-5 m 3 /s Q = 24 ft 3 /min x 4,716 x 10-5 = 0,1179 m 3 /s 4.1.5.3 Daya yang Diterima Air WHP = x Q x H
Tugas Akhir 41 Dimana : = x g = 1000 kg/m 3 x 9,81 m/s 2 = 9,81 x 10 2 N/m 3 = 9,81 kn/m 3 WHP = (9,81 kn/m 3 ) x (0,1179 m 3 /s) x 1,35 m = 0,156 kw 4.1.5.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP) BHP F x L x 2 x n 60 = 14 N x 0,283 m x 2 x 3,14 x 1200 rpm 60 = 497,62 watt = 0,497 kw 4.1.5.5 Efesiensi Pompa ( p ) p WHP BHP 0,156 = x 100% 0,497 = 31,3%
Tugas Akhir 42 4.1.6 Bukaan Katup buang 6/6 4.1.6.1 Head Total Pompa (H) Dari hukum bernoulli didapat head total pompa yaitu : H h a h p h l 2 v 2g Dimana : hp = Hd H s = 0 (-1) = 1 m 2 v2 2g (Dianggap nol dikarenakan kecepatan tidak berpengaruh terhadap perhitungan) 2 f x l x V h l Dianggap nol dikarenakan rugi-rugi akibat gesekan D x 2g pipa, panjang pipa, kecepatan dianggap tidak berpengaruh dalam perhitungan ini). h a = 0,35 meter Maka : H h h a p h l 2 v 2g = 0,35 m + 1 m + 0 + 0 = 1,35 m
Tugas Akhir 43 4.1.6.2 Kapasitas (Q) 1 ft 3 /min = 4,716 x 10-5 m 3 /s Q = 26 ft 3 /min x 4,716 x 10-5 = 0,0123 m 3 /s 4.1.6.3 Daya yang Diterima Air WHP = x Q x H Dimana : = x g = 1000 kg/m 3 x 9,81 m/s 2 = 9,81 x 10 2 N/m 3 = 9,81 kn/m 3 WHP = (9,81 kn/m 3 ) x (0,123 m 3 /s) x 1,35 m = 0,096 kw 4.1.6.4 Daya yang Diberikan Poros Motor (BHP) BHP F x L x 2 x n 60 = 14 N x 0,283 m x 2 x 3,14 x 1200 rpm 60 = 497,63 watt = 0,497 kw
Tugas Akhir 44 4.1.6.5 Efesiensi Pompa ( p ) p WHP BHP 0,162 = x 100% 0,497 = 32,7%
Tugas Akhir 45 BAB V HASIL ANALISA PERHITUNGAN 5.1 Hasil Perhitungan Setelah melakukan perhitungan terhadap unjuk kerja pompa sentrifugal ternyata diperoleh hasil-hasil sebagai berikut : Tabel 5.1 Unjuk Kerja Pompa Sentrifugal pada Putaran 1200 rpm Bukaan Q H WHP BHP p Katup (m 3 /s) (m) (kw) (Kw) 1/6 0,0085 0,85 0,0708 0,462 1,53 2/6 0,0094 1,05 0,0968 0,462 2,09 3/6 0,0094 1,25 0,115 0,462 2,49 4/6 0,0104 1,35 0,137 0,497 2,77 5/6 0,0118 1,35 0,156 0,497 3,13 6/6 0,0123 1,35 0,162 0,497 3,27 Tabel 5.2 Unjuk Kerja Pompa Sentrifugal pada Putaran 1600 rpm Bukaan Q H WHP BHP p Katup (m 3 /s) (m) (kw) (Kw) 1/6 0,0094 3,05 0,308 0,853 3,62 2/6 0,0104 3,10 0,351 0,9 3,91 3/6 0,0132 3,12 0,394 0,947 4,17 4/6 0,0151 3,15 0,466 0,947 4,92 5/6 0,0160 3,35 0,525 1,042 5,04 6/6 0,165 3,45 0,558 1,042 5,36
Tugas Akhir 46 Tabel 5.3 Unjuk Kerja Pompa Sentrifugal pada Putara 2000 rpm Bukaan Q H WHP BHP p Katup (m 3 /s) (m) (kw) (Kw) 1/6 0,0132 3,75 0,485 1,421 3,42 2/6 0,0141 4,65 0,643 1,421 4,52 3/6 0,0174 4,55 0,776 1,421 54,43 4/6 0,0203 4,55 0,906 1,54 58,8 5/6 0,0208 4,65 0,948 1,54 61,6 6/6 0,0212 4,85 1,008 1,54 63,1 Tabel 5.4 Unjuk Kerja Pompa Sentrifugal pada Putaran 2400 rpm Bukaan Q H WHP BHP p Katup (m 3 /s) (m) (kw) (Kw) 1/6 0,0160 5,15 0,808 2,061 39,2 2/6 0,0174 5,25 0,896 2,132 42,0 3/6 0,018 5,55 1,001 2,274 44 4/6 0,0203 5,75 1,145 2,274 50,3 5/6 0,0226 6,05 1,341 2,345 57,2 6/6 0,0241 6,15 1,453 2,345 61,9
Tugas Akhir 47 1.6 1.4 1.2 H (m) 1 0.8 0.85 1.05 1.25 1.35 1.35 1.35 1200rpm 0.6 0.4 0.2 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.1 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Head Total (H) pada Putaran 1200 rpm 0.18 0.16 0.14 0.156 0.162 WHP (kw) 0.12 0.1 0.03 0.06 0.07 0.096 0.115 0.137 1200rpm 0.04 0.02 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.2 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Fluida (WHP) pada Putaran 1200 rpm
Tugas Akhir 48 1 0.9 0.8 0.7 BHP (kw) 0.6 0.5 1200rpm 0.4 0.462 0.462 0.462 0.497 0.497 0.497 0.3 0.2 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.3 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya motor (BHP) pada Putaran 1200 rpm 35 30 25 27.7 31.3 32.7 Efesiensi (%) 20 15 10 15.3 20.9 24.9 1200rpm 5 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.4 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Efesiensi ( p ) pada Putaran 1200 rpm
Tugas Akhir 49 4 3.8 3.6 H (m) 3.4 3.2 3 3.05 3.1 3.12 3.15 3.35 3.45 1600rpm 2.8 2.6 2.4 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.5 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Head Total (H) pada Putaran 1600 rpm 0.6 0.5 0.525 0.558 WHP (kw) 0.4 0.3 0.2 0.1 0.308 0.351 0.394 0.466 1600rpm 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.6 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Fluida (WHP) pada Putaran 1600 rpm
Tugas Akhir 50 1.2 1 0.8 0.853 0.9 0.947 0.947 1.042 1.042 BHP (kw) 0.6 0.4 0.2 1600rpm 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.7 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Motor (BHP) pada Putaran 1600 rpm 60 Efesiensi (%) 50 40 30 20 10 36.2 39.1 41.7 49.2 50.4 53.6 1600rpm 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.8 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Efesiensi ( p ) pada Putaran 1600 rpm
Tugas Akhir 51 6 5 H (m) 4 3 3.75 4.65 4.55 4.55 4.65 4.85 2000rpm 2 1 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.9 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Head Total (H) pada Putaran 2000 rpm 1.2 WHP (kw) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0.485 0.643 0.776 0.906 0.948 1.008 2000rpm 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.10 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Fluida (WHP) pada Putaran 2000 rpm
Tugas Akhir 52.2 1.9 1.0 BHP (kw) 1.7 1.6 2000rpm 1.5 1.4 1.42 1.42 1.42 1.54 1.54 1.054 1.3 1.2 1.1 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.11 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Motor (BHP) pada Putaran 2000 rpm 70 Efesiensi (%) 60 50 40 30 20 34.2 45.2 54.43 58.8 61.6 63.1 2000rpm 10 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.12 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Efesiensi ( p ) pada Putaran 2000 rpm
Tugas Akhir 53 6.4 6.2 6 6.05 6.15 H (m 5.8 5.6 5.4 5.55 5.75 2400rpm 5.2 5 4.3 0.15 5.25 4 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.13 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Head Total (H) pada Putaran 2400 rpm 1.6 1.4 1.2 1.341 1.453 WHP (kw) 1 0.8 0.6 0.8 0.896 1.001 1.145 2400rpm 0.4 0.2 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.14 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Fluida (WHP) pada Putaran 2400 rpm
Tugas Akhir 54 3 2.8 2.6 BHP (kw) 2.4 2.2 2 1.8 2.061 1.132 2.27 2.27 2.34 2.34 2400rpm 1.6 1.4 1.2 1 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.15 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Daya Motor (BHP) pada Putaran 2400 rpm 70 Efesiensi (%) 60 50 40 30 20 39.2 42 44 50.3 57.2 61.9 2400rpm 10 0 0.0085 0.0094 0.0094 0.0104 0.0118 0.0123 Q (m^3/s) Gambar 5.16 Grafik Hubungan Kapasitas (Q) dengan Efesiensi ( p ) pada Putaran 2400 rpm
Tugas Akhir 55 5.2 Analisa Perhitungan Setelah melakukan perhitungan dengan variasi putaran motor dari 1200 rpm sampai 2400 rpm dan bukaan katup 1/6 sampai 6/6 ternyata diperoleh hasilhasil sebagai berikut : - Dengan putaran 1200 rpm dan bukaan katup 1/6 didapat efesiensi sebesar 15,3% dan bukaan katup 6/6 didapat efesiensi sebesar 32,7%. - Dengan putaran 1600 rpm dan bukaan katup 1/6 didapat efesiensi sebesar 36,2% dan bukaan katup 6/6 didapat efesiensi sebesar 53,6%. - Dengan putaran 2000 rpm dan bukaan katup 1/6 didapat efesiensi sebesar 34,2% dan bukaan katup 6/6 didapat efesiensi sebesar 63,1%. - Dengan putaran 2400 rpm dan bukaan katup 1/6 didapat efesiensi sebesar 39,2% dan bukaan katup 6/6 didapat efesiensi sebesar 61,9%.
Tugas Akhir 56 BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan Setelah melakukan pengujian, pengambilan data, pengolahan, perhitungan data dan analisa, maka penulis dapat menyimpulkan beberapa hal antara lain : 1. Setiap poma memiliki H (heat total), BHP (daya motor), WHP (daya fluida) dan efesiensi tersendiri. 2. Dengan putaran motor 2400 rpm dan bukaan katup 1/6 6/6 didapat H (heat total) terbesar yaitu 6,15 pada bukaan katup 6/6, BHP (daya motor) terbesar yaitu 2,345 Kw pada bukaan katup 6/6, WHP (daya fluida) terbesar yaitu 1,453 kw pada bukaan katup 6/6 dan efesiensi sebesar 61,6% pada bukaan katup 6/6. 3. Hasil pengujian sedikit berbeda dengan teori yang didapat karena pada teori terdapat beberapa asumsi-asumsi pengidealan dari kondisi aktual yang terjadi. 4. Ada beberapa parameter yang perlu diketahui dari suatu pompa air sentrifugal antara lain : heat pompa, WHP, BHP, efesiensi pompa. 5. Dengan adanya perubahan rpm maka diketahui performance dari suatu pompa yang baik. 6. Semakin besar bukaan katup dibuka sehingga debitnya semakin besar pula, maka semakin besar nilai dari H (heat total), BHP (daya motor), WHP (daya fluida) dan efesiensi.
Tugas Akhir 57 6.2 Saran Setelah penulis menyelesaikan laporan tugas akhir ini, penulis ingin memberikan beberapa saran yang mungkin dapat dipakai sebagai bahan pertimbangan, khususnya untuk Lab UI dan para pembaca laporan tugas akhir ini. Adapun sarannya adalah sebagai berikut : 1. Dalam melakukan pengujian sebaiknya dengan benar dan teliti dalam membaca angka pada alat ukur. 2. Menjaga pompa, motor penggerak dan alat pendukung lainnya dalam keadana baik dan benar sehingga tidak terjadi suatu kesalahan dalam melakukan pengujian.
Tugas Akhir 58 DAFTAR PUSTAKA Fritz, Dakso Sriyono. 1993. Turbin Pompa dan Kompresor, Penerbit Erlangga, Jakarta Ing A. Nouwern. 1981. Pompa, Jilid 1 & 2, Penerbit Bhatara Karya Aksara. Jakarta Laksda TNI (Purn). H. Marsono. Pompa, Penerbit Unas Yayasan Pembinaan Keluarga UPN Veteran Sularso, Haruo Tahara. 2006. Pompa dan Kompresor. Penerbit Pradnya Paramita. Jakarta Victor L. Streeter. 1996. Mekanika Fluida, Penerbit Erlanggan, Jakarta