123dok_analisa_performance_pompa_sentrifugal_terhadap_kapasitas_aliran.pdf

TUGAS SARJANA

MESIN FLUIDA ANALISA PERFORMANCE POMPA SENTRIFUGAL TERHADAP KAPASITAS ALIRAN

OLEH : DIAN PRANATA BANGUN NIM : 040421011

FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2008

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Pompa adalah mesin fluida yang banyak digunakan untuk mengalirkan fluida incompressible dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang rendah ketekanan yang lebih tinggi. Bila ditinjau dari tekanan yang menimbulkan energi fluida maka pompa dapat diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu: 1. Pompa Tekanan Statis 2. Pompa Tekanan Dinamis Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis,dimana pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar impeller kedalam rumah pompa, maka fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut berputar akibat dari dorongan sudu-sudu impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head fluida akan bertambah besar karena fluida tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran yang berbentuk volute mengelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel,didalam nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi head tekanan. Karakteristik pompa sentrifugal ditentukan oleh besaran-besaran seperti kapasitas, tinggi tekanan fluida,sifat atau keadaan disisi bagian isap, daya yang dibutuhkan untuk memutar pompa,kecepatan putar,efisiensi.

Universitas Sumatera Utara

Besarnya daya yang dibutuhkan pompa sentrifugal merupakan fungsi dari kopel yang diberikan oleh motor penggerak yang dapat diukur dengan beberapa metode, diantaranya dengan menggunakan metode brake dynamometer,weirmeter dan metode rem prony. Dalam proses untuk pengaturan kapasitas dari suatu instalasi pompa atau perubahan karakteristik (pengaturan dengan pembukaan katup) dapat dilakukan,tetapi hal ini berlaku bila penyimpangan kapasitas yang dibutuhkan dari kapasitas nominal hanya berlaku dalam waktu yang singkat,dan bila daya yang dibutuhkan mesin penggerak pompa pada kapasitas yang lebih kecil menjadi makin turun (berkurang dan tidak bertambah naik). Pengaturan pompa sentrifugal dan instalasi pompa (system pemipaan,katup-katup,dan lain-lain) adalah merupakan 2 buah system yang bekerja sama dan saling mempengaruhi. Karakteristik instalasi dalam banyak hal terdiri dari bagian yang statis,melalui bagianinilah terbentuknya kerugian tekanan yang terdapat didalam saluran pipa dan kerugian tersebut jalannya berbanding kuadrat dengan bertambahnya tinggi kenaikan.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Assalamu’ Alaikum Wr. Wb. Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, nikmst dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik jurusan Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara, dengan judul skripsi: “Analisa Performance Pompa Sentrifugal Terhadap Kapasitas Aliran”. Penulis berupaya semaksimal mungkin untukmendapatkan hasil terbaik, yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh berbagai pihak yang membutuhkan. Namun penulis sadar bahwa skripsi ini jauh dari sempurna, baik dalam bahaa dan ruang lingkup pembahasannya. Hal ini tidak terlepas dari keterbatasan ilmu pengetahuan yang dimiliki oleh penulis. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan kritikan dan saran yang membangun dari berbagai pihak yang konstruktif demi kesempurnaan skripsi ini. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Tekad Sitepu selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dalam membimbing penulis sehingga skripsi ini dapat selesai. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Armansyah Ginting, M Eng selaku dekan fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dan Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. Dikesempatan ini penulis tidak lupa pula ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada kedua orang tua penulis dan abangda Positron Bangun serta

Universitas Sumatera Utara

seluruh keluarga yang selalu membantu dan memberikan dorongan moril maupun matril kepada penulis, sehingga mempengaruhi dalam kehidupan penulis semoga Allah SWT memberikan rahmat dan hidayah yang berlimpah kepada mereka atas jasa – jasanya kepada penulis, Amin. Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan bagi pembaca sekalian. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat, nikmat,dan karunia kepada kita semua, Amin... Wassalamu ‘Alaikum Wr. Wb.

Medan, Oktober 2008 Penulis

Dian Pranata Bangun

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR.......................................................................................... DAFTAR ISI......................................................................................................... DAFTAR TABEL................................................................................................. DAFTAR GAMBAR............................................................................................ DAFTAR NOTASI............................................................................................... BAB I

PENDAHULUAN............................................................................ 1.1. Latar Belakang..................................................................................... 1.2. Perumusan Masalah............................................................................. 1.3. Tujuan Penelitian................................................................................. 1.4. Manfaat Penelitian...............................................................................

ii iv vi vii viii 1 1 2 3 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................... 2.1. Mesin Fluida........................................................................................ 2.2. Pompa.................................................................................................. 2.2.1. Klasifikasi Pompa.................................................................... 2.2.2. Kavitasi Pompa........................................................................ 2.3. Pompa Sentrifugal................................................................................ 2.3.1. Cara Kerja Pompa Sentrifugal.................................................. 2.3.2. Segitiga Aliran Kecepatan Fluida............................................. 2.3.3. Persamaan Utama Pada Mesin Arus Aliran Fluida................... 2.3.4. Hubungan Tingi Kenaikan H dengan Kerja Spesifik Y........... 2.3.5. Kecepatan Spesifik................................................................... 2.3.6. Head Total Pompa Sentrifugal................................................. 2.3.7. Effisiensi Pompa...................................................................... 2.3.8. Kurva Performa dan Hukum Affintas...................................... 2.3.9. Break Horse Power ( bhp )...................................................... 2.3.10. Momen Torsi............................................................................

4 4 6 7 12 16 19 20 22 23 24 25 26 26 26 27

BAB III METODE PENELITIAN................................................................ 3.1. Tempat dan waktu................................................................................ 3.1.1. Tempat..................................................................................... 3.1.2. Waktu....................................................................................... 3.2. Alat dan Bahan..................................................................................... 3.2.1. Alat........................................................................................... 3.2.2. Bahan....................................................................................... 3.3. Rancangan Kegiatan............................................................................ 3.3.1. Persiapan Pendahuluan............................................................ 3.3.2. Persiapan Pengujian................................................................. 3.3.3. Pengujian dan Pengambilan Data.............................................

29 29 29 29 29 29 34 36 36 39 39

Universitas Sumatera Utara

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................ 4.1. Hasil Analisa Eksperimen................................................................... 4.2. Hasil Analisa Tekanan......................................................................... 4.3. Hasil Analisa Kecepatan Air Impeller................................................. 4.4. Hasil Analisa Kapasitas Aliran........................................................... 4.5. Hasil Analisa Daya Pompa.................................................................. 4.6. Hasil Analisa Effisiensi Pompa...........................................................

41 42 42 45 47 48 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN........................................................ 52 5.1. Kesimpulan.......................................................................................... 52 5.2. Saran.................................................................................................... 55 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................ 56

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Hasil eksperimen percobaan I ( sudut 600 ) Tabel 4.2. Hasil eksperimen percobaan II ( sudut 300 ) Tabel 4.3. Hasil eksperimen percobaan III ( sudut 1000 ) Tabel 4.4. Hasil analisa eksperimen setiap percobaan

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Perubahan bentuk oleh penerapan gaya besar yang konstant Gambar 2.2. Pompa putar 2 cuping, Pompa putar 3 cuping, pompa putar 4 cuping Gambar 2.3. Pompa bolak – balik ( reciprocating pump ) Gambar 2.4. Pompa aliran radial, Pompa aliran aksil, Pompa aliran campuran Gambar 2.5. Pompa zet Gambar 2.6. Pompa sentrifugal Gambar 2.7. Bagian dari Pompa sentrifugal Gambar 2.8. Segitiga aliran kecepatan fluida Gambar 2.9. Segitiga kecepatan aliran fluida masuk impeller Gambar 2.10. Segitiga kecepatan aliran fluida keluar impeller Gambar 2.11. Gaya yang diberikan pada suata partikel sepanjang lintasan Gambar 2.12. Momen torsi Gambar 3.1. Pompa sentrifugal Gambar 3.2. Water Flo Meter Gambar 3.3. Stopwatch Gambar 3.4. Penampung air Gambar 3.5. Tacho Meter Gambar 3.6. Indikator gaya Gambar 3.7. Alat ukur tekanan Gambar 3.8. Jangka sorong Gambar 3.9. Gate Valve Gambar 3.10. Dudukan dan instalasi pemipaan Gambar 3.11. Pipa PVC Gambar 3.12. Elbow Gambar 3.13. Sambungan pipa Gambar 3.14. Saringan pipa ( foot valve ) Gambar 3.15. Bagan alir metode eksperimen Gambar 4.1. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan tekanan isap Gambar 4.2. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan tekanan keluar Gambar 4.3. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kecepatan air masuk impeller Gambar 4.4. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kecepatan air keluar impeller Gambar 4.5. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kapasitas aliran Gambar 4.6. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan daya indikator pompa Gambar 4.7. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan daya hidraulik pompa Gambar 4.8. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan effisiensi pompa

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

A b1 b2 C1 C2 u D1 D2 F g H m Mt n Ni Nd P Pd Ps Q R r t U1 U2 V W1 W2 ρ β1 β2 ηρ

Luas Lebar impeller pada sisi masuk Lebar impeller pada sisi keluar Kecepatan mutlak aliran fluida masuk sudut impeller Kecepatan absolute komponen tangensi Diameter sisi masuk impeller Diameter sisi keluar impeller Gaya Percepatan gravitasi Tinggi kenaikan Massa Fluida Momen torsi Kecepatan putaran impeller Daya mekanik pompa Daya hidrolik pompa Tekanan statis Tekanan keluar pompa Tekanan masuk pompa Kapasitas aliran Panjang tuas yang bekerja Jari – jari lengan gaya Waktu Kecepatan tangensial aliran fluida masuk Kecepatan tangensial aliran fluida keluar Volume Kecepatan relatif aliran fluida pada sisi masuk impeller Kecepatan relatif aliran fluida pada sisi keluar impeller Kerapatan fluida Sudut masuk aliran fluida Sudut keluar aliran fluida Effisiensi pompa

m2 mm mm m/det m/det mm mm Kg m/det2 m Kg Kg mm rpm W W N/m2 mm Hg mm Hg m3/det m mm detik m/det m/det m3 m/det m/det Kg/m2 0 0

%

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Pompa adalah mesin fluida yang banyak digunakan untuk mengalirkan fluida incompressible dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang rendah ketekanan yang lebih tinggi. Bila ditinjau dari tekanan yang menimbulkan energi fluida maka pompa dapat diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu: 1. Pompa Tekanan Statis 2. Pompa Tekanan Dinamis Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis,dimana pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar impeller kedalam rumah pompa, maka fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut berputar akibat dari dorongan sudu-sudu impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head fluida akan bertambah besar karena fluida tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran yang berbentuk volute mengelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel,didalam nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi head tekanan. Karakteristik pompa sentrifugal ditentukan oleh besaran-besaran seperti kapasitas, tinggi tekanan fluida,sifat atau keadaan disisi bagian isap, daya yang dibutuhkan untuk memutar pompa,kecepatan putar,efisiensi.

Universitas Sumatera Utara

Besarnya daya yang dibutuhkan pompa sentrifugal merupakan fungsi dari kopel yang diberikan oleh motor penggerak yang dapat diukur dengan beberapa metode, diantaranya dengan menggunakan metode brake dynamometer,weirmeter dan metode rem prony. Dalam proses untuk pengaturan kapasitas dari suatu instalasi pompa atau perubahan karakteristik (pengaturan dengan pembukaan katup) dapat dilakukan,tetapi hal ini berlaku bila penyimpangan kapasitas yang dibutuhkan dari kapasitas nominal hanya berlaku dalam waktu yang singkat,dan bila daya yang dibutuhkan mesin penggerak pompa pada kapasitas yang lebih kecil menjadi makin turun (berkurang dan tidak bertambah naik). Pengaturan pompa sentrifugal dan instalasi pompa (system pemipaan,katup-katup,dan lain-lain) adalah merupakan 2 buah system yang bekerja sama dan saling mempengaruhi. Karakteristik instalasi dalam banyak hal terdiri dari bagian yang statis,melalui bagianinilah terbentuknya kerugian tekanan yang terdapat didalam saluran pipa dan kerugian tersebut jalannya berbanding kuadrat dengan bertambahnya tinggi kenaikan.

Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang Pompa adalah mesin fluida yang banyak digunakan untuk mengalirkan fluida incompressible dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang rendah ketekanan yang lebih tinggi. Bila ditinjau dari tekanan yang menimbulkan energi fluida maka pompa dapat diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu: 1. Pompa Tekanan Statis 2. Pompa Tekanan Dinamis Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis,dimana pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar impeller kedalam rumah pompa, maka fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut berputar akibat dari dorongan sudu-sudu impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head fluida akan bertambah besar karena fluida tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran yang berbentuk volute mengelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel,didalam nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi head tekanan.

1 Universitas Sumatera Utara

Karakteristik pompa sentrifugal ditentukan oleh besaran-besaran seperti kapasitas, tinggi tekanan fluida,sifat atau keadaan disisi bagian isap, daya yang dibutuhkan untuk memutar pompa,kecepatan putar,efisiensi. Besarnya daya yang dibutuhkan pompa sentrifugal merupakan fungsi dari kopel yang diberikan oleh motor penggerak yang dapat diukur dengan beberapa metode, diantaranya dengan menggunakan metode brake dynamometer,weirmeter dan metode rem prony. Dalam proses untuk pengaturan kapasitas dari suatu instalasi pompa atau perubahan karakteristik (pengaturan dengan pembukaan katup) dapat dilakukan,tetapi hal ini berlaku bila penyimpangan kapasitas yang dibutuhkan dari kapasitas nominal hanya berlaku dalam waktu yang singkat,dan bila daya yang dibutuhkan mesin penggerak pompa pada kapasitas yang lebih kecil menjadi makin turun (berkurang dan tidak bertambah naik). Pengaturan pompa sentrifugal dan instalasi pompa (system pemipaan,katupkatup,dan lain-lain) adalah merupakan 2 buah system yang bekerja sama dan saling mempengaruhi. Karakteristik instalasi dalam banyak hal terdiri dari bagian yang statis,melalui bagianinilah terbentuknya kerugian tekanan yang terdapat didalam saluran pipa dan kerugian tersebut jalannya berbanding kuadrat dengan bertambahnya tinggi kenaikan.

1.2. Perumusan masalah Mengingat penelitian yang sudah dilaksanakan dan masalah yang telah teridentifikasi,untuk itu perlu adanya perumusan masalah tersebut. Maka perumusan masalah tersebut adalah : Hubungan antara Kapasitas,head total,effisiensi, dan performa

2 Universitas Sumatera Utara

pompa.Berdasarkan hal ini maka peneliti mencoba mengembangkan pengaruh kapasitas terhadap performance pompa sentrifugal. 1.3. Tujuan penelitian Adapun tujuan umum dari penelitian yang dilakukan adalah : 1. Menganalisis pengaruh kapasitas terhadap performa pompa sentrifugal. 2. Mengetahui pengaruh kapasitas melalui pengaturan pembukaan katup terhadap daya pompa yang dihasilkan. 3. Mendapatkan efisiensi pompa. Adapun tujuan khusus dari penelitian ini adalah : 1. Mengatur variasi kapasitas melalui pengaturan pembukaan katup yang divariasikan pada posisi 60º,30º,100º.

1.4. Manfaat Penelitian Manfaat dari hasil penelitian yang dilakukan antara lain yaitu ; Menghasilkan alat uji yang nantinya dapat dipergunakan secara praktis oleh peneliti-peneliti lain,dan menghasilkan informasi-informasi yang bermanfaat berkaitan dengan pengaruh kapasitas terhadap performance pompa guna menghasilkan effisiensi pompa. Dan juga dapat menjadi model peraga dalam pengajaran agar nantinya mahasiswa lebih memahami teori pompa sentrifugal dengan praktek langsung menggunakan alat uji.

3 Universitas Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Mesin Fluida Mesin fluida adalah mesin yang berfungsi utuk merubah energi mekanik menjadi energi potensial dan sebaliknya, merubah energi mekanik dalam bentuk fluida, dimana fluida yang dimaksud adalah air, uap, dan gas. Berdasarkan pengertian diatas maka secara umum mesin – mesin fluida dapat digolongkan dalam dua golongan yaitu : 1. Golongan mesin – mesin kerja , yaitu berfungsi untuk merubah energi mekanis menjadi energi fluida, contohnya : pompa, blower, compressor, dan lain – lain. 2. Golongan mesin – mesin tenaga yang berfungsi untuk merubah energi fluida menjadi energi mekanis seperti : turbin air, turbin uap, kincir angin, dan lain – lain. Pada pompa lingkup penggunaan pompa sangat luas dengan berbagai kebutuhan terhadap kapasitas dan tinggi kenaikan yang berbeda – beda, kadang – kadang pompa harus dibuat secara khusus sedemikian rupa sesuai dengan kebutuhan terhadap kapasitas pompa yang diperlukan, tinggi kenaikan, dan bahan ( fluida ) yang akan dipompa, serta terdapat juga persyaratan khusus dari mana pompa tersebut akan dipasang, dari kemugkinan pemilihan mesin penggerak pompa dan dari masalah perawatan pompa tersebut. Definisi Fluida :

4 Universitas Sumatera Utara

Fluida adalah zat cair yang berubah bentuk secara kontiniu ( terus menerus ) bila terkena tegangan geser, brapan pun kecilnya tegangan gesr tersebut. Gaya geser adalah komponen yang menyinggung permukaan dan gaya yang dibagi dengan luas permukaan tersebut adalah tegangan geser rata – rata pada permukaan itu. Tegangan geser pada suatu permukaan titik adalah nilai batas perbandingan gaya geser terhadap gaya luar hingga menjadi titik tersebut. Pada gambar 2.1. suatu zat ditempatkan diantara dua plat sejajar engan jarak yang sedemikian luas sehngga pada keadaan tepi plat dapat diabaikan. Plat bawah dengan terpasang tetap, pada suatu gaya ( F ) diterapkan pada plat atas yang mengarahkan tegangan geser F/A pada zat apapun yang terdapat diantara plat – plat itu. Adalah luas plat diatas, bila gaya F menyebabkan plat atas bergerak dengan suatu kecepatan ( bukan nol ) yang steady, walaupun F kecil kita dapat menyimpulkan bahwa zat diantara kedua lat tersebut adalah fluida.

Gambar 2.1. Perubahan bentuk oleh penerapan gaya geser yang konstan.

Fluida yang langsung bersetuhan dengan batas benda mempunyai kecepatan yang sama pada batas yang tidak terdapat gelinciran ( slip ). Hal ini merupakan hasil eksperimen yang telah dikaji pada percobaan – percobaan yang tidak terhitung jumlahnya dengan mempergunakan berbagai jenis fluida dan bahan. Fluida adalah luas a, b, c, d 5 Universitas Sumatera Utara

mengalir ke posisi yang baru terhadap plat dan kecepatan U, berubah secara seragam dari nol pada plat yang diam ( stasioner ) sampai U, pada plat atas. Pada percobaan – percobaan tersebut menunjukkan bahwa dengan besaran – besaran lainnya dipertahankan dengan konstan, F berbanding lurus dengan a serta U dan berbanding terbali dengan tebal t dalam bentuk persamaan

Disini adalah faktor kesebandingan dan pengaruh fluida yang bersangkutan tercakup didalamnya jika tegangan geser : σ = F A

Pada perbandingan U/t adalah kecepatan sudut garis a, b atau laju perubahan bentuk berkurangnya b, a, d. Kecepatan sudut tersebut juga dapat ditulis du/dy, karena baik u/t ataupun du/dy adalah lebih umum. Karena hal ini berlaku pada situasi – situasi dimana kecepatan sudut serta tegangan geser berubah dengan y. Gradien kecepatan du/dy juga dapat dibayangkan sebagai lapisan yang bergerak relative terhadap lapisan yang berdekatan, dalam bentuk differensialnya :

adalah merupakan hubungan antara tegangan geser dan laju perubahan bentuk – bentuk sudut aliran fluida satu dimensi, faktor keseimbangan µ disebut viskositas.

2.2. Pompa Seperti telah dijelaskan terdahulu, pompa adalah mesin fluida yang digunakan untuk mengalirkaan fluida inkompresible ( tidak mampu mampa ) dari suatau tempat 6 Universitas Sumatera Utara

ketempat yang lain, dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang rendah ke tekanan yanglebih tinggi. Dalam hal ini pembahasan pompa tidak terlepas dari pembahasan pipa isap ( suction pipe ) dan pipa tekan ( discharge ) yang secara keseluruhan juga tentang pemompaan ( pumping system ).

2.2.1. Klasifikasi Pompa Bila ditinjau dari segi tekanan yang menimbulkan energi fluida maka pompa dapat diklasifikasikan dalam 2 jenis yaitu : 1. Pompa tekanan statis 2. Pompa tekanan dinamis 1. Pompa Tekanan Statis Pompa ini disebut juga “positive displacement” dimana head yang terjadi akibat tekanan yang diberikan terhadap fluida dengan cara energi yang diberikan pada bagian utama peralatan pompa menekan langsung fluida yang di pompakan. Jenis pompa yang termasuk dalam golongan statis adalah : a. Pompa putar ( Rotary Pump ) 

Pompa rotor tunggal ( Single rotor pump )



Pompa rotor ganda ( Multiple rotor pump )

b. Pompa bolak – balik ( Reciprocating Pump ) 

Pompa torak



Pompa diafragma

a. Pompa Putar ( Rotary Pump )

7 Universitas Sumatera Utara

Pompa rotary terdiri dari rumah pompa yang diam dan mempunyai roda gigi, baling – baling, piston, nok ( cam ), segmen, sekrup da lain sebagainya yang beroperasi dalam ruang bebas ( cleareance ) yang sempit. Sebagai ganti cairan pada pompa sentrifugal, pompa rotary akan menerapkan cairan, mendorongnya melalui rumah pompa yang tertutup, hampir sama dengan piston pompa torak. Akan tetapi tidak seperti pompa torak, pompa rotary mengeluarkan cairan dengan aliran yang lancar ( smooth ). Sering dianggap pompa untuk cairan kental, pompa rotary bukan terbatas pada bagian ini saja. Pompa ini akan mengalirkan hampir setiap cairan yang tidak mengandung bahan – bahan padat atraktif dan keras. Susunan penggerak pompa rotary untuk desin aneka poros ( multishaft ) terdiri dari dua jenis. Elemen pemompa pada poros yang digerakkan dapat menggerakkan elemen pasangannya pada poros yang bebas akan tetapi, bila bahan – bahan abrasive yang ada dalam cairan itu dapat menyebabkan keausan yang berlebihan atau bila elemen pemompa itu fleksible, roda gigi pengatur waktu ( timing gear ) akan menggerakkan poros yang bebas tadi. Ini akan memungkinkan elemen – elemen pemompa beropersi dalam ruang bebas yang sempit tanpa terjadinya persentuhanyang keras.

Gambar 2.2. (a) Pompa putar 2 cuping, (b) pompa putar 3 cuping, (c) pompa putar 4 cuping.

b. Pompa bolak – balik ( Reciprocating Pump )

8 Universitas Sumatera Utara

Pompa bolak – balik mempunyai bagian utama berupa torak atau diafragma yang bergerak bolak – balik didalam selinder untuk dapat mengalirkan fluida. Pompa ini dilengkai dengan katup – katup, dimana fluida bertekanan rendah di hisap melalui katup hisap ke ruang selinder, kemudian ditekan oleh torak atau diafragma hingga tekanan statisnya naik dan sanggup mengalirkan fluida keluar melalui katup tekan. Pompa bolak – balik memiliki langkah – langkah kerja, pada langkah hisap maka terjadi kevakuman di dalam ruang silinder katup hisap terbuka maka cairan masuk ke ruang silinder, pada saat langkah tekan katup hisap tertutup dan katup keluar terbuka, sehingga fluida terdesak dan tekanan menjadi naik, kemudian aliran keluar melalui saluran keluar. Proses tersebut berlangsung terus – menerus selama pompa bekerja.

Gambar 2.3. Pompa bolak – balik ( Reciprocating Pump ) 2. Pompa Tekanan Dinamis Pompa ini disebut juga dengan “ Non Positive Displacement Pump “, pompatekanan dinamis terdiri dari poros, sudu – sudu impeller, rymah volut, dan salura keluar. Energi mekanis dari luar diberikan pada poros pompa untuk memutar impeller. Akibat putaran dari inpeler menyebabkan head dari fluida menjadi lebih tinggi karena mengalami percepatan. Ditinjau dari arah aliran yang mengalir melalui sudu – sudu gerak, maka pompa tekanan dinamis digolongkan atas tiga bagian, yaitu : a. Pompa aliran radial 9 Universitas Sumatera Utara

Arah aliran dalam sudu gerak pada pompa aliran radial terletak pada bidang yang tegak lurus terhadap poros dan head yang timbul akibat dari gaya sentrifugal itu sendiri. Pompa aliran radial mempunyai head yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan pompa jenis lain. b. Pompa aliran aksial Arah aliran dalam sudu gerak pada pompa aliran aksial terletak pada bidang yang sejajar dengan sumbu poros dan head yang timbul akibat dari besarnya gaya angkat dari sudu – sudu geraknya. Pompa aliran aksial mempunyai head yang lebih rendah tetapi kapasitasnya lebih besar. c. Pompa aliran campuran Pada pompa ini fluida yang masuk sejajar dengan sumbu poros dan keluar sudu dengan arah miring ( merupakan perpaduan dari pompa aliran radial da pompa aliran aksial ). Pompa ini mempunyai head yang lebih rendah namun mempunyai kapasitas lebih besar.

(a)

(b)

(c)

Gambar 2.4.(a) Pompa aliran radial, (b) Pompa aliran aksial, (c) Pompa aliran campuran

Jadi prinsip kerja dari pompa tekan dinamis adalah dengan mengubah energi mekanis dari poros menjadi energi fluida, dan energi inilah yang menyebabkan pertambahan head tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada fluida yang mengalir secar kontiniu.

10 Universitas Sumatera Utara

Pada pompa tekanan dinamis terjadinya aliran fluida adalah akibat dari kenaikan tekanan di dalam fluida bukan akibat pergeseran volme impeller pemindahannya seperti yang terjadi pada pompa tekanan statis. Pada pompa tekanan dinamis dijumpai poros putar dengan kurungan sudu disekelilingnya, dan melalui sudu – sudu inilah fluida mengalir secara kontiniu. Secara umum pompa tekanan dinamis dapat digolongkan atas : Pompa efek khusus merupakan salah satu jenis pompa tekanan dinamis, diman tekanan di dalam fluida terjadi secara spesifik. Beberapa contoh dari pompa jenis ini adalah pompa zet, pompa elektro magneti, hidrolik pompa dan gas lift pump. Pompa elektro magnetik menggunakan prinsip elektro magnetik untuk memindahkkan fluidanya. Sehingga yang biasa dipindahkan adalah cairan metal. Pompa jenis ini banyak digunakan dalam instalasi nklir. Kelebihan pompa jenis ini dapat memompakan fluida panas dan tidak mempunyai bagian yang bergerak sehingga tidak terlalu ibing. Pompa zet umumnya dikombinasikan bekerja bersama sama dengan pompa sentrifugal. Karena dengan kombinasi ini diperoleh beberapa keuntungan, baik dari segi mekanis maupun hydrolis. Keuntungan mekanis adalah tidak ada bagian yang bergerak dalam sumur dimana pompa ini biasa digunakan.

11 Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.5. Pompa Zet 2.2.2. Kavitasi Pompa Sebagai pendekatan pompa, orang umumnya mengandaikan bahwa bila tekanan mutlak dalam suatu titik dalam zat cair mencapai tekanan uap untuk temperatur bersangkutan, rongga rongga dan gelembung – gelembung akan terbentuk, rongga – rongga ini akan mengandung uap fluida gas bebas. Gejala pembentukan rongga dan pecahnya rongga itu disebut dengan kapitasi, kapitasi yang sudah membahayakan akan mengurangi unjuk kerja pompa atau menambah rugi – rugi mekanik dan menjadi berisik, meningkatkan getaran dan mengkorosikan logam dari impeller. Akan ada sebagian titik dalam zat cair didalam pompa dimana tekanan minimum umumnya didaerah sparasi aliran dan begitu tekanan sekeliling berkurang, tekanan uap akan tercapai dan kavitasi dimulai dititik tersebut. Sehubungan dengan kondisi ini akan terjadi mutlak yang tetap dibagian muka masukan pompa untuk debit tertentu melalui pompa itu :

12 Universitas Sumatera Utara

1. Faktor penyebab kapitasi •

•

•

•

•

Tekanan hisap ( Hs ) terlalu tinggi Penampang pipa ( poros impeller ) terlalu kecil Adanya getaran dan lekukan pada pipa hisap Kecepatan putaran impeller lebih besar dari kecepatan aliran fluida Temperatur fluida yang terlalu tinggi

2. Pengaruh kapitasi •

Terjadinya erosi dan korosi pada bagian dimana kapitasi terjadi sehingga elemen – elemen pompa menjadi rusak

•

Perubahan energi kecepatan menjadi energi tekan oleh sudu – sudu menjadi kurang sempurna dan akibatnya effisiensi akan turun

•

Terjadi gesekan pada sudu – sudu impeller

3. Pencegahan kapitasi Untuk menghindari terjadinya kavitasi pada pompa maka dengan mengusahakan agar kecepatan aliran air masuk impeller sedkit besar dari pada kecepatan pada sisi hisap. Seperti telah kita ketahui bahwa gesekan yang terjadi sebanding dengan harga kecepatan pangkat dua, berarti kecepatan aliran air terjadi semakin kecil maka diameter dari eye of impeller akan menjadi tidak sempurna. Berdasarkan beberapa pertimbangan diatas maka harga kecepatan aliran masuk impeller diambil sedikit lebih besar dari pada kecepatan aliran air pada sisi hisap, dan masih berada dalam batasan yang diizinkan. Dalam perencanaan instalasi pompa, hal - hal berikut ini harus diperhitungkan untuk menghindari kapitasi :

13 Universitas Sumatera Utara

1. Ketinggian letak pompa terhadap permukaan zat cair yang dihisap harus dibuat serendah atau sedekat mungkin agar head hisap statis menjadi rendah. 2. Pipa suction pompa harus dibuat sependek mungkin jika terpaksa dipakai pipa hisap yang panjang, sebaiknya diambil pipa yang diameternya satu nomor lebih besar untuk mengurangi kerugian gesek. 3. Tidak dibenarkan sama sekali untuk memperkecil laju aliran dengan menghambat aliran sisi hisap. 4. Jika pompa mempunyai head total yang berlebihan maka pompa akan bekerja dengan kapasitas aliran yang berlebihan pula sehingga kemungkinan akan terjadinya kapitasi menjadi lebih besar karena itu head total pompa harus ditentukan sedemikian hingga sesuai dengan yang diperlukan pada kondisi operasi yang sesengguhnya. Tiga kelas pompa yang dignakan sekarang in adalah sentrifugal, rotari ( rotary ) dan torak ( reciprocating ). Istilah ini hanya berlaku pada mekanika fluida, bukan pada design pompa itu sendiri. Hal ini penting, sebab banyak pompa dibuat dan dijual untuk keperluan khusus, hanya dengan melihat detail design terbaik saja, sehingga masalah yang berdasarkan kepada kelas dan jenis menjadi terlupakan. Masing – masing kelas selanjutnya dibagi lagi menjadi sejumlah jenis yang berbeda. Misalnya yang termasuk klasifikasi pompa rotari adalah pompa kam ( cam ), sekrup, roda gigi, dan sebagainya. Masing – masing merupakan jenis yang khusus dari pompa rotary. Untuk maju ke langkah yang berikutnya, dapat diperhatikan bahwa pompa bahan bakar yang banyak dipakai sekarang ini. Pompa jenis ini merupakan jenis rotari

14 Universitas Sumatera Utara

tiga-sekrup yang tersedia dengan rotor – rotor yang terbuat dari berbagai bahan yang berbeda dengan empat cara penyeimbangan dorongan aksial. The hydraulic Institute menyarankan bahwa klasifikasi standar hanya dianggap berlaku untuk satu jenis saja, yang selanjutnya terserah kepada pembuat untuk membuat detail yang akan dikembangkan dan telah distandardisasi untuk pompa tersebut. Jadi, dalam memilih sebuah pompa, sering diperlukan ketelitian membandingkan detail demi detail sejumlah pompa. Dalam mengklasifikasikan standar pompa sentrifugal misalnya, The Hydraulic Institute membaginya berdasarkan : tingkatan ( satu tingkat atau dua tingkat ), jenis rumah pompa / casing ( rumah keong, lingkaran, atau difuser ), kedudukan ( poros horizontal atau vertikal ), hisapan ( tunggal atau ganda ). Bila kita tinjau bedasarkan bahannya, konstruksi The Hydraulic institute memakai penandaan – penandaan sebagai berikut : 1. Sebagian brons 2. Serba brons 3. Brons dengan komposisi khusus 4. Serba besi 5. Sebagian baja tahan karat 6. Serba tahan karat. Pompa yang bahannya sebagian brons mempunyai rumah yang terbuat dari besi cor, impeller, rumah cincin ( casing ring ) dan selongsong ( bila dipakai ) dari brons. Pada pompa serba brons setiap bagian yang berhubungan langsung dengan cairan terbuat dari brons sesuai standar pembuatan pompa. Demikian juga dengan penandaan (3) kecuali

15 Universitas Sumatera Utara

bagian yang terbuat dari komposisis brons yang sesuai dengan pengunaan pompa tersebut. Pompa serba besi mempunyai bagian yang terbuat dari logam besi yang berhubungan langsung dengan cairan yang dipompakan. Pada pompa yang terbuat dari sebagian bahan tahan karat, rumah pompa dibuat dari bahan yang sesuai

untuk

keperluaannya, sementara impeller, cincin impeller, dan selongsong poros ( bila dipakai ) terbuat dari baja tahan korosi yang sesuai dengan cairan yang akan dipompakan.pada pompa serba baja tahan karat, bagian – bagian yang berhubungan langsung dengan cairan terbuat dari baja tahan korosi yang sesuai dengan penggunaannya, sementara poros adalah dari baja ahan korosi yang tingkatannya sama dengan bahan bagian – bagian pompa selebihnya.

2.3. Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal dan instalasi pompa (sistem pemipaan, katup, dan lain-lain) adalah merupakan 2 buah sistem yang bekerja sama dan saling mempengaruhi.. Dari garis pada diagram h – q pompa sentrifugal, yang sebagai garis karakteristik pompa atau juga garis peredaman ( hasil pengaturan pembukaan katup ) yang diketahui ketergantungan kenaikan h terhadap kapasitas q. Untuk mengatur kapasitas q dari suatu instalasi pompa adalah sebagai berikut ; Perubahan karakteristik instalasi melalui ( pengaturan pembukaan katup ) karakteristik diubah dengan memelalui atau menggunakan katup yang dipasang didalam sistem pipa saluran dengan meningkatkan besarnya kerugian arus aliran fluida maka akan mengakibatkan perubahan dari karakteristik instalasi sehingga didapatkan titk potong yang baru dengan karakteristik pompa, gambar diatas pengaturan atau pencekikan (

16 Universitas Sumatera Utara

dengan cara memperbesar atau memperkecil pembukaan katup ) ini mudah dilaksanakan, tetapi karena caranya dengan memperbesar kerugian arus aliran fluida akibatnya biaya bekerjanya adalah tinggi. Didalam titik perencanaan dengan petunjuk notasi besarnya daya untuk alat penggerak adalah ; P yang perlu

1

= V1 . φ . g . H B1 / η

Dalam hal ini H statik + tahanan pipa. Dengan kecilnya pembekuan katup pencekikan berakibat kapasitas fluida didalam saluran tekanan berkurang menjadi V3 maka : P yang perlu 3 = V 3 .

Q

. g . (H B3 + H v3 ) / η

Bagaimanapun dayanya akan naik sebagai akibat pengaturan ini, tempat dari instalasi tidak berubah dan disini ada tambahan H v3 . Sewaktu keadaan tidak tetap ( H besar dari P

yang perlu 1 ,

statik

yang kecil ) P

yang perlu 3

akan dapat lebih

bila diperhatikan dari sisi instalasi pada suatu kapasitas dari sisi

instalasi pada suata kapasitas V 3 tinggi kenaikan yang dibutuhkan hanya H B3 . Tambahan H V3 adalah disebabkan oleh pengecilan pembukaan katup pencekik yang merupakan bentuk dari energi yang tidak berguna. Pengaturan dengan katup ( throttle ) terutama pada pompa radial harus hati-hati menggunakannya, karena meningkat keadaan hidrauliknya seperti yang ditunjukan oleh gambar karakteristik pompa, bahwa pengaturan dengan sistem pengaturan katup adalah yang paling cepat untuk diijinkan guna dipakai, tetapi hal ini terutama berlaku bila penyimpangan kapasitas yang dibutuhkan kapasitas nominalnya hanya berlangsung

17 Universitas Sumatera Utara

dalam waktu yang singkat, dan bila daya yang dibutuhkan mesin penggerak pompa pada kapasitas yang lebih kecil menjadi makin turun ( kurang dan tidak bertambah naik ).

Gambar 2.6. Pompa Sentrifugal.

Pompa sentrifugal terdiri dari beberapa jenis yaitu ;  Pompa jenis rumah keong ; pada jenis ini impeller membuang cairan dalam rumah spiral yang berangsur – angsur berkembang, ini dibuat sedemikian rupa untuk mengurangi kecepatan dapat diubah menadi tekanan statis. Rumah keong ini akan menyeimbangkan beben – beben radial pada poros pompa sehingga beban akan saling meniadakan, dengan demikian akan mengurangi pembebanan poros dan resultant lenturan.  Pompa jenis difuser ; Pada jenis ini baling – baling pengarah tetap akan mengelilingi runer atau impeller. Laluan – laluan yang berangsur – angsur mengembang ini akan mengubah arah cairan dan mengkonversikannya menjadi tinggi tekan tekanan ( pressure head ).

18 Universitas Sumatera Utara

 Pompa jenis turbin ; Pompa ini juga dikenal dengan pompa vorteks,peri – peri, dan regeneratif, cairan pada jenis ini dipusar oleh baling – baling impeller dengan kecepatan yang tinggi selama hampir dalam satu putaran didalam saluran yang berbentuk cincin ( annular ), tempat impeller tadi berputar. Energi ditambahkan kecairan kedalam bentuk impuls. Jadi pompa trubin menambah energi pada cairan dalam sejumlah impuls.  Jenis aliran campuran dan airan aksial ; Pompa aliran campur menghasilkan tinggi tekan ( head ) sebagian oleh pengangkatan ( lift ) baling – baling pada cairan. Diameter sisi buang baling – baling ini lebih besar dari sisi masuknya. Pompa aliran aksial menghasilkan tinggi tekan oleh propeler atau oleh aksi pengangkatan ( lift ) baling – baling pada cairan. Diameter baling – baling pada sisi hisap sama dengan pada sisi buang. Pompa propeler merupakan jenis pompa aliran aksial.

2.3.1. Cara Kerja Pompa Sentrifugal

Gambar 2.7. Bagian dari pompa sentrifugal

19 Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan gambar dapat dijelaskan cara kerja pompa sentrifugal sebagai berikut : Fluida masuk melalui saluran hisap Ds kemudian dalam arah aliran aksial mengalir masuk kedalam impeller dengan kecepatan terbatas Cs. Sudu pompa dimulai dai D 1 , lebar sudunya b1 . kecepatan mutlak mengalirnya fluida C 1 dan luas penampang yang dilalui aliran fluida = D1 x π x b1 ; maka menurut persamaan kontinuitas didapat :

Dimana : b 1

= lebar sudu (m)

Q

= kapasitas aliran (m3/det)

D1

= diameter masuk sudu pompa ( m )

C1

= kecepatan mutlak aliran fluida masuk sudu impeller (m/det)

Dengan adanya sudu penampang yang dilewati fluida menjadi semakin sempit dan dengan demikian kecepatan fluida mengalir masuk naik sekitar 10 %. Segitiga Aliran Kecepatan Fluida

Gambar 2.8. Segitiga aliran kecepatan fluida

20 Universitas Sumatera Utara

Pada titik 1 dar gambar 2.7. diperoleh kecepatan aliran fluida masukC1 yang arahnya tegak lurus U1 di dapat dari :

Dimana : n

= kecapatan putaran impeller dalam rpm

D 1 = diameter masuk sudu pompa ( m ) Keterangan gambar :α W1

= kecepatan relative aliran fluida pada sisi masuk

Β1

= sudut masuk aliran fluida

Lihat gambar segitiga berikut :

Gambar 2.9. Segiitiga kecepatan aliran fluida masuk impeller

Dari titik 1 ( pada gambar 2.7 ) fluidamengalir ke bagian belakang dari sudu impeller yang melengkung, supaya mendapatkan paenghantaran dan pengaliran yang baik maka jumlah sudu impeller harus tertentu, karena adanya gaya sentrifugal pada sudu impeller. Jadi akibat dari berputarnya impeller dengan kecepatan U dan bentuk sudu impeller yang sedemikian rupa didapat kecepatan relative aliran fluida dibagian masuk sudu impeller W1 dan saluran kelar W2 . Besarnya kecepatan W didapat dari persamaan

21 Universitas Sumatera Utara

kontinuitas. Diameter impeller dibagian keluar D 2 dan pada bagian masuk D 1. Lebar sudu b2 hanya sedikit lebih kecil dari pada dibagian masuk b1 , sehingga pada umumnya W 2 lebih kecil dari W 1 . Pada titik 2 dari gambar 2.7. fluida mempunyai kecepatan keluar mutlak C 2 . Kecepatan keliling impeller pada sisi keluar U 2 adalah :

dimana : W2 = kecepatan relative aliran fluida pada sisi keluar impeller β2

= sudut keluar aliran fluida

Untuk pompa sentrifugal sudut impeller yang berguna adalah 150 – 300 maksimum sampai 500.

Gambar 2.10. Segitiga kecepatan aliran fluida keluar impeller Jika pompa dibuat bertingkat, sesudah keluar dari sudu fluida melalui ruang 3 tanpa sudu dan sampai didalam sudu pengarah dengan kecepatan aliran fluida C 4 . tapi bila konstruksi pompa dibuat sederhana dimana fluida yang keluar dari impeller langsung masuk kedalam rumah pompa, maka kecepatan mutlak aliran fluida keluar C 2 harus diarahkan sedemikian rupa, perpindahan fluida dari impeller kerumah pompa sedapat mungkin bisa bebas tanpa tumbukan.

22 Universitas Sumatera Utara

2.3.3. Persamaan Utama Pada Mesin Arus Aliran Fluida ( Persamaan Euler ) Perpindahan energi didalam sudu impeller adalah dari momen puntir yang bekerja pada poros diteruskan sedemikian rupa oleh sudu impeller sehingga menimbulkan kecepatan absolute fluida C 2 u dan C 1 u ( sudu impeller bekerja sebagai tuas untuk meneruskan momen puntir poros dan menimbulkan arus kecepatan fluida ). Menurut kaidah impuls, pada umumnya momen puntir diantara sisi bagian luar dan sisi bagian masuk.

Dimana : m r

= massa fluida ( cairan ) = panjang tuas yang bekerja (m)

dC u = besarnya perubahan komponen tangensial dari kecepata absolute dt fluida terhadap perubahan waktu.

Langkah demi langkah pada waktu melalui impeler dimana : M

= m/t x (( r 2 x C 2 u ) – ( r 1 x C 1 u )) = m x (( r 2 x C 2 u ) – ( r 1 x C 1 u ))

Dimana : M

= momen puntir ( kg / mm )

M

= massa fluida ( cairan )

r 1 = r2

= panjang tuas yang bekerja (m)

C 1 u = C 2 u = kecepatan absolute komponen tangensial ( m/det ) Momen puntir ini akan mendapat daya sesuai dengan daya yang diberikan poros P = M x ω, dimana ω = adalah kecepatan sudut. P = m x ( r 2 x C2 u – r 1 x C1 u ) Dimana : P = daya yang diperoleh poros

23 Universitas Sumatera Utara

Dan dengan r x ω = U = kecepatan keliling, persamaan diatas disederhanakan kepersamaan utama Euler. P = (( U 2 x C 2 u ) ( U 1 x C 1 u )) = kerja spesifik m

Dimana : U 1 = kecepatan tangensial aliran fluida masuk ( m/det ) U 2 = kecepatan tangensial aliran fluida keluar ( m/det ) Kerja spesifik Y (dalam satuan SI adalah Nm/kg ) adalah kerja mekanis dari poros yang dipindahkan fluida, kerja tersebut menghisap dan memompakan massa fluida cair. 2.3.4. Hubungan Tingi Kenaikan H dengan Kerja Spesifik Y Antara tinggi kenaikan H (m) dengan kerja spesifik Y ada hubungannya yaitu : Y=gxH Dimana : g

= percepatan grafitasi ( m/det )

H

= tinggi kenaikan ( m )

Y

= kerja spesifik

Keterangan : Dari persamaan Ueler ini didapat pengertian bahwa kecepatan dari suatu fluida yang dipompakan tidak diperhitungkan. Demgam demikian tinggi kenaikan pompa tidak tergantung kepada macamnya fluida yang dipompakan. Persamaan ini berlaku untuk semua jenis fluida. Persamaan ini juga berlaku untuk kompresor dan ventilator. Bila kecepatan aliran fluida masuk C 1 diarahkan menjadi tegak lurus, maka C 1 u = 0

Dimana : H

= tinggi kenaikan ( m )

24 Universitas Sumatera Utara

g

= percepatan grafitasi ( m/det )

U2

= kecepatan tangensial aliran fluida masuk

C 2 u = kecepatan absolute komponen tangensial ( m/det )

2.3.5. Kecepatan Spesifik Kecepatan spesifik adalah suatau istilah yang dipakai untuk memberikan klasifikasi impeller yang berdasarkan prestasi proporsinya tanpa memperhatikan ukuran aktual dan kecepatannya dimana impeller – impeller itu beroperasi karena kecepatan spesifik itu adalah merupakan proporsi impeller. Kecepatan dari impeller adalah konstan terhadap hal sederetan impeller – impeller yang mempunyai sudut – sudut dan proporsi yang sama atau untuk salah satu porsi impeller yang beroperasi pada sembarang kecepatan. Kecepatan spesifik didefinisikan sebagai kecepatan dalam putaran per menit, dimana suata porsi impeller akan beroperasi secara bersamaan, umumnya apabila diperkecil akan dapat memberikan kapasitas teruji ( rating ) sebesra satu Gpm pada tinggi tekan total sebesar 1 ft. Kecepatan speifikdiberi simbol ( Ns ) yang dinyatakan dengan : Ns = n . √Q H¾ Dimana : n

= putaran pompa ( rpm )

Q

= kapasitas pompa ( Gpm )

H

= Head pompa ( ft )

Sedangkan menurut M. Khetagur of Marini Auxialiary and System bahwa kecepatan spesifik itu adalah dihitung menggunakan rumus : Ns = 51,65 x n √Q

25 Universitas Sumatera Utara

4

Dimana : n

√H3

= putaran pompa ( rpm )

Q

= kapasitas pompa ( Gpm )

H

= Head pompa ( ft )

51,65 = konstanta Kecepatan spesifik untuk setiap jenis impeller : •

•

•

•

•

Low speed impeller

: Nsi = 40 s/d 80

Moderate speed impeller

: Nsi = 80 s/d 150

High speed impeller

: Nsi = 150 s/d 300

Mixed flow impeller

: Nsi = 300 s/d 600

Axial flow

: Nsi = 600 s/d 2000

2.3.6. Head Total Pompa Sentrifugal Head total adalah ketinggian yang dapat dicapai oleh fluida oleh pemompaan yaitu :

H = H d – H 5 + Vd2 – Vs2 2g 2g

2.3.7. Effisiensi Pompa Perbandingan daya hidraulik terhadap bhp disebut sebagai gross effisiency pompa, yaitu : Gross effisiensi =

QγH bhp

26 Universitas Sumatera Utara

2.3.8. Kurva Performance dan Hukum Affiantas Variasi head dengan kapasitas pada putaran pompa merupakan satu karakteristik pompa. Karakteristik yang lengkap dari pompa sentrifugal juga mencakup effisiensi dan bhp. Head, kapasitas, dan bhp pompa bervariasi terhadap putaranmerupakan fitur dari kurva karakteristik pompa sentrifugal. Variasi ini mengikuti aturan – aturan hukum affintas pompa sentrifugal. •

•

•

Pada saat putaran berubah kapasitas berbanding lurus terhadap putaran. Variasi head merupakan perbandingan pangkat dua putaran. Bhp berbanding pangkat tiga pada putaran. Q 1 = n1 ; H 1 = n1 2 ; ( bhp )1 = n1 3 n2 3 Q2 n2 H 2 n2 2 ( bhp ) 2

2.3.9. Break Horse Power ( bhp ) Dalam dunia teknik mesin kita tidak akan terlepas dari daya yang dihasilkan ataupun yang dibutuhkan oleh suatu peralatan atau mesin. Daya dalam definisinya adalah kerja per satuan waktu. Daya dalam satuannya yang sering digunakan adalah dalam kilowatt ( KW ) dan horse power ( HP ), merupakan besaran turunan yang dapat ditentukan dengan menggunakan alat ukur daya. Jika suata gaya diberikan suatau partikel yang bergerak∆x sepanjang lintasannya, dengan Fx adalah besaran komponen gaya yang menyinggung lintasan, maka usaha yang diberikan ∆w = Fx . ∆x, dan daya rata – rata adalah :

27 Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.11. Gaya yang diberikan pada suatu partikel sepanjang lintasan

Daya : P = Fx . V Daya sesaat : P = Fx . V Setiap gaya tertentu tidak lain adalah salah satu aspek interaksi bersamaan ( mutual interaction ). Antara dua buah benda. Sudah dibuktikan kalau suatau benda melakukan gaya kepada benda yang lain maka benda kedua itu selalu melakukan gaya pula kepada benda pertama, yang sama besarnya dengan arah berlawanan, dan mempunyai garis kerja yang sama. 2.3.10. Momen Torsi Besar dan efek yang ditimbulkan oleh suatau gaya pada suatau benda bergantung pada suatu letak garis kerja gaya itu, jadi pada gambar 2.10. menyebabkan putaran pada suatu benda.

Gambar 2.12. Momen Torsi

28 Universitas Sumatera Utara

Garis kerja gaya dapat diperinci dengan menentukan jarak tegak lurus antara sebuah titian patokan dengan garis kerja gaya tersebut. Jarak tegak lurus dari titik ini ke garis kerja suatau gaya disebut lengan momen dari gaya tersebut terhadap sumbu. Hasil kali gaya teradap lengan momen disebut momen gaya itu terhadap sumbu atau juga disebut gaya putar ( torque ). Momen Torsi

: Mt = Fx . r Fx = Mt / r

Kecepatan keliling

:V=2.π.r.n

Daya

: P = 2 . π . r . n . Mt.

29 Universitas Sumatera Utara

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan waktu. 3.1.1. Tempat. Penelitian ini dilakukan di laboratorium teknik program studi teknik mesin di Universitas Medan Area. 3.1.2. Waktu. Waktu penelitian dilaksanakan pada awal bulan Juni 2008 dan di akhiri pada pertengahan bulan agustus 2008.

3.2. Alat dan bahan. 3.2.1. Alat. a. Pompa Sentrifugal Pada pelaksanan penelitian pompa sentrifugal tentu yang digunakan adalah jenis pompa sentrifugal. Pompa sentrifugal yang digunakan pada penelitian ini adalah pompa sentrifugal yang sering digunakan oleh masyarakat sehari-hari.

Gambar 3.1. Centrifugal Pump.

30 Universitas Sumatera Utara

Spesifikasi pompa : -

Merk Pompa

: Sanho

-

Model

: DB – 125

-

Kapasitas Maksimum

: 42 ltr/mnt

-

Suction Head

:9m

-

Discharge Head

: 24 m

-

Size

: 1” x 1”

-

Out put

: 125 W

-

Tegangan Arus

: 220 V

-

Frekuensi

: 50 Hz

-

Putaran

: 2850 rpm

b. Water Flo Meter (alat ukur volume air keluar) Alat ini digunakan untuk mengukur besar kapasitas air yang dihasilkan pada saat pengujian dengan waktu yang ditentukan. Volume air yang keluar dihitung pada saat penunjukan tepat pada angka 0 dan diakhiri pada saat jarum kembali ke angka 0.

31 Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.2. Indikator volume air keluar.

c. Stop watch. Alat ini digunakan untuk menentukan waktu kecepatan aliran air keluar pada saat pengujian dilakukan.

Gambar 3.3. Stopwatch. d. Bak penampung air. Alat ini digunakan untuk menampung air pada saat pengujian berlangsung.

3.4. Bak penampung air. e. Alat ukur RPM (tacho meter). Alat ini digunakan untuk mengukur putaran poros pompa pada saat pompa bekerja.

32 Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.5. Tacho meter.

Spesifikasi alat : -

Display

: 5 digits, 10 mm (0,4’) LCD

-

Test Range

: 2,5 to 99,999 rpm

-

Resolution

: 0,1 rpm (2,5 to 99,999 rpm) 1 rpm (Over 1,000 rpm)

-

Accuracy

: 0,05 % + 1 rpm

-

Sampling Time 1 Sec

: Over 60 rpm

-

Test Range Select

: Automatic

-

Memory

: Last Value, Max. Value, Min. Value

-

Detection Distence

: 50 to 250 mm / 2 to 10 inch (typical max 350 mm / 14 inch)

-

Time Base

: Quartz Crystal

-

Circuit

: Exclusive one-chip of microcomputer LSI circuit

-

Power Suply

: 4 x 1,5 VA (UM-3)

-

D.C Concumption

: Approx. 80 mA (operation)

-

Operation Temp

: 0 to 500 C (32 to 1220 F)

-

Size

: 1390 x 72 x 37 mm

33 Universitas Sumatera Utara

-

Weight

: About 300 g

f. Alat ukur tegangan torsi. Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya gaya yang terjadi pada putaran poros pompa. Besarnya gaya yang terjadi dihubungkan dengan jari-jari lengan gaya untuk mendapatkan momen torsi, seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.6. Indikator gaya. g. Alat ukur tekanan sisi masuk (suction) dan sisi keluar (discharge). Alat ukur tekanan digunakan untuk mengukur tekanan air masuk dan tekanan air keluar pada saat pengujian pengambilan data. Alat ini gabungan dari selang transparan yang didalamnya terdapat air raksa sebanyak 100 cc, seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 3.7. Alat ukur tekanan.

h. Jangka Sorong (Vernier Calliper)

34 Universitas Sumatera Utara

Dalam pegukuran dimensi berupa diameter dalam, diameter luar jarak sudu digunakan alat untuk mempermudah pengerjaan. Alat yang digunakan adalah jangka sorong (Vernier Calliper), seperti pada gambar 3.9.

Gambar 3.8. Jangka sorong. 3.2.2. Bahan. Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah bahan-bahan untuk instalasi pemipaan pada saat penelitian. a. Gate valve (Variasi kapasitas) Alat ini digunakan sebagai pengatur pembukaan katup (variasi kapasitas) yang dipasang pada sisi tekan pada saat pengujian.

a. katup 1000

b. katup 300

c. katup 600

Gambar 3.9. Gate Valve

b. Dudukan besi dan instalasi pemipaan. Untuk melakukan penelitian diperlukan tempat agar semua yang dipergunakan untuk penelitian berada dalam satu tempat. Untuk menempatkn seluruh alat penelitian

35 Universitas Sumatera Utara

pada sebuah dudukan yang didesign untuk tempat dudukan alat, bahan dan alat ukur yang digunakan pada satu tempat, untuk memudahkan pada saat melekukan pengambilan data – data yang diperlukan. Dudukan ini dibuat dari besi pelat siku yang diberi sebuah papan panel untuk alat ukur.

Gambar 3.10. Dudukan dan instalasi pemipaan c. Pipa Pipa yang digunakan adalah jenis pipa PVC yang biasa digunakan leh masyarakat untuk instalasi pemipaan rumah – rumah, gedung kantor atau bangunan lainnya. Ukuran diameter yang digunakan ฀ ¾ inchi dan ½ inchi.

Gambar 3.11. Pipa PVC d. Elbow Elbow yang dipakai pada instalasi ini adalah elbow 900 biasa untu ukuran pipa ¾ inchi dan ½ inchi dan elbow 900 pada salah satu sisinya berulir untuk ukuran pipa inchi.

36 Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.12. Elbow e. Sambungan pipa Instalasi ini menggunakan sambungan pipa berulir, sambungan satu arah dan sambungan pipa tiga arah untuk ukuran pipa yang berulir satu sisi dan yang tidak memakai ulir untuk ukuran pipa ฀ ½ inchi.

Gambar 3.13. Sambungan pipa f. Saringan (Foot valve) Pada setiap instalasi pemipaan air selalu dipasangkan saringan dan foot valve dengan tujuan agar kotoran tidak masuk kedalam instalasi dan agar air tetap berada dalam pipa instalasi saat pompa tidak dihidupkan.

Gambar 3.14. saringan pipa (foot valve)

3.3 Rancangan Kegiatan 3.3.1. Persiapan Pendahuluan ♦ Metode Eksperimen 37 Universitas Sumatera Utara

Metode eksperimen yang dilakukan pada penelitian ini adalah melalui langkah – langkah sebagai berikut: a. Persiapan. Sebelum melakukan penelitian terlebih dahulu melakukan persiapan. Persiapan – persiapan yang harus dilaksanakan antara lain : 1. Melakukan survey terlebih dahulu dan melakukan study pustaka untuk merencanakan apa yang akan diteliti. 2. Menyediakan alat, alat ukur, bahan dan perlengkapannya dengan melakukan survey bahan – bahan yang diperlukan dilapangan b. Membuat dudukan yang dibuat dari bahan besi dengan proses pengelasan yaitu las listrik. c. Membuat instalasi pemipaan. d. Uji coba alat yang sudah terpasang dan instalasi pemipaan dam memeriksa kebocoran pada instalasi pemipaan, apakah alat sudah bekerja dengan baik dan tidak terjadi kebocoran pada system pemipaan. e. Pengambilan data dilakukan setelah alat bekerja dengan baik dan sudah tidak ada kebocoran pada pemipaannya. Pengambilan data dilakukan tiga kali pada setiap pengaturan pembukaan katup untuk memperoleh variasi kapasitas pompa. f. Setelah data – data yang diperlukan diperoleh dilakukan perhitungan dengan memakai rumus – rumus yang telah ada dari literature – literature yang digunakan.

38 Universitas Sumatera Utara

Mulai

Survey & Studi Pustaka

Persiapan Bahan & Peralatan Pembuatan Dudukan Dengan Proses Pengelasan Pemasangan Instalasi Pemipaan Uji Coba & Pemeriksaan Kebocoran Pada Pemipaan

Pengambilan Data

Menganalisa Data

Kesimpulan

Selesai

Gambar 3.15. Bagan Alir Metode Eksperimen

39 Universitas Sumatera Utara

3.3.2. Persiapan Pengujian. ♦ Merakit alat uji. 1. Memasang pompa sentrifugal pada posisi dudukan yang telah ditentukan. 2. Memasang pipa PVC dari bak isap ke pompa uji. 3. Lalu dari pompa, pipa disambungkan ke bak penampungan air. 4. Memasang alat ukur tekanan pada sisi isap (suction) pompa. 5. Dan alat ukur tekanan pada sisi tekan (discharge) pompa. 6. Dilanjutkan dengan memasang Gate Valve 90

0

untuk pengaturan pembukaan

katup pompa yang dipasang pada sisi tekan (discharge) setelah alat ukur tekanan. 7. Memasang alat ukur aliran (water flo meter) yang dipasang pada sisi tekan pompa (discharge) untuk menentukan kapasitas aliran. 8. Memasang alat ukur tegangan torsi dengan cara menghubungkan alat ukur gaya ke poros pompa lalu dipasang lengan gaya sebagai pengatur beban pada alat ukur tersebut untuk mendapatkan momen torsi. 3.3.3. Pengujian Dan Pengambilan Data. Setelah tahap persiapan alat uji selesai dilaksanakan maka pengambilan data diawali dengan ; 1. Menghidupkan pompa beberapa saat untuk mendapatkan sirkulasi air yang baik dan stabil. 2. Setelah air bersirkulasi dengan baik, dan penunjukan besaran-besaran telah stabil seperti putaran pompa, tekanan di sisi isap, tekanan disisi tekan, dan alat ukur aliran air,pastikan semuanya telah berjalan dengan baik.

40 Universitas Sumatera Utara

3. Memvariasiakan kapasitas dengan cara mengatur pembukaan katup (gate valve) pada sisi tekan pompa (discharge) dengan posisi sudut yang bervariasi seperti ; 300, 600 ,1000 . Untuk mendapatkan besaran-besaran seperti ; tekanan sisi isap, tekanan sisi tekan, kecepatan aliran, daya pompa, putaran, dan alat ukr lainnya. 4. Melanjutkan dengan memberikan beban pada alat ukur daya pompa dengan berat dan variasi putaran tertentu. 5. Setelah semua berjalan maka pencatatan dan pengujian dapat dilakukan dengan mencatat angka yang tertera pada alat ukur aliran air, tekanan isap (suction), tekanan keluar (discharge), dan putaran pada pompa. Pencatatan dimulai pada saat penunjukan waktu pada stopwatch tepat pada angka 00.000.00. 6. Setelah stopwatch menunjukkan pada posisi 00.000.00, gate valve (pengaturan pembuka katup) pada posisi yang telah ditentukan dan alat ukur laju aliran (water flo meter) penunjukkan jarum alat ukur aliran tepat pada posisi 0, maka penelitian dimulai dan diakhiri pada saat penunjukkan kembali pada posisi 0. Lalu kemudian pada saat bersamaan cata angka-angka penujukkan pada alat ukur tekanan pada sisi isap ( suction), tekanan sisi keluar (discharge), waktu pada stopwatch, putaran pompa, dan daya pompa. 7. Pengukuran tekanan suction dan discharge dilakuakan dengan cara mengukur selisih tinggi air raksa sebagai alat ukur tekanan pada saat sebelum dan sesudah percobaan dilakukan. 8. Kemudian data-data hasil pengujian disusun kedalam tabel. Langkah tersebut dilakukan berulang-ulang sampai 3 kali untuk mendapatkan hasil penelitian yang valid.

41 Universitas Sumatera Utara

42 Universitas Sumatera Utara

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, maka penulis mendapatkan datadata secara lengkap. Adapun hasil yang diperoleh pada penelitian tersebut dapat dilihat pada beberapa tabel data hasil percobaan dibawah ini. 4.1. Tabel hasil eksperimen percobaan I (Sudut 30 0) Pembukaan katup % 30 30 30

V ( M 3) 100 100 100

T (S) 7.9 7.58 7.5

n (rpm) 2688 2660 2659

F (kg) 10 10 10

R (mm) 50 50 50

Ps (mm/hg) 11.6 11.6 11.6

Pd (mm/hg) 43 43 43

4.2. Tabel hasil eksperimen percobaan II (Sudut 60 0) Pembukaan katup % 60 60 60

V ( M 3) 100 100 100

T (S) 3.54 3.51 3.5

n (rpm) 2729 2721 2719

F (kg) 10 10 10

R (mm) 50 50 50

Ps (mm/hg) 14.3 14 14

Pd (mm/hg) 21.5 21.5 21.2

4.3. Tabel hasil eksperimen percobaan III (Sudut 100 0) Pembukaan katup % 100 100 100

V ( M 3) 100 100 100

T (S) 3.37 3.3 3.25

n (rpm) 2746 2739 2731

F (kg) 10 10 10

R (mm) 50 50 50

Ps (mm/hg) 14.9 14.9 14.9

Pd (mm/hg) 19.8 19.8 19.8

Tabel diatas merupakan hasil penelitian yang dilakukan pada saat percobaan dilakukan, angka-angka yang tertera pada tabel diatas adalah merupakan angka yang dihasilkan alat-alat ukur pada saat pengujian sesuai waktu yang telah ditentukan.

41

43 Universitas Sumatera Utara

4.1. Hasil analisa eksperimen. Ada beberapa variabel yang mempengaruhi performance pompa, variabel tersebut dapat dianalisa sesuai dengan data yang didapatkan pada eksperimen, dimana variabel tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

4.4. Tabel data analisa eksperimen setiap percobaan Pembukaan Q katup (m3/s) % 30 60 100

131 284 302

U1 (m/s)

U2 (m/s)

HM H20

Mt (kgmm)

Nd (w)

Ni (w)

ηp %

6.076 6.199 6.251

8.353 8.522 8.594

0.744 0.483 0.473

0.5 0.5 0.5

9.474 13.410 13.943

13.895 14.176 14.257

68.191 94.597 97.801

Tabel diatas merupakan hasil perhitungan data-data yang diperoleh pada penelitian, nilai-nilai yang tertera pada tabel diatas merupakan nilai rata-rata dari setiap percobaan yang dilakukan. Variasi kapasitas melalui pengaturan pembukaan katup mempengaruhi kinerja pada pompa tersebut, bertambah besar pengaturan pembukaan katup yang dilakukan maka hasil yang didapatkan pada besaran-besaran pompa akan semakin besar, dan bertambah kecil pengaturan pembukaaan katup yang dilakukan maka hasil yang didapatkan pada besaran-besaran pompa pun akan semakin kecil.

4.2. Hasil analisa tekanan. Tekanan pada pompa terjadi akibat dorongan yang timbul pada saat pompa bekerja, tekanan yang berubah-ubah disebabkan kapasitas aliran yang tidak stabil dan itu disebabkan variasi pengaturan pada pembukaan katup, hal itu dapat dilihat pada grafik

44 Universitas Sumatera Utara

perbandingan tekanan sisi isap (suction) dan grafik perbandingan sisi keluar (discharge) dibawah ini :

Tekanan Isap Ps (mmhg)

20 15 10 5 0 30

60

100

Pem bukaan Katup (%)

Gambar 4.1. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan tekanan isap Ps (suction). Dari grafik diatas penunjukan besaran persentase

perbandingan antara

pembukaan katup dan tekanan masuk Ps (suction) menunjukkan besaran angka yang semakin naik (besar). Pada saat percobaan pertama pembukaan katup pada posisi 60

0

(variasi kapasitas 33.33 %) tekanan isap Ps (suction) yang terjadi pada pompa mengecil, pada saat percobaan kedua pembukaan katup pada posisi 30 0 (variasi kapasitas 66.67 %) tekanan isap (Ps) yang terjadi pada pompa lebih besar daripercobaan yang pertama, dan pada saat percobaan ketiga pembukaan katup pada posisi penuh 0

0

(variasi kapasitas

100%) maka tekanan isap Ps (suction) pada pompa yang terjadi akan semakin besar. Tekanan isap (suction) yang berubah-ubah pada saat percobaan ini disebabkan adanya paksaan pada pembukaan katupm sehingga tekanan isap pada pompa akan tidak stabil seperti penunjukan besaran grafik perbandingan diatas. Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa semakin besar pembukaan katup yang kita lakukan maka tekanan isap (suction)

45 Universitas Sumatera Utara

pada pompa akan semakin besar, dan apabila pembukaan katup kita perkecil maka

Tekanan Keluar Pd (mmhg)

tekanan isap pada pompa pun akan semakin menurun.

50 40 30 20 10 0 30

60

100

Pem bukaan Katup (%)

Gambar 4.2. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan tekanan keluar Pd (Discharge). Pada grafik diatas hubungan perbandingan antara pembukaan katup dan tekanan keluar Pd (discharge) menunjukkan besaran angka semakin menurun. Grafik menunjukkan angka perbandingan berbanding terbalik dengan grafik sebelumnya, pada (grafik 4.1), menunjukkan besaran angka yang semakin naik, sedangkan pada (grafik 4.2), diatas menunjukkan besaran angka yang semakin menurun. Dapat kita lihat pada saat percobaan pertama pembukaan katup pada posisi 60

0

maka tekanan keluar Pd

(discharge) pada pompa sangat besar, dan pada saat percobaan kedua pembukaan katup pada posisi 30 0, tekanan keluar Pd (discharge) pada pompa menunjukkan lebih kecil dari percobaan pertama, dan apabila pembukaan katup pada posisi penuh yaitu pada pembukaan 0 0, maka tekanan keluar (discharge) pada pompa akan semakin menurun ini disebabkan adanya pengaturan pada pembukaan katup sehingga tekanan keluar (discharge) ikut berubah-ubah.

46 Universitas Sumatera Utara

Dari uraian diatas dapatlah diketahui bahwa semakin besar pembukaan katup maka tekanan keluar (discharge) pada pompa akan menurun, dan pada saat pembukaan katup kita perkecil maka tekanan keluar (discharge) yang terjadi akan semakin besar. 4.3. Hasil analisa kecepatan air pada impeller. Kecepatan air masuk impeller dan kecepatan air keluar impeller mempengaruhi hasil kapasitas pada pompa. Adanya pengaturan pembukaan katup yang berubah-ubah berpengaruh pada kecepatan air masuk impeller dan air keluar impeller. Hal itu dapat dilihat pada penunjukkan hasil grafik perbandingan kecepatan air masuk impeller dan

Kecepatan AIr Masuk Impeller (m/s)

kecepatan air keluar impeller dibawah ini :

6,3 6,25 6,2 6,15 6,1 6,05 6

5,95 30

60

100

Pem bukaan Katup (%)

Gambar 4.3. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kecepatan air masuk impeller.

Dari hasil grafik diatas menunjukkan besaran angka yang semakin naik. Pada saat percobaaan pertama pembukaan katup diperkecil (60 0) maka kecepatan air masuk impeller yang terjadi akan semakin menurun, dan pada saat percobaan kedua pembukaan katup pada posisi (30 0) kecepatan air masuk impeller lebih besar dari percobaan

47 Universitas Sumatera Utara

sebelumnya, dan pada saat percobaan ketiga pembukaan katup pada posisi penuh yaitu (0 0) maka kecepatan air masuk impeller pada pompa akan semakin besar. Ini menunjukkan adanya hubungan antara pembukaan katup dan kecepatan air masuk impeller pada pompa. Pembukaan katup pada pompa sangat mempengaruhi kecepatan air masuk impeller ini dibuktikan dengan adanya penunjukkan besaran grafik diatas, semakin besar pembukaan katup maka kecepatan air masuk impeller akan semakin besar dan apabila pembukaan katup pada pompa diperkecil maka keccpatan air masuk impeller

Kecepatan Air Keluar Impeller (m/s)

akan semakin menurun. 8,65 8,6 8,55 8,5 8,45 8,4 8,35 8,3 8,25 8,2 30

60

100

Pembukaan Katup (%)

Gambar 4.4. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kecepatan air keluar impeller. Pada grafik diatas penunjukkan angka menunjukkan besaran angka yang semakin naik sama halnya dengan grafik sebelumnya. Dari grafik diatas pada percobaan pertama pembukaan katup pada posisi (60 0) kecepatan air keluar impeller menunjukkkan besaran angka yang semakin menurun, dan pada saat percobaan kedua pembukaan katup pada posisi (30 0) maka kecepatan air keluar impeller lebih besar dari percobaan sebelumnya, dan pada percobaan ketiga pembukaan katup pada posisi(0 0), maka kecepatan air keluar impeller yang terjadi semakin besar.

48 Universitas Sumatera Utara

Dari uraian tersebut dapatlah diketahui bahwa semakin besar pembukaan katup maka kecepatan air keluar impeller akan semakin besar, dan begitu pula kecepatan air masuk impeller pun semakin besar. Dan apabila pembukaan katup diperkecil maka kecepatan air keluar impeller akan menurun, begitu juga dengan kecepatan air masuk impeller pun juga semakin menurun. 4.4. Hasil analisa kapasitas aliran. Nilai kapasitas aliran atau kapasitas pompa dipengaruhi oleh laju aliran pompa. Pengaturan pembukaan katup yang berubah-ubah mempengaruhi nilai kapasitas aliran pada pompa dimana perbedaan tersebut dapat dilihat pada grafik perbandingan dibawah

Kapasitas Aliran (m3/s)

ini:

0,00035 0,0003 0,00025 0,0002 0,00015 0,0001 0,00005 0 30

60

100

Pem bukaan Katup (%)

Gambar 4.5. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kapasitas aliran. Pada grafik diatas menunjukkan besaran angka yang semakin besar atau naik, ini menunjukkan adanya hubungan antara pembukaan katup dan kapasitas aliran pada saat pompa bekerja. Dari grafik diatas pada saat percobaan pertama pembukaan katup pada posisi (60 0) maka kapasitas aliran menunjukkan besaran angka yang semakin menurun, dan pada saat

49 Universitas Sumatera Utara

percobaan kedua pembukaan katup pada posisi (30 0) kapasitas aliran air menunjukkan besaran angka lebih besar dari percobaan sebelumnya, dan pada percobaan ketiga apabila pembukaan katup pada posisi (0 0) maka kapasitas aliran air menunjukkan besaran angka yang semakin besar. Ini berarti apabila pembukaan katup kita variasikan maka besaran kapasitas aliran air pun akan ikut berubah-ubah dan performa pompa pun pasti akan tidak stabil seperti penunjukan grafik diatas. Dari uraian diatas dapat diketahui bahwa pembukaan katup akan mempengaruhi kapasitas aliran yang dibutuhkan, semakin besar pembukaan katup yang dilakukan maka kapasitas yang dihasilkan akan semakin besar, dan apabila semakin kecil pembukaan katup maka kapasitas yang dihasilkan pun akan semakin kecil.

4.5. Hasil analisa daya pompa. Peningkatan daya pompa terjadi apabila sesuai dengan kebutuhan kinerja pompa itu sendiri, adanya pengaturan pembukaan katup mempengaruhi daya pompa yang dihasilkan pada saat pompa bekerja. Ini dapat dilihat pada penunjukkan grafik

Daya Indikator POmpa Ni (Watt)

perbandingan dibawah ini:

14,3 14,2 14,1 14 13,9 13,8 13,7 30

60

100

Pem bukaan Katup (%)

Gambar 4.6. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan daya indicator

50 Universitas Sumatera Utara

pompa Ni Dari grafik diatas menunjukkan besaran angka yang semakin naik, pada saat pompa bekerja daya indikator pompa merupakan salah satu besaran yang sangat perlu diperhatikan karena daya indikator pompa merupakan performa pompa yang sangat terpengaruhi terhadap besaran-besaran yang lain. Dari grafik diatas pada saat percobaan pertama pembukaan katup pada posisi (60 0) penunjukan besaran angka pada daya indikator pompa sangat menurun, dan pada saat percobaan kedua pembukaan katup pada posisi (30 0) penunjukan besaran angka pada daya indikator pompa lebih besar dari percobaan sebelumnya, dan pada saat pembukaan katup pada posisi penuh (60 0) maka penunjukan besaran angka pada daya indikator pompa akan semakin besar ini menunjukan keterkaitannya antara pembukaan katup dan daya indikator pompa ini akan berpengaruh pada performa pompa pada saat pompa bekerja. Dari uraian diatas dapatlah diketahui bahwa semakin besar pembukaan katup yang dilakukan maka daya indikator pompa pun semakin besar (performance pompa semakin besar), dan apabila pembukaan katup kecil maka daya indicator pompa yang dihasilkan

Daya Hydraulik Pompa (Watt)

pun semakin menurun (performance pompa semakin menurun).

16 14 12 10 8 6 4 2 0 30

60

100

Pem bukaan Katup (%)

51 Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.7. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan daya hidraulik pompa Nd. Dari grafik diatas hubungan perbandingan antara pembukan katup dan daya pompa menunjukan persentase angka yang semakin naik. Pada saat percobaan pertama posisi pengaturan pembukaan katup pada posisi (60 0), daya pompa menunjukan persentase angka yang menurun, pada saat percobaan kedua pengaturan pembukan katup pada posisi (30 0), daya pompa menunjukan persentase angka yang semakin naik dari percobaan sebelumnya, dan pada saat pengaturan pembukaan katup pada posisi (0 0), daya pompa menunjukkan persentaseangka yang semakin naik. Dari uraian diatas dapat diketahui bahwa apabila pembukaan katup diperbesar pembukaannya maka daya pompa yang dihasilkan akan semakin besar, dan apabila pembukaan katup diperkecil pembukaannya maka daya pompa yang dihasikan pun akan semakin kecil (menurun).

4.6. Hasil analisa effesiensi pompa. Sesuai dengan hasil eksperimen, effesiensi pompa menunjukkan adanya peningkatan, ini dapat dilihat pada grafik 4.8. dibawah ini:

52 Universitas Sumatera Utara

Effisiensi Pompa (%)

120 100 80 60 40 20 0 30

60

100

Pem bukaan Katup (%)

Gambar 4.8. grafik perbandingan antara pembukaan katup dan effesiensi pompa.

Dari grafik diatas hubungan perbandingan antara pembukaan katup dan effesiensi pompa menunjukan persentase angka yang semakin naik. Pada saat percobaan pertama pengaturan pembukaan katup (60 0), effesiensi pompa menunjukan besaran persentase angka yang menurun, pada saat percobaan kedua pengaturan pembukaan katup pada posisi (30 0), effesiensi pompa menunjukan besaran persentase angka yang semakin naik dari percobaan pertama, dan pada saat percobaan ketiga pengaturan pembukaan katup pada posisi (0 0), effesiensi pompa menunjukan besaran persentase angka yang sedikit naik dari percobaan yang kedua ini menunjukan adanya hubungan antara variasi kapasitas terhadap effesiensi pompa yang dihasilkan. Dari uraian diatas dapat diketahui bahwa semakin besar pembukaan katup yang dilakukan maka effesiensi pompa yang dihasilkan akan semakin besar, dan apabila pengaturan pembukaan katu kita perkecil maka effesiensi pompa yang dihasilkan akan semakin kecil.

53 Universitas Sumatera Utara

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan. Setelah dilakukan eksperimen yaitu menganalisis pengaruh kapasitas terhadap performance pompa sentrifugal. Maka di dapat beberapa kesimpulan, antara lain: 1. Pengaturan pembukaan katup pada pompa sentrifugal sangat mempengaruhi terhadap tekanan isap (suction), semakin besar pembukaan katup yang divariasikan maka tekanan isap yang dihasilkan pun akan semakin besar, dan apabila pengaturan pembukaan katup diperkecil maka tekanan isap pun akan semakin rendah. 2. Variasi kapasitas melalui pengaturan pembukaan katup berpengaruh terhadap tekanan sisi keluar pompa (discharge), semakin besar pengaturan pembukaan katup maka tekanan yang dihasilkan akan semakin rendah, dan apabila pengaturan pembukaan katup diperkecil maka tekanan isap pada pompa (suction) pada percobaan sebelumnya. Apabila pembukaan katup diperbesar (0 0), maka tekanan isapnya besar dan tekanan keluarnya rendah, dan jika pembukaan katup diperkecil (60 0), maka tekanan isapnya kecil dan tekanan keluarnya semakin besar. 3. Pada saat pengaturan pembukaan katup pada pompa saat pengujian diperbesar pembukaannya maka kecepatan air masuk impeller akan semakin besar, dan apabila pengaturan pembukaan katup kita perkecil sampai (60 0), maka kecepatan air masuk impeller pada pompa yang dihasilkan akan semakin mengecil.

55 Universitas Sumatera Utara

4. Semakin besar pengaturan pembukaan katup yang dilakukan pada saat pengujian maka kecepatan air masuk impeller yang dihasilkan akan semakin besar dan apabila pengaturan pembukaan katup pada pompa kita perkecil sampai (60 0), maka kecepatan air masuk impeller yang dihasilkan pun akan semakin menurun (kecil). 5. Apabila variasi pengaturan pembukaan katup pada pompa pada saat pengujian diperbesar pembukaan katupnya maka kapasitas aliran pompa yang dihasilkan akan semakin besar, dan apabila pengaturan pembukaan katup kita perkecil pembukaannya sampai (60 0), maka kapasitas aliran pada pompa akan semakin mengecil. Ini dibuktikan dengan penunjukan besaran grafik diatas. 6. Pada saat pengaturan pembukaan katup pada pompa kita perbesar pembukaan katupnya maka daya indikator pompa yang dihasilkan pada saat pengujian akan semakin besar, dan apabila pengaturan pembukaan katup kita perkecil pembukaannya sampai (60 0), maka daya indikator pompa yang dihasilkan pun akan semakin mengecil. 7. Pada saat variasi pengaturan pembukaan katup pada pompa diperbesar pembukaannya maka daya pompa yang dihasilkan semakin besar, dan pada saat pengaturan pembukaan katup kita perkecil pembukaaannya sampai (60 0), maka daya pompa yang dihasilkan pada saat pengujian semakin kecil. Daya yang besar menghasilkan performance yang besar pula, dan daya yang kecil akan menghasilkan performance yang kecil pula. 8. Saat pengaturan pembukaan katup pada pompa diperbesar pembukaan katupnya maka effesiensi pompa yang dihasilkan akan semakin besar, dan pada saat variasi

56 Universitas Sumatera Utara

pengaturan pembukaan katup diperkecil pembukaannya sampai (60 0), maka effesiensi pompa yang dihasilkan pun akan semakin kecil. Dalam hal ini dapat disimpulkan bahwa ; Apabila pengaturan-pengaturan pembukaan katup kita perbesar pembukaannya maka besaran-besaran pompa seperti ; tekanan sisi isap, kecepatan air masuk impeller, kecepatan air keluar impeller, kapasitas aliran, daya indikator pompa, daya pompa dan effesiensi pompa yang dihasilkan akan semakin besar, dan apabila pengaturan pembukaan katup kita perkecil pembukanya sampai (60 0), maka besaran-besaran pompa tersebut diatas akan ikut mengecil. Penunjukan besaran-besaran angka menunjukan arah yang sama perbedaan hanya terdapat pada tekanan sisi keluar pompa saja, pada saat pengaturan pembukaaan katup kita perkecil pembukaan katupnya tekanan sisi keluaryang dihasilkan akan semakin besar, dan jika pengaturan pembukaan katup kita perbesar pembukaannya maka tekanan sisi keluar yang dihasilkan semakin menurun dari percobaan sebelumnya.

57 Universitas Sumatera Utara

5.2. Saran. Adapun saran-saran yang ingin disampaikan dari hasil penelitian ini adalah: 1. Untuk kajian selanjutnya diharapkan dapat mengevaluasi pada alat ukur Momen Torsi dan alat ukur tekanan. Penulis mengharapkan penguji selanjutnya dapat mengganti atau merenovasi alat ukur tersebut, agar hasil yang didapatkan benarbenar valid. 2. Disarankan untuk pengujian selanjutnya yaitu dengan menambah By pass pada sisi tekan pompa (discharge) untuk mengetahui pengaruh kapasitas terhadap perfoma pompa.

58 Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA

1. Diezel Friz. (1993). Turbin Pompa dan Kompresor. Edisi Keempat. Erlangga. Jakart.a 2. Khairul Umurani, Rahmatullah. (2006). Analisa Daya Pompa Sentrifugal Dengan Metode Keseimbangan Momen. Laporan Penelitian Dosen Muda UMSU Medan. 3. Sularso, Haruo Tahara. (2000). Pompa dan Kompresor. Edisi Ketujuh Pradnya Paramitha. Jakarta. 4. Austine H. Church, Zulkifli Harahap. (1994). “Pump and Blower Centrifugal” 5. I. Karasik. (1975). Pump Handbook. McGrawhill.USA 6. K. Holyenberger. (1990). Centrifugal Pump Lexicon, KSB.Jerman.

Universitas Sumatera Utara