Skripsi Arianto Lengkap 1.pdf

PERENCANAAN POMPA SENTRIFUGAL UNTUK PENYEDIAAN AIR BERSIH PADA MESJID AL-AHYA PALEMBANG

Skripsi Disusun Untuk Memenuhi Syarat Ujian Sarjana Pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas IBA

Oleh ARIANTO

07 32 0002

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS IBA PALEMBANG 2015

1

2

PERENCANAAN POMPA SENTRIFUGAL UNTUK PENYEDIAAN AIR BERSIH PADA MESJID AL-AHYA PALEMBANG

Skripsi Disusun Untuk Memenuhi Syarat Ujian Sarjana Pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas IBA

Oleh ARIANTO

07 32 0002

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik

Ketua Program Studi Teknik Mesin

( Ir. Pujiono.T.,MT )

( Bahrul Ilmi, ST,MT)

ii

3

PERENCANAAN POMPA SENTRIFUGAL UNTUK PENYEDIAAN AIR BERSIH PADA MESJID AL-AHYA PALEMBANG

Skripsi Disusun Untuk Memenuhi Syarat Ujian Sarjana Pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas IBA

Oleh ARIANTO

07 32 0002

TELAH DIPERIKSA DAN DISETUJUI

Pembimbing I

Pembimbing II

( Ir. Siti Zahara Nuryanti,MT )

( Bahrul Ilmi, ST,MT)

iii

4

HALAMAN PENGESAHAN Skripsi ini diajukan oleh Nama

: ARIANTO

NPM

: 07 32 0002

Program Studi

: Teknik Mesin

Judul Skripsi

: Perencanaan Pompa Sentrifugal untuk Penyediaan Air Bersih Pada Mesid Al- AHYA Palembang

Telah Berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas IBA.

DEWAN PENGUJI :

Pembimbing I

: Ir. Siti Zahara Nuryanti , MT (.................................)

Pembimbing II

: Bahrul Ilmi, ST,MT

(................................)

Penguji

: Prof.Dr. Riman Sipahutar

(................................)

Penguji

: Ir . Irwin Bizzy. MT

(................................)

Penguji

: Ir. Ratih Diah Andayani. MT (................................)

Ditetapkan di : Palembang

Tanggal

:

iv

5

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

ORANG-ORANG YANG SUKSES TELAH BELAJAR MEMBUAT DIRI MEREKA TELAH MELAKUKAN HAL YANG HARUS DIKERJAKAN KETIKA HAL ITU MEMANG HARUS DIKERJAKAN, ENTAH MEREKA MENYUKAINYA ATAU TIDAK (Aldus Huxley) HIDUPLAH SEPERTI POHON KAYU YANG LEBAT BUAHNYA ; HIDUP DITEPI JALAN DAN DILEMPARI ORANG DENGAN BATU, TETAPI DIBALAS DENGAN BUAH (Abu Bakar Sibli) KUPERSEMBAHKAN KEPADA :  BAPAK (ALM.NISAN DAHLAN) & MAMAKKU TERCINTA  SAUDARA-SAUDARI KU TERCINTA  KELUARGA BESARKU TERCINTA  KEKASIH HATI TERSAYANG {MOERLEY FEBRIANTI}

v

6

ABSTRAK

Pompa adalah suatu alat yang berfungsi memindahkan sejumlah fluida dari tempat yang memiliki permukaan rendah ke permukaan yang lebih tinggi dengan cara menambahakan energi pada fluida yang akan dipindahkan. Pada Tugas akhir bejudul “ PERENCANAAN POMPA SENTRIFUGAL UNTUK PENYEDIAAN AIR BERSIH PADA MESJID AL-AHYA PALEMBANG. Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Secara khusus pompa sentrifugal dapat diklarifikasikan menurut bentuk rumah, jumlah tingkat, letak pompa dan sisi masuk impeller pada pompa berfungsi untuk memberikan kerja pada zat cair sehingga yang dikandung bertambah besar. Berdasarkan hasil pengambilan data di lapangan maka didapat data. Kebutuhan Air perhari 36703,337 liter/hari, waktu operasi pompa 10 jam/hari. Dari dat tersebut dapat direncanakan suatu pompa dengan spesifikasi berikut. Kapasitas pompa 0,001 m3/ detik, head total pompa 17,617 m, daya pompa 0,277 Kw.

vi

7

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya jualah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat kurikulum mata kuliah tugas akhir padafakultas Teknik Mesin Universitas IBA Palembang. Dalam tugas akhir ini penulis mengambil judul “ PERENCANAAN POMPA SENTRIFUGAL UNTUK PENYEDIAAN AIR BERSIH PADAMESJID ALAHYA PALEMBANG. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ir Pujiono, MT. Dekan Fakultas Teknik Universitas IBA Palembang 2. Bahrul Ilmi, ST. MT. Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas IBA Palembang dan Selaku Pembimbing Kedua. 3. Ir Siti Zahara Nuryanti, MT. Selaku Pembimbing Utama 4. Seluruh Dosen dan Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Universitas IBA Palembang. 5. Kedua orang tua ku, terutama untuk bapakku tersayang yang tak bisa melihatku saat aku menyelesaikan skripsi ini dan studi ku, yang telah membimbingku hingga dewasa dengan mencurahkan segenap tenaga dan kasih sayangmu terima kasih Bapak terima kasih Mamak. 6. Saudara saudariku (Meta, Agus, Andi, Marini, Titin dan Adikku tersayang Adelia) dan kekasihku tercinta Moerley yang memberikanku semangat dalam menyelesaikan skripsi ini.

vii

8

7. Teman seperjuangan semoga ini belum berakhir karena didepan kita masih banyak jalan yang menghadang, dan teman sepermainan dimana saja berada dan juga semua pihak yang telah terlibat dalam skripsi ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih bayak terdapat kekurangan, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran agar dapat menyempurnakan dimasa yang akan datang. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita dan generasi yang akan datang.

Palembang, Mei 2015 Penulis

ARIANTO

viii

9

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL....................................................................

i

HALAMANPENGESAHAN......................................................

ii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN..............................................

iii

ABSRAK......................................................................................

v

KATA PENGANTAR.................................................................

vi

DAFTAR ISI................................................................................

viii

DAFTAR TABEL........................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR....................................................................

xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang............................................................

1

1.2

Perumusan Masalah....................................................

1

1.3

Batasan Masalah.......................................................

2

1.4

Tujuan.........................................................................

2

1.5

Metode Penulisan........................................................

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Pengertian pompa........................................................

5

2.2

Klarifikasi pompa........................................................

5

2.3

Dasar pemilihan pompa...............................................

11

2.4

Kurva Head Kapasitas Pompa dan Sistem.................

13

2.5

Head Total Pompa.......................................................

14

ix

10

2.6

Kerugian Head..........................................................

16

2.7

Kavitasi.....................................................................

22

2.8

Daya Pompa.............................................................

22

BAB III PERHITUNGAN PERANCANGAN POMPA 3.1

Perhitungan Jumlah Kebutuhan Air Bersih.................

26

3.2

Perhitungan Kapasitas Pompa.....................................

27

3.3

Perhitungan Diameter Pipa Isap Dan Pipa Tekan.......

28

3.4

Perhitungan Bak Penampung.....................................

30

3.5

Perhitungan Head Total Pompa...................................

31

3.6

Perhitungan Head Isap Positif Netto (NPSH).............

38

3.7

Perhitungan Kecepatan Spesifik.................................

41

3.8

Perhitungan Daya.........................................................

42

3.9

Perhitungan Utama Perencanaan Pompa.....................

44

3.10

Perhitungan Ukuran Impeller.....................................

46

3.11

Perencanaan Rumah Pompa (Volut)..........................

62

3.12

Perhitungan Gaya Aksial Pada Impeller....................

65

3.13

Berat Poros.................................................................

66

3.14

Perhitungan Pasak.....................................................

75

3.15

Perhitungan Bantalan...............................................

78

3.16

Efisiensi Pompa.......................................................

81

3.17

Karakteristik Pompa.................................................

85

3.18

Karakteristik Daya Terhadap Kapasitas..................

87

x

11

BAB IV ANALISIS PERENCANAAN 4.1

Analisis Jumlah Kebutuhan Air............................

90

4.2

Analisis Kerugian Head.......................................

90

4.3

Analisis NPSH.....................................................

90

4.4

Analisis Kecepatan Spesifik Pompa...................

91

4.5

Analisis Daya....................................................

91

4.6

Analisis Bagian Utama Pompa...........................

92

4.7

Analisis Karakteristik Pompa..............................

95

BAB V KESIMPULAN Kesimpulan..................................................................

97

Saran...........................................................................

98

DAFTAR PUSTAKA.............................................................

xi

99

12

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1...................................................................................

101

Lampiran 2...................................................................................

101

Lampiran 3...................................................................................

102

Lampiran 4...................................................................................

102

Lampiran 5..................................................................................

103

Lampiran 6..................................................................................

103

Lampiran 7..................................................................................

104

Lampiran 8..................................................................................

104

Lampiran 9..................................................................................

105

Lampiran 10.................................................................................

106

Lampiran 12.................................................................................. 108 Lampiran 13.................................................................................. 109 Lampiran 14.................................................................................. 110 Lampiran 15.................................................................................. 111 Lampiran 16.................................................................................. 111 Lampiran 17.................................................................................. 111 Lampiran 18.................................................................................. 112 Lampiran 19.................................................................................. 113 Lampiran 20.................................................................................. 114 Lampiran 21.................................................................................

114

Lampiran 22.................................................................................. 115

xii

13

Lampiran 23...................................................................................

116

Lampiran 24..................................................................................

117

Lampiran 25..................................................................................

119

xiii

14

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Jari-jari Kelengkungan Sudut.............................................

57

Tabel 2 Volume Dinding Impeller....................................................

60

Tabel 3 Jari-jari Penampung Volut...................................................

64

Tabel 4 Berat Poros...........................................................................

68

Tabel 5 Perhitungan Karakteristik Pompa........................................

88

xiv

15

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Pompa Sentrifugal............................................................

7

Gambar 3.1 Insalasi Pompa.................................................................

24

Gambar 3.3 Pompa Jenis Volut..........................................................

42

Gambar 3.4 Segitiga Kecepatan Sisi Masuk.......................................

49

Gambar 3.5 Segitiga Kecepatan Sisi Keluar.......................................

53

Gambar 3.6 Kecepatan dan Sudut Impeller Pada Jari-jari Impeller....

56

Gambar 3.8 Pembagian Dinding Impeller...........................................

59

Gambar 3.9 Rumah Pompa.................................................................

65

Gambar 3.10 Dimensi Poros Bertingkat.............................................

67

Gambar 3.11 Diagram Benda Bebas Poros Bertingkat.......................

68

Gambar 3.12 Diagram Momen Lengkung..........................................

72

Gambar 3.13 Kurva Karakteristik Pompa...........................................

89

xv

16

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Masjid Al-Ahya adalah masjid yang sangat diperlukan bagi masyarakat disekitarnya dan wilayah suka bangun 2 yang pada umumnya beragama islam. Masjid ini mengalami beberapa kali renovasi sampai sekarang mesjid ini mempunyai luas 320 m², dapat menampung 650 jemaah. Untuk melancarkan ibadah maka dibutuhkan fasilitas penunjang, salah satu fasilitasnya adalah penyediaan air bersih. Berkaitan dengan hal tersebut maka penulis berkeinginan merencanakan

suatu

instalasi

pompa

yang

berfungsi

untuk

mendistribusikan air bersih ditempat tersebut. Dengan sumber air bersih di dapat dari Perusahaan Daerah Air Minum Tirta Musi (PDAM) Palembang Air yang berasal dari pipa bawah tanah PDAM Tirta Musi terlebih dahulu ditampung di penampungan bawah dan kemudian dipompakan ke penampungan atas yang terletak di atas bangunan penunjang masjid, Kemudiaan air bersih tersebut dialirkan ke bak pengambilan air wudhu, kamar mandi, dan ke tempat lain.

1.2.

Perumusan Masalah Adapun permasalahan yang di hadapi adalah kurang optimalnya

distribusi air bersih tersebut, hal ini disebabkan akibat bertambahnya 1

2

jemaah masjid Al- Ahya dan instalasi yang sudah tua maka di perlukan perencanaan pompa beserta instalasi perpipahan yang baru.

1.3.

Batasan Masalah Pada skripsi ini penulis membatasi masalah pada :

1. Perencanaan perpipaan Perencanaan instalasi meliputi pipa tekan dan pipa hisap, perhitungan kapasitas air yang diperlukan, serta head pompa dihitung berdasarkan instalasi pompa dan kebutuhan air tersebut. 2. Pemilihan jenis pompa dan penggerak pompa. 3. Perencanaan impeller, rumah pompa dan elemen pendukungnya. 4. Perhitungan efisiensi dan karakteristik pompa. 1.4.

Tujuan perencanaaan Adapun Tujuan penulis dalam perencanaan pompa sentrifugal pada

Masjid Al-Ahya adalah untuk mengetahui kapasitas pompa, head total pompa, kecepatan spesifik dan menganalisa sistem distribusi air di Masjid Al-Ahya dan menentukan karakteristik pompa yang sesuai dengan kebutuhan air di Masjid Al-Ahya Palembang.

3

1.5.

Metode Penulisan Dalam penulisan skripsi penulis menggunakan metode penulisan sebagai berikut : 1. Metode pengumpulan data, yang dilakukan penulis melalui studi lapangan, maupun ke perpustakaan ( pengumpulan data-data sekunder yaitu mengkaji data yang sudah ada ) 2. Metode pengolahan data yang dilakukan dengan menggunakan data yang di dapat untuk kemudian dilakukan analisa dan perhitungan sehingga di dapat suatu perencanaan instalasi pompa yang dibutuhkan. 1.6. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan terbagi menjadi beberapa bab yang dapat dijabarkan sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN. Pada bab ini menjelaskan latar belakang, perumusan masalah, tujuan perancangan, batasan masalah, metode pengumpulan data dan serta sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI. Pada bab ini berisi teori-teori dari berbagai refrensi yang selanjutnya digunakan sebagai landasan teori dalam melakukan perancangan pompa sentrifugal. BAB III METODE PERANCANGAN. Pada bab ini terdiri dari tahapan perancangan dan perhitungan data data yang di gunakan dalam penyusunan tugas akhir

4

BAB IV ANALISA PERANCANGAN Pada bab ini terdiri dari analisa perhitungan dan perancangan instalasi pompa sentrifugal dan simulasi instalasi. BAB V PENUTUP. Bab ini berisi tentang kesimpulan dari analisa dan perancangan dan simulasiyang

telah

dilakukan,

perancangan instalasi pompa.

dan

saran

sebagai

kesempurnaan

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

BAB III METODE PERANCANGAN

3.1.

Perhitungan Jumlah Kebutuhan Air Bersih (Q) Kebutuhan air bersih ditentukan berdasarkan konsumsi maksimum

perselang waktu sebelum ibadah. Berdasarkan data yang didapat dari mesjid Al- Ahya dengan luas bangunan mesjid 320 m², dapat menampung 650 jemaah kebutuhan air perjamaah 10 liter untuk sholat 5 waktu, maka kebutuhan air : Q

=

650

x

=

32500 liter/hr

10 liter

x

5

Air keluar tak terduga dalam satu hari untuk mandi, cuci dan sholat jumat adalah : Q

= =

= =

650

x

10 liter

x

650 . 40 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 /𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 30 𝑕𝑎𝑟𝑖 /𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 26000 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 /𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 30 𝑕𝑎𝑟𝑖 /𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛

866,67 liter/hari

Jadi kebutuhan air jemaah adalah : Q

=

32500

=

33366,67 liter/hari

27

+

866,67

4

28

Kebutuhan air maksimum diperkirakan adanya kebocoran 10% , maka : Q

=

33366,67

+

=

36703,337 liter/hr

( 33366,67

x

10% )

3.2. Perhitungan Kapasitas Pompa (Qp) Kapasitas pompa ditentukan berdasarkan jumlah kebutuhan air bersih maksium dibagi dengan waktu pemakaian pompa rata-rata per hari menurut perumusan maka : Qp

= Q T

Dimana : Qp

= Kapasitas pompa (m³/s)

Q

= Jumlah kebutuhan air bersih per hari ( liter/hari )

T

= Waktu pemakaian pompa rata-rata ( 10 jam per hari )

Maka : Qp

=

36703 ,337 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 /𝑕𝑎𝑟𝑖 10 𝑗𝑎𝑚 /𝑕𝑎𝑟𝑖

=

3670,3337 liter/jam

=

3,6703337 m³/jam

=

0.001 m³/s

3.3. Perhitungan Diameter Pipa Isap Dan Pipa Tekan Diameter pipa hisap dan pipa tekan ditentukan berdasarkan kapasitas pompa yang telah ditentukan. Pada umumnya kecepatan aliran di

29

dalam pipa diambil sebesar 1-2 m/s, untuk pipa berdiameter kecil, 1,5-3,0 m/s untuk pipa berdiameter besar.

3.3.1. Diameter Pipa Isap/ Suction (Ds) Diameter pipa isap ditentukan dengan persamaan kontinuitas sebagai berikut : QP

= A . Vs

Dimana : Qp

= Kapasitas pompa = 0,001 m³/s

A

= Luas penampang pipa =

Vs

= Kecepatan rata-rata pada penumpang pipa = 1 m/s

Ds

=

𝜋 4

∙ D² (m²)

Maka :

=

4.𝑄𝑃 𝜋.𝑉𝑠

√

4.0,001 𝑚³/𝑠 3,14.1 𝑚 /𝑠

= 0,035 m = 1,377inch (maka diambil) = 1,5 inch Kecepatan aliran dalam pipa isap (Vis) Vis

=

4.𝑄𝑝 𝜋.𝑑²

Dimana : Qp

= 0,001 m³/s

30

Ds

= 1,377 inch = 0,035 m.............................(lampiran 24)

Vis

=

Maka : 4.0,001 𝑚³/𝑠 3,14.(0,035 𝑚 )²

= 1,039 m/s

3.3.2. Diameter Pipa Tekan ( Dd ) Dengan menggunakan rumus yang sama dengan perhitungan (3.3.1.) maka : Dd

=

=

4.𝑄𝑃 𝜋.𝑉𝑑

√

4.0,0010 𝑚³/𝑠 3,14.2 𝑚/𝑠

= 0,025 m = 0,984 inch

Kecepatan aliran dalam pipa tekan ( Vid ) Vid

=

Vid

=

4.𝑄𝑝 π .Dd ²

Maka : 4.0,001 𝑚³/𝑠 3,14.(0,0252 𝑚)²

= 2,00 m/s

31

3.4.

Perhitungan Bak Penampung Bak penampang bawah yang berfungsi sebagai tempat penumpang

air bersih dari PDAM Tirta Musi berbentuk segi empat dan bak penampung atas yang berfungsi sebagai bak distribusi berbentuk silinder.

3.4.1. Volume Bak Penampung Bawah (Vb) Vb

= p . l . t

Vb

= Volume bak (m³)

P

= Panjang bak

= 3m

l

= Lebar bak

= 3m

t

= Kedalaman bak

= 5m

Vb

= 3m.3m.5m

Dimana :

Maka :

= 45 m³

3.4.2. Volume Bak Penampung Atas ( Vat ) 𝜋

∙ D² ∙ t

Vat

=

Vat

= Volume silinder (m³)

D

= Diameter Tangki

= 1m

t

= Tinggi Tangki

= 2m

4

Dimana :

32

Maka : Vat

=

3,14 4

∙ ( 1 )² ∙ 2

= 1,57 m³

3.5.

Perhitungan Head Total Pompa Head total pompa adalah energi mekanik total persatuan berat zat

cair dan dinyatakan dalam satuan tinggi kolom zat cair dalam meter. Head total pompa ditentukan dari kondisi instalasi yang direncanakan dan dihitung persamaan : [15] H = ha + Δhp + hI Vid 2.g Dimana: H

= Head total pompa (m)

Ha = Head statis (m) Head statis ini adalah perbedaan tinggi muka air disisi keluar dengan muka air sisi isap ; positif dipakai jika muka air disisi keluar lebih tinggi dari sisi isap Hp = Perbedaan head tekanan bekerja pada kedua permukaan nl = Head kerugian (m) = his + hid g = Percepatan grafitasi = 9,8 m/s² Vid = Head kecepatan keluar 2.g

33

3.5.1.

Head Kerugian

A. Head kerugian pada pipa isap (hls) 1. kerugian gesek (hfs1) [15] Hfs1

Dimana : λ

=

λ . Is.Vis² Ds.2.g

= koefisien kerugian gesek

L/Is

= panjang pipa isap = 8 m

D/ds

= diameter dalam pipa isap

= 0,035 m

V/Vis = kecepatan aliran dalam pipa = 1,039 m/s Koefisien kerugian gesek ditentukan berdasarkan bilangan reynolds Dimana : Re

=

𝑉𝑖𝑠 .𝑑𝑠 𝑣

Dimana : v = viskositas kinematik zat cair = 0,801. 10-6 pada t = 30ºC Maka : Re

=

1,039 𝑚/𝑠 .0,035 𝑚 0,801.10ˉ⁶m²/s

= 45399,500

Berdasakan bilangan Reynolds diatas, maka aliran bersifat turbulen sehingga koefisien kerugian gesek ditentukan dengan formula Darcy dengan persamaan :

34

λ

= 0,020 +

= 0,020 +

0,0005 𝑑𝑠 0,0005 0,035 𝑚

= 0,034 m Sehingga : hfs1

8 𝑚 .(1,039 𝑚/𝑠 )²

= 0,034.

0,035𝑚 .2.9,8m/s²

= 0,428 m

2. Head kerugian pada satu belokan ( hfs2 ) hfs2

= ƒ.

𝑉𝑖𝑠² 2.𝑔

Dimana : f

= Koefisien kerugian pada belokan = 0,3............(lamp.2)

hfs

= 0,3 .

Maka : (1,039 𝑚/𝑠 )² 2.9,8 𝑚/𝑠²

= 0,016 m

3. Head kerugian pada katub ( hvs ) hvs

= fs . Vis2 2.g

Dimana : fv

= Koefisien kerugian pada katup uap = 1,97..........(lamp.3)

35

Maka : hvs

= 1,97 .

(1,039 m/s)2 2.9,8𝑚/𝑠²

= 0,108 m Maka head kerugian pada pipa hisap adalah : hls

=

hfs1 + hfs2

+ hv

=

0,428 m + 0,016 m + 0,108 m

=

0,552 m

B. Head kerugian pada pipa keluar ( hld ) 1. Head kerugian gesek ( hfd1 ) hfd

= λ .Id.Vid2 dd . 2.g

Dimana : λ

= koefisien kerugian gesek

Id

= panjang pipa tekan = 11 m

dd

= diameter dalam pipa = 0,025 m

Vid

= kecepatan aliran dalam pipa tekan = 2 m/s

Re

=

2 𝑚 /𝑠 .0,025 𝑚 0,801.10ˉ⁶m²/s

= 62921,348 λ

= 0,020 + 0,0005 dd = 0,020 +

0,0005 0,0252

36

= 0,04 Sehingga: hfd1

= 0,04 .

11𝑚(2 m/s)2 0,025𝑚 .2.9,8𝑚/𝑠²

= 3,592 m

2. Head kerugian akibat 4 belokan ( hfd2 ) Hfd2 Dimana : f

= f.

𝑣𝑖𝑑 ² 2𝑔

= koefisien kerugian belokan = 0,3

Maka : hfd2

= 0,3 .

(2 m/s)2 2.9,8𝑚/𝑠²

= 0,061 m Karena instalasi pipa tekan memakai 4 belokan maka : hfd2

= 0,061 . 4 = 0,244 m

3. Head kerugian pada katub cegah ( hvd3 ) hvd3

= fv .

𝑣𝑖𝑑 ² 2𝑔

Dimana : fv

= 1,44 ............................................... (lampiran 3)

37

Maka : hvd3

= 1,44 .

(2 m/s)2 2.9,8𝑚/𝑠²

= 0,293 m

4. Head kerugian pada katub sorong ( hfd4 ) hvd4

= fv .

𝑣𝑖𝑑 ² 2𝑔

dimana : fv

= 0,14 .................................(lampiran 3)

maka : hfd4

= 0,14 .

(2 m/s)2 2.9,8𝑚/𝑠²

= 0,028 m

5. Head kerugian pada ujung keluar pipa ( hfd5 ) hvd4

= fv .

𝑣𝑖𝑑 ² 2𝑔

dimana : fv

= 1,0

Maka : hfd5

= 1,0 .

(2 m/s)2 2.9,8𝑚/𝑠²

= 0,204 m

38

Sehingga head kerugian pada pipa tekan adalah : hld

= hfd1 + hfd2 + hfd3 + hfd4 + hfd5 = 3,592 m + 0,244 m + 0,293 m + 0,028 m + 0,202 m = 4,361 m

Berdasarkan perhitungan A dan B maka total head kerugian adalah : hL

= hls + hld = 0,392 m + 4,361 m = 4,913 m

3.5.2. Head Statis Pompa ( hd ) Head statis ditentukan berdasarkan instalasi pompa, dalam perencanaan pompa ini head statis pompa bertanda positif karena sisi keluar lebih tinggi dari pada sisi isap maka head statis pompa adalah: hd

= head statis isap + head statis tekan = 4,5m + 8m = 12,5m

3.5.3. Head Tekanan Head tekanan dihitung berdasarkan perbedaan tekan yang bekerja pada permukaan air isap dengan tekanan yang bekerja pada permukaan air keluar. Jika zat cair yang diisap dari bak tertutup, maka tekanan ( Pa ) menyatakan tekanan mutlak yang bekerja pada permukaan zat cair di dalam bak tertutup tersebut.

39

Pada perencanaan ini diasumsikan bahwa tekanan yang bekerja pada kedua permukaan sama yaitu sebesar 1 atm, maka : Δhp = hp2 - hp2 = 0

3.5.4. Head Kecepatan Keluar (hvd) hvd

=

=

𝑣𝑖𝑑 ² 2𝑔 (2 m/s)2 2.9,8𝑚 /𝑠²

= 0,204 m Berdasarkan perhitungan III.5.1, III.5.2 dan III.5.4 maka besarnya head total pompa adalah : H

= Hd + HL + H vd = 12,5 m + 4,913 m + 0,204 m = 17,617 m

3.6. Perhitungan Head Isap Positif Netto (NPSH) NPSH ( Netto positif Suction Head ) adalah ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi. Agar pompa aman terhadap kavitasi, maka harus dipenuhi syarat berikut : NPSH yang tersedia ˃ NPSH yang dibutuhkan Kavitasi akan terjadi bila tekanan statis suatu aliran zat cair sampai dibawah tekanan uap jenuhnya.

40

3.6.1. NPSH yang tersedia ( hsv ) NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki zat cair pada sisi isap pompa (ekivalen dengan tekanan mutlak pada sisi isap pompa) dikurangi dengan tekan uap jenuh zat cair ditempat tersebut. NPSH yang tersedia sangat tergantung dari kondisi instalasi dan dihitung dengan persamaan : hsv

=

𝑝𝑎 𝑦

-

𝑝𝑣 𝑦

- hs - hls

Dimana : hsv = NPSH yang tersedia (m) Pa = tekanan atsmosfir = 10326,19 kgf/m³ Pv = tekanan uap jenuh = 432,5 kgf/m2 λ

= berat zat cair per satuan volume = 995,7 kgf/m³

hs = head isap statis = 4,5 m hls = kerugian head pada pipa isap = 0,392 m

Maka : hsv =

10326 ,19 𝑘𝑔𝑓 /𝑚³ 995,7 𝑘𝑔𝑓 /𝑚³

-

432,5 𝑘𝑔𝑓 /𝑚³ 995,7 𝑘𝑔𝑓 /𝑚³

- 4,5 m – 0,552 m

= 4,920 m

3.6.2. NPSH yang dibutuhkan ( Hsvn ) NPSH yang dibutuhkan adalah beda tekanan yang besarnya sama dengan penurunan tekanan. Jika head total pompa pada titik efisiensi

41

maksimum dinyatakan dengan HN

dan NPSH yang dibutuhkan

dinyatakan dengan HSVN . Maka : Hsvn = n 4/3 . QP 2/3

Dimana : QP

= kapasitas pada titik efisiensi maksimum = 0,001 m3/dtk = 0,06 m3/menit

n

= putaran pompa diambil 3000 rpm

s

= kecepatan spesifik isap = 1200 (lampiran 24)

Untuk mempermudah perhitungan digunakan kecepatan spesipik isap “S”. Sebagai pengganti perhitungan dengan koefisien kavitasi thoma “σ” sehingga: HSVN = 30004/3 . 0,062/ɜ 1200 = 0,520 m Berdasarkan perhitungan 3.7.1 dan 3.7.2 dimana didapat : Hsv

>

Hsvn

4,920 m

>

0,520 m

Dari hasil perhitungan diatas dapat diketahui bahwa NPSH yang tersedia lebih besar dari pada NPSH yang dibutuhkan, maka pompa dinyatakan aman terhadap kavitasi.

42

3.7. Perhitungan Kecepatan Spesifik ( ns ) Harga kecepatan spesifik merupakan parameter untuk menyatakan jenis pompa dan bentuk/jenis impeller. Kecepatan spesifik adalah sama untuk pompa-pompa yang sebangun ( sama bentuk impellernya ) meski ukuran dan putarannya berbeda. Kecepatan spesifik dinyatakan dengan persamaan : Ns

=

𝑛 𝑄𝑃 𝐻

Dimana : ns

= kecepatan spesifik ( rpm )

n

= putaran = 3000 rpm

Qp

= kapasitas pompa = 0,06 m³/menit

H

= head total pompa = 17,617 m

Maka : NS

=

3000 √0,06 17,617¾

= 85,457 rpm Berdasarkan harga kecepatan spesifik diatas, maka pompa yang akan direncanakan adalah pompa jenis volut dengan meed speed impeller.

43

Gambar 3.2 Pompa Jenis Volut

3.8. Perhitungan Daya (P) 3.8.1. Daya Air ( Pw ) Daya air adalah energi yang efektif diterima oleh air dari pompa per satuan waktu. Daya air atau daya pompa ini adalah daya dari pompa sentrifugalyang bisa digunakan dan dipindahkan ke fluida. Daya air dihitung dengan persamaan. Pw

=

0,163.𝜆.𝑄𝑝 .𝐻 1000

Dimana : Pw

= daya air ( kw )

𝜆

= berat air persatuan volume = 995,7 kg/m3

Qp

= kapasitas pompa = 0,06 m³/menit

H

= head total pompa = 17,617 m

44

Maka : Pw

=

0,163.995,7.0,06.17,617 1000

= 0,143 kW

3.8.2. Daya Poros ( Ps ) Daya poros atau daya yang digunakan ( daya yang harus disediakan oleh mesin penggerak pompa ) untuk mengerakan sebuah pompa adalah sama dengan daya air ditambah kerugian daya didalam pompa. Daya poros dapat dihitung dengan persamaan : Ps

=

𝑃𝑤 𝑛𝑃

dimana : ps

= daya poros ( kW )

Pw

= daya air = 0,143 kW

np

= efisiensi pompa = 0,62 (lampiran)

maka : ps

=

0,143 0,62

= 0,231 kW

45

3.8.3. Daya Nominal Penggerak Mula ( pm ) Untuk pompa standar daya nominal pengerak mula dapat dengan diagram pemilihan pompa umum. Daya nominal penggerak dapat juga ditentukan dengan persamaan : Pm

=

𝑃𝑠(1+𝑎) 𝑛1

dimana : Pm

=

daya nominal penggerak mula ( Kw )

Ps

=

Daya poros = 0,231 kW

@

= faktor cadangan = 0,2 (lampiran 8)

n1

= efisiensi transmisi = 1 (pompa dikopel langsung dengan batang pengerak mula)

maka : Pm

=

0,231 𝑘𝑊(1+0,2) 1

= 0,277 kW

3.9. Perhitungan Utama Perencanaan Pompa 3.9.1. Perhitungan Diameter Poros Sebelum menentukan ukuran-ukuran utama pompa, terlebih dahulu ditentukan diameter poros. Dalam perencanaan ini dia meter poros ditentukan berdasarkan momen puntir dan momen lentur yang bekerja pada poros. Data yang diperlukan dalam perhitungan adalah sebagai berikut :

46

a. Bahan poros = S 45 C – D b. σb = tegangan patah bahan 53 kg/mm2 (lampiran9) c. Daya nominal (Pm) = 0,277 kW d. Putaran (n) = 3000 rpm e. Faktor keamanan untukporos yang menerima beban puntir (SfI) = 6 f. Faktor pengaruh konsentrasi tegangan akibat poros yang bertingkat (sf2) = 2

[2]

g. Faktor pembebanan lentur (Cb) = 1,2 – 2,3 = 1,2 i. Faktor koreksi beban lentur (Kt) = 1 – 1,5 = 1,2

3.9.2. Daya Rencana (Pd) Daya rencana dihitung dengan persamaan Pd = fc.Pm Dimana : Fc

= Faktor koreksi daya = 1,2

Pm

= daya nominal = 0,277 Kw

Maka : Pd

= 1,2.0,277 kW = 0,332 Kw

3.9.3. Momen Puntir (T) Momen puntir dapat dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut : T

= 9,74 x 105.

𝑃𝑑 𝑛

47

Dimana : n

= putaran = 3000 rpm

Pd

= daya rencana =

0,332 kW

Maka : T

= 9,74 x 105.

0,332 3000

= 107,789 kg/mm

3.9.4. Tegangan Geser Bahan Yang Diizinkan (Ta) Tegangan geser bahan yang diizinkan dihitung dengan persamaan sebagai berikut : T𝛆

𝑇𝑏 = 𝑆𝑓1𝑠𝑓2

=

53 6.2

= 4,60 kg/mm2

3.10. Perhitungan Ukuran Impeller Berdasarkan perhitungan 3.8 maka diameter ukuran impeller sudah dapat ditentukan. Adapun ukuran-ukuran diameter impeller yang harus ditentukan adalah seperti terlihat pada gambar

48

Gambar 3.3 Simbol-simbol Ukuran Impeller. Keterangan gambar. DH

= Diameter hubungan

D0

= Diameter mata impeller

D1

= Diameter ujung impeller sisi masuk

D2

= Diameter ujung impeller sisi keluar

3.10.1. Ukuran Impeller Pada Sisi Masuk Dasar perhitungan dalam perencanaan ini diambil asumsi sebagai berikut : a.

Diameter hubung (DH) DH = (1,2 sampai 1,4) . ds DH = (1,4) Ds (diambil) = 1,4.6 = 8,4 mm , diambil = 0,004 mm

b.

VSH = Kecepatan masuk flens hisap = (1-5) m/s = 1 m/s (diambil)

c.

Vo = Kecepatan pada mata impeller > Vsu = 2 m/s (diambil)

d.

Vrl = Kecepatan radial sisi masuk > Vo = 3 m/s (diambil)

49

e.

Kapasitas pompa (Qp) = 0,001 m3/s

f.

ᾰ2 : 90 maka : V1 = Vr Dan Vvul = 0 (aliran masuk radial)

g.

Q : Kapasitas + kebocoran = 1,1 . 0,001 m3/s = 0,0011 m3/s

h.

B1 : (10-25) 0 , berdasarkan [3]

i.

∑ 1: faktir kontraksi ( 0,8 – 0,95 ) diambil 0,85

Dengan data diatas sudah dapat ditentukan :

a.

Diameter masuk flens isap (Dsu) Diameter masuk flens isap dapat dihitung dengan persamaan

sebagai berikut : Dsu

=

=

4.𝑄𝑃 𝜋.𝑉𝑜 4.0,001 3,14.1

= 0,035 = 35 mm

b.

Kecepatan mata impeller (Vo) Kecepatan mata impeller dapat dihitung dengan persamaan sebagai

berikut : [4] Do

=

=

4.𝑄𝑃 + 𝐷² 𝜋.𝑉𝑑 4.0,001 + 0,0112 3,14.2

= 0,027 m = 27 mm

50

c.

Diameter impeller pada sisi masuk (D1) Diameter impeller pada sisi masuk dibuat sama dengan diameter

mata impeller. D1 = DO = 27 mm

d.

Kecepatan keliling sisi masuk (U1) Kecapatan keliling sisi masuk dihitung dengan persamaan sebagai

berikut : U1

=

=

𝜋.𝐷1.𝑛 60 3,14.0,027.3000 60

= 4,239

F.

Kecepatan relatif pada sisi masuk (V1) Dari segitiga kecepatan sisi maka kecepatan relatif (V1) : (V1)

= =

𝑈₁² + Vrl² 4,239

2

+ (3)²

= 5,193 m/s

g.

Lebar sisi masuk (b₁) dengan mengambil faktor kontraksi 0,85 maka : b₁

=

𝑄 𝜋.𝐷₁𝑉𝑟𝑙

51

=

0,0011 3,14.3.0,039.0,85

= 0,003 m = 3 mm

h. Tangen sudut pada sisi masuk (Ɓ₁) Ɓ₁

= tg-1 .

=

𝑉𝑟𝑙 𝑈₁

3 4,239

= 35,2º Ɓ₁ harus diperbesar sedikit untuk mengimbangi adanya kontraksi aliran dan adanya prarotasi, dalam perencanaan ini diambil sebesar 35º.

Vr = 3 m/s

v1 = 5,193 m/s

3363

36º

U1 = 4,239 m/s

Gambar 3.4 Segitiga Kecepatan Sisi Masuk

3.10.2. Ukuran Impeller Pada Sisi Keluar Untuk mengetahui ukuran pada sisi keluar impeller maka diambil asumsi-asumsi sebagai berikut : VR2 = Vr1 = 3 m/s

52

Ɓ2

= (15 – 40) dan biasa nya lebih besar dari Ɓ₁ [16]

𝑍 = (0,90 – 0,95) = 0.90 (diambil) Φ

= koefisien tinggi tekan (0,9 – 1,2) = 1

ᾶ2

= (10-25)º

H

= head total pompa

= 17,617 m = 57,798 ft

untuk mengurangi kebocoran dipakai wearing no 6 dengan-asumsi diatas maka dapat dihitung ukuran impeller pada sisi keluar sebagai berikut:

a. Diameter pada sisi keluar (D2) Diameter pada sisi masuk dihitung dengan persamaan sebagai berikut : D2

=

=

1840.Φ.√𝐻 𝑛 1840 .1.√57,798 3000

= 4,663 inch = 0,118 m = 118 mm

b. Lebar sisi keluar (b2) Lebar sisi keluar dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: (b2)

=

𝑄 𝜋.𝐷₂𝜀₂𝑉𝑟²

0,0011 = 3,14.0,118.0,90.3

53

= 0,0010 m = 1 mm

c. Kecepatan pada sisi keluar (U₂) Kecepatan pada sisi keluar dihitung dengan persamaan sebagai berikut : U₂

=

=

𝜋.𝐷₂𝑛 60 3,14.0,118.3000 60

= 18,526 m/s

d. komponen kecepatan tangensial yang sesungguhnya dari kecepatan absolut sisi keluar (Vu2) Vu2

= U₂ -

𝑉𝑟₂ 𝑡𝑔 .Ɓ₂

= 18,526 -

3 𝑡𝑔 .40

= 14,397 m/s

e. Komponen kecepatan tangensial aktual dari kecepatan absolute sisi

keluar.

Dengan memisalkan harga ŋ00 = 0,80 maka : Vu₂

= 14,397, m/s. ŋ00 = 14,397. 0,80

54

= 3,629 mm

3.10.5. Berat Impeller Mengingat bentuk impeller yang sedemikian rupa, maka untuk menghitung volume impeller dilakukan dengan cara gludin, yaitu : Volume benda putar sama dengan luas penampang benda putar dikali dengan keliling lingkaran yang dibentuk oleh jari-jari berat benda putar. Secara matematis dapat ditulis : V

= 2.π.R.b.h

Dimana : V

= Volume dinding impeller

R

= jari –jari berat bagian terhadap sumbu poros

B

= Panjang sisi yang sejajar dengan sumbu poros

H

= Panjang sisi yang tegak lurus dengan sumbu poros

Untuk mempermudah perhitungan maka penampang dinding impeller dibagi atas beberapa bagian menurut bentuk dinding yang mudah, seperti terlihat pada gambar dibawah ini :

55

Gambar 3.8 Pembagian Dinding Impeller Dengan menggunakan persamaan di atas maka volume dinding impeller untuk satu segmen dapat dihitung, yaitu : V

= 2.π.4,75.1,5.25

= 1118,63 mm³ Untuk perhitungan impeller untuk segmen yang lain ditabelkan dalam tabel 2 Tabel 2. Volume Dinding Impeller Segmen

R (mm)

h (mm)

b (mm)

V (mm3)

1

4,5

1,5

25

1059,75

2

10

9,5

15

8949,00

3

21

11

5

7253,40

4

28

4

10

7033,66

5

52

42

5

68577,60

56

A

16

4,5

10

4521,60

B

17,5

4

10

5400,80

C

325

9

7,5

16532,10

D

51

39

5

61719,84

Jumlah

Berat dinding impeller dihitung dengan persamaan : B1

= V.γ

Dimana : V

= Volume dinding impeller = 180447,69 mm³ = 180,447 cm³

γ

= Berat jenis bahan = 7,15.10-3 kg/cm3

Maka berat dinding impeller : B1

= 180,447 cm³ . 7,15 . 10-3 kg/cm3 = 1,290 kg

Berat daun impeller dapat dihitung dengan persamaan : B2

= tr . br .γ . Z. L

Dimana : tr

= tebal rata-rata

tr

=

=

𝑡₁+𝑡₂ 2 1,1𝑚𝑚 +3,629𝑚𝑚 2

180447,69

57

= 2,365 mm = 0,236 cm br

= lebar rata-rata

br

=

=

𝑏₁+𝑏₂ 2 3𝑚𝑚 +1𝑚𝑚 2

= 2 mm = 0,2 cm Z

= jumlah sudut : 6 buah

γ

= Berat jenis bahan = 7,15 . 10-3 kg/cm3 Bahan poros S 35 C-D

L

= Panjang daun impeller = 8 cm

Jadi berat daun impeller : B2

= 0,236cm . 0,2cm . 7,15.10-3 kg/cm3 . 6 . 8 cm = 0,016 kg

Berdasarkan perhitungan dinding impeller dan berat daun impeller maka berat impeller adalah : B imp

= B1 + B2 = 1,290 kg + 0,016 kg = 1,306 kg

3.11. Perencanaan Rumah pompa ( Volut ) a. Perhitungan Konstanta kecepatan tangensial mutlak : Ku

= konstanta kecepatan tangensial

58

R2

= Jari-jari impeller pada sisi keluar = 59 mm = 0,059 m

Vu2

= Kecepatan tangensial aktual sisi keluar = 14,637 m/s

Maka : ku

= 0,059 m . 14,637 m/s = 0,863 m²/s

b. perhitungan faktor X X

=

=

720.𝐾𝑢 .𝜋 𝑄𝑝 720.0,863.3,14 0,001

= 1951070,4 c. Pehitungan jari-jari lidah actual (Rt) Rt

= ( 1,05 sampai 1,100 ) . R2 = 1,05 . 59 mm = 61,9 mm

d. Lebar dasar isi keluar pada jari-jari lidah actual (b3) b3

= b2 + 0,025 . Rt = 1 + (0,0025 . 61,9 ) = 2,547 mm

e. Perhitungan sudut lidah actual (Φ t ) Φt

=

=

132.log 𝑅𝑡/𝑅₂ 𝑡𝑔𝑎 ₂ 132.𝑙𝑜𝑔 61,9/59 𝑡𝑔12

59

= 21,013 f. Perhitungan jari jari penampang volut (ρ) ρ

=

𝑄 𝑋

+√

2.𝑄.𝑅𝑡 𝑥

Dimana : ⱷ

= sudut pembagi volut Rt

= 61,9 mm = 0,619 m

Dalam perencanaan ini sudut pembagi dibuat dalam interval 45º dari sudut pembagi untuk sebelumnya. Untuk ⱷ = 45º, maka : ρ

=

45 19510704

+

√2.45.0,0619 19510704

= 0,00025 m = 0,25 mm g. Jari-jari kelengkungan volut luar (Ra) Ra

= ρ +Rt

Rmaks = ρ + Ra

= 0,025 + 61,9

= 0,0209mm + 61,905mm

= 61,905 mm

= 62,018 mm

Hasil-hasil perhitungan yang lain ditabelkan pada tabel 3. Tabel 3. Jari-jari penampung Volut Φº

ρ(mm)

Ra(mm)

R mak (mm)

0

0

61,9

61,9

45

1,712

63,61

65,322

90

2,435

64,33

66,765

60

135

2,995

64,89

67,885

180

3,471

65,37

68,841

225

3,893

65,79

69,683

270

4,277

66,17

70,447

315

4,632

66,53

71,162

360

4,963

66,86

71,823

Gambar 3.9 Rumah Pompa (Volut )

3.12. Perhitungan Gaya Aksial Pada Impeller Gaya aksial pada impeller timbul karena adanya perbedaan tekanan fluida di belakang impeller (Pt) dengan tekanan fluida saat masuk impeller. 3.12.1. Tekanan Aksial (Pt-P0) Pt – P0 =

3 𝑈²₂−𝑈₁² . γ 4 2.𝑔

61

Dimana : U1

= Kecepatan keliling pada sisi masuk impeller = 4,239 m/s

U2

= Kecepatankeliling pada sisi keluar impeller = 18,526 m/s

g

= Kecepatan gravitasi = 9,81 m/s2

γ

= Berat air persatuan volume = 995,7 kgf/m3

Maka : Pt – P0 =

3 (18,526 2 −4,239 2 ) . . 995,7 4 2.9,81

= 12379,396 kg.f/m2

3.12.2. Gaya Aksial akibat Tekanan Aksial (F) = (Pt – P0) .

F

𝜋 4

. ( D02 – Dh2 )

= 12379,396 kg.f/m2 .

3,14 4

. ( 0,0272 – 0,00842 )

= 6,398 kg.f

3.12.3. Gaya Aksial Karena Momentum Aliran Fluida Masuk Impeller(Fm) Fm

=

𝛾 .𝑄𝑝 .𝑉𝑜 𝑔

62

Fm

=

995,7.0,001.3 9,8

= 0,304 kg.f ``````````````````` Fa

Sehingga gaya aksial yang terjadi adalah :

= F – Fm = 6,398 kg.f – 0,304 kg.f = 6,094 kg.f

Untuk mengurangi gaya aksial yang terjadi pada impeller hingga tersisa antara 10-25 % maka dibuat lubang pengimbang pada impeller. Maka gaya aksial yang akan terjadi setelah dibuat lubang pengimbang adalah : Fa

= Fa . 25% = 6,094 kg.f . 25% = 1,52 kg.f

3.13. Berat Poros (Ws) Berat poros dihitung berdasarkan berat persegmen. Seperti yang terlihat pada gambar 12 dengan menggunakan persamaan : Ws

=

𝜋 4

. dsn2 . Ln . γ

Dimana : Dsn

= diameter poros tiap segmen

Ln

= panjang poros tiap segmen

γ

= berat jenis bahan poros (7,85 . 10-6 kg/mm3)

63

Sebelum menghitung berat poros persegmen, dibuat terlebih dahulu perencanaan dari dimensi poros bertingkat, seperti gambar dibawah ini,

Gambar 3.10 Dimensi Poros Bertingkat

Gambar 3.11 Diagram Benda Bebas Poros Bertingkat Setelah perencanaan dibuat, kemudian dihitung berat poros dengan menggunakan rumus diatas, Ws

=

𝜋 4

. 42 . 8 . 7,85 . 10-6

= 0,00078 kg

64

Tabel 4. Berat Poros Segment

Dsn (mm)

In (mm)

Wsn (kg)

1

4

8

0,00078

2

6

25

0,0055

3

22

100

0,298

4

25

30

0,115

5

30

120

0,665

6

25

30

0,115

7

22

40

0,119

Jumlah

1,318

Dari table diatas maka berat poros secara keseluruhan Wa = ∑ wsn=1,318 kg

3.13.1. Reaksi Pada Poros Berdasarkan gambar maka reaksi yang bekerja pada tumpuan A (Ra) dan reaksi pada tumpuan B (Rb). Dengan memisalkan gaya yang bekerja pada sumbu y = 0 Maka : Untuk ∑FY = 0 -F1 – F2 – F3 – F4 + Ra – F5 + Rb – F6 – F7 = 0 Dimana : F2

= berat impeller + berat poros pada segmen II = 1,306 kg + 0,0055 kg = 1,311 kg

Maka : -0,00078 - 1,311 - 0,298 - 0,115 + Ra – 0,665 + RB - 0,115 - 0,119 = 0

65

Ra + Rb = 2,623 kg ∑MA = 0 -F₁.144-F₂ .127,5 -Fɜ .65+F4 0.-F5 75 – F6.150– Rb.150+ F7.185 = 0 Sehingga -Rb150 = F1.118+F2127,5+F3.65+F4.0-F5.75-F6.150-F7.185 -Rb

=

0,00078.118 + 1,311.127,5 + 0,298.65 + 0 − 0,665.75 − 0,115.150 − 0,119.185 150 -Rb

= 0,649 kg

Rb

= -0,649 kg

Maka : Ra + Rb = 2,623 Ra

= 2,623 kg - Rb = 2,623 kg – (-0,649 kg ) = 2,623 kg + 0,649 kg = 3,272 kg

3.13.2. Momen Disetiap Titik M1

= - F1 . X1

X1

= 0

M1

= 0,00078 .0 = 0

1.

Untuk daerah : 0 ≤ x ≤ 16,5 ; X2 = 16,5 M2

= -F1 – X2

66

= -0,00078 . 16,5 = - 0,012 kg.mm 2.

Untuk daerah : 16,6 ≤ x ≤79 ; X3 = 79 M3

= -F1X3 – F2(X3-16,5) = -0,00078 . 79 – 1,311 ( 79-16,5) = -85,788 kg.mm

3.

Untuk daerah : 79 ≤ x≤144 ; X4 = 144 M4

= -F1X4 –F2(X4- 16,5)-F3(X4-79) = 0,00078 . 144 – 1,311(144-16,5) – 0,115 (144-79) = -188,948 kg.mm

4.

Untuk daerah : 144 ≤ x≤ 219 ; X5 = 219 M5

= -F1X5 –F2(X5- 16,5)-F3(X5-79) – F4 (X5-144)-Ra(X5-144) =

0,00078 . 219 – 1,311(219-16,5) – 0,115 (219-79)-

0,665(219-144)+4,141(219-144) = -55,4685 kg.mm 5.

Untuk daerah : 219 ≤ x≤ 294 ; X6 = 294 M6

= -F1X6 –F2(X6- 16,5)-F3(X6-79) – F4 (X6-144)-Ra(X6144)F5(X6-219) = 0,00078 . 294 – 1,311(294-16,5) – 0,115 (294-79)0,665(294-144)+4,141(294-144)-0,115(294-219) = 67,311 kg.mm

6.

Untuk daerah : 294 ≤ x≤ 329 ; X7 = 329

67

M7

= -F1X7 –F2(X7- 16,5)-F3(X7-79) – F4 (X7-144)-Ra(X7144)F5(X7-219)-F6(X7-294)+Rb(X7-294) =

0,00078 . 329 – 1,311(329-16,5) – 0,115 (329-79)-

0,665(329-144)+4,141(=329-144)-0,115(329-219)0,119(329-294)+(-1,523)(329-294) = 0

Gambar 3.12 Diagram Momen Lengkung

3.13.3. Tegangan Geser Yang Terjadi Pada Poros (‫ ד‬maks) Karena poros mengalami beban lentur dan puntir serta mengalami beban dengan tumbukan ringan, maka tegangan maksimum perlu diketahui dan poros dikatakan aman jika tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari

68

tegangan geser yang diizinkan. Untuk mengetahui tegangan geser yang terjadi dapat dihitung dengan persamaan : ‫ ד‬maks =

5,1 𝑑𝑠³

.

𝑘𝑚. 𝑀2 + 𝐾𝑡. 𝑇)²

Dimana : Ds

= diameter poros dukungan impeller = 5 m

M4

= Momen lentur maksimum = 188,948 kg.mm

Km

= Faktor koreksi momenlentur = 1,5[ 4 ]

Kt

= Faktor koreksi momen punter = 1[ 1 ]

T

= Momen punter = 107,789 kg.mm

‫ד‬

=

Maka :

=

5,1 𝑑𝑠³ 5,1 5³

.

.

𝑘𝑚. 𝑀

2

+ (𝐾𝑡. 𝑇)²

1,5 . (−188,948)

2

+ (1.107,789)²

= 12,371 kg.mm Sehingga dari perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa poros dinyatakan aman dalam perasi karena tegangan yang terjadi < Tegangan yang di izinkan ‫ ד‬maks < ‫ד‬a

3.13.4. Lenturan Poros Maksimum (γmaks) Lenturan poros maksimum dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : [16] γ maks

= 3,23.10-4.

𝐹.𝐿₁³ 𝐿³₁ . 𝑑𝑠 4 .𝑙³

69

Dimana : F

= berat beban = berat impeller + 0,5 berat poros = 1,311 + 0,5. 1,318 = 1,97 kg

L₁

= Jarak antara bantalan pertama dengan pusat beban=55mm

L₂

= Jarak antara bantalan kedua dengan pusat beban=305mm

L

= Jarak antara kedua bantalan = 180 mm

dr

= Diameter poros rata rata

dr

=

=

𝑑𝑖. 𝑙𝑖 𝑙𝑖 4.8 + 6.25 + 22.100 + 25.30 + 30.120 + 25.30 – 22.40 8+25+100+30+100+30+40

= 25,111 mm Sehingga : γ maks

= 3,23 . 10-4 .

1,97.155³ .305³ 25,111 4 .180³

= 2,899 mm Jika lenturan maksimum ditentukan antara 0,03 – 0,015 ( mm ) maka lenturan yang terjadi pada poros perhitungan diatas masih dalam batas yang ditentukan.

70

3.13.5. Putaran Kritis Poros (Nc) Putaran kritis poros dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Nc

𝑑𝑟 ² . 𝐿

= 52700.

𝐿₁𝐿₂

.

𝐿 𝐹 𝐿₁𝐿₂

25,111² . 180

= 52700.

155.305

.

180 1,97.155.305

= 5562,460 rpm

3.14. Perhitungan Pasak Untuk merencanakan ini ukuran-ukuran pasak disesuaikan dengan besar diameter poros yang direncanakan dengan ukuran sesuai standar yang ada pada lampiran 11. Dalan perencanaan ini diambil asumsi-asumsi sebagai berikut : a. b = Lebar pasak = 3 mm b. h = Tinggi pasak = 3 mm c. t1 = kedalaman alur pasak pada poros =1,8 mm d. t₂ = kedalaman alur pasak pada naf = 0,9 mm e. T = Momen rencana = 107,789 kg.mm f. Bahan pasak JIS 4501 S 35 C g. ‫ ד‬b = kekuatan tarik bahan pasak = 52 kg/mm² h. Sfk₁ = faktor keamanan = 6 i. Sfk₂ = faktor keamanan (1,5 – 3 untuk tumbukan ringan diambil 2 )

71

j. Pa = Tekanan permukaan 6yang diizinkan = 8 kg/mm

3.14.1. Gaya Tangensial Pada Permukaan Pasak (f) Gaya tangensial pada permukaan pasak dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : [4] F

=

=

2.𝑇 𝑑𝑠 2.107,789 6

= 35,929 kg 3.14.2. Tegangan Geser Yang Diizinkan ( ‫ ד‬ka ) Tegangan geser yang diizinkan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : [15] ‫ ד‬ka

=

𝜎 .𝑏 𝑆𝑓𝑘 1 𝑆𝑓𝑘 2

Dimana : ‫ ד‬ka

= tegangan geser yang diizinkan

‫ ד‬ka

=

52 6.2

= 4,33 kg/mm²

3.14.3. Panjang Pasak Yang Diperlukan Sehingga : L₁ ≥

𝐹 𝑆𝑓𝑘₁

𝜎𝑘𝑎 .

72

L₁ ≥

35,929 3.4,33

L₁ ≥ 2,765 mm Pa ≥

L₂ ≥

𝐹 𝐿2 (𝑡 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑡) 35,929 8.0,9

L₂ ≥ 4,990 mm Dari perhitungan L₂ ≥ L₁ maka panjang pasak yang aktif diambil sebesar 5 mm.

3.14.5. Tegangan Geser Yang Terjadi ( ‫ ד‬k ) Tegangan geser yang terjadi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : [15] ‫ד‬k

=

=

𝐹 𝑏.𝐿 35,929 5.1,8

= 3,992 kg/mm2 Maka tekanan permukaan yang terjadi dapat di hitung dengan persamaan sebagai berikut : P

=

𝐹 𝐿(𝑡₁ 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑡₂)

35,929 = 5.1,8

= 3,992 kg/mm²

73

Dari perhitungan diatas maka didapat bahwa : ‫ ד‬ka ˃ ‫ ד‬k dan Pa ˃ P 4,33 kg/mm² ˃ 2,395 kg/mm² dan 8 kg/mm2 ˃ 3,992 kg/mm² Maka pasak yang dinyatakan aman untuk digunakan.

3.15. Perhitungan Bantalan Bantalan yang sesuai dengan perencanaan yaitu 25 mm adalah bantalan dengan nomor 6005 ZZ dengan ukuran sebagai berikut. a. d = diameter dalam 25 mm

( lampiran 13 )

b. D = diameter luar = 47 mm

( lampiran 13)

c. B = lebar bantalan = 12 mm

( lampiran 13 )

d. C = kapasitas nominal dinamis = 790 kg

( lampiran 13 )

e. C0 = kapasitas nominal statis = 530 kg

( lampiran 13 )

f. Fa = gaya aksial maksimum = 2,349 kg.mm g. Fra = beban radial pada bantalan A FA

= Ra – w4 = 3,272kg – 0,115 kg = 3,157 kg

h. Frb

= Rb – w6 = 0,649 kg – 0,115 kg = 0,534 kg

i. c = 0,20

( lampiran 14 )

74

j. v = satu untukcincin dalam yang berputar k. x = 0,56

( lampiran 14 )

l. Y = 2,30

( lampiran 14 )

n. X0 = 0,6

( lampiran 14 )

m. Y0 = 0,56

( lampiran 14 )

n. Putaran = 3000

( lampiran 14 )

( lampiran 14 )

3.15.1. Gaya Pada Bantalan ( A ) Beban ekivalen dinamis pada bantalan A ( PrA ) Pra

= x . v . Dra + Y . Fa = 0,56 . 1 . 3,157 + 2,30 . 2,349 = 9,551 kg

Beban radial ekivalen statis pada bantalan A (P0A) [ 15 ] P0A

= X0 . V . Fra + Y0 . Fa = 0,6 . 1 . 3,157 + 0,56 . 2,349 = 3,209 kg

3.15.2. Gaya Pada Bantalan (B) Beban ekivalen dinamis pada bantalan B ( P0B ) PrB

= x . v . Frb + Y . Fa = 0,56 . 1 . 0,534 + 2,30 . 2,349 = 5,701 kg

Beban radial ekivalen statis pada bantalan B (B0P)

75

P0B

= X0 . V . fRb + Y0 . Fa = 0,6 . 1. 0,534 . 0,56 + 0,56 . 2,349 = 1,635 kg

3.15.3. Umur Bantalan A a. Faktor kecepatan untyuk bantalan bola ( Fa )[ 15 ] Fa

=

=

33,3

1/3

𝑛 33,3 3000

= 0,233 b. Faktor umur bantalan A (fh)[ 15 ] Fh

= fa .

𝐶 Pr 𝑎

= 0,233 .

790 5,701

= 30,901 c. Umur nominal bantalan A ( Lh ) Lh

= 500 . fh³ = 500 . 30,901³ = 14753246,76 jam

Dengan mengambil keandalan 98% maka umur bantalan A adalah : Ln

= a1 . a1 . a3 . Lh

76

Dimana : a1

= Faktor keandalan = 0,3 [15]

a2

= Faktor bahan = 1 [15]

a3

= Faktor kerja = 1 untuk kondisi normal

Sehingga : Ln

= 0,3 . 1 . 1 . 14753246,76 jam = 4425974,028 jam

3.15.4. Umur bantalan B a. Faktor umur bantalan B (Fh) Fh

= fa .

𝐶 Pr 𝑏

= 0,233 . .

790 5,699

= 30,912 b. Umur bantalan B (Lh) Lh

= 500 . fh3 = 500 . 30,912³ = 1476779007,76 jam

c. Dengan mengambil keandalan 99% maka umur bantalan B adalah : Ln

= a1 .a2 . a3 . Lh

Sehingga : Ln

= 0,21 . 1 . 1 . 14769007,76 jam

77

3.16. Efisiensi Pompa Efisiensi Pompa secara teoritis dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : ηp

= ηm. ηHy. ηy

Dimana : ηm

= efisiensi mekanis

ηHy

= efisiensi hidrolis

ηy

= efisiensi volumetris

3.16.1. Efisiensi mekanis Yang dimaksud efisiensi mekanis adalah perbandingan antara daya yang diberikan pada fluida dengan daya yang disuplay ke poros pompa dan di hitung dengan persamaan sebagai berikut : ηm

=

𝑃−𝑃𝑑𝑓 −𝑃𝑓 𝑝

Dimana : P

= Daya poros = 0,231 kW

Pdf

= Kerugian daya karena gesekan cakra [ 4 ]

Hpdf

= 1,83

U₂

= 18,526 m/s = 60,780 ft

D₂

= 118 mm = 4.663 inch

Hpdf

= 1,83

𝑈₂ 100

³

60,780 100

𝐷₂ 10

³

²

4,663 10

²

78

= 0,16 hp = 0,119 Kw Pf

= Daya yang hilang akibat kerugian mekanis

pf

= 2 – 4% . P = 3% ( diambil ) [ 4 ]

pf

= 3% . P = 3% .0,231 kw = 0,006 kw

Maka efisiensi mekanis : Ηm

=

0,231−0,119−0,006 0,231

= 0,458 = 45,8%

3.16.2. Efisiensi Hidrolis Efisiensi hidrolis adalah perbandingan antara head aktual terhadap head teoritis untuk jumlah sudu yang berhingga dan efisiensi hidrolis dapat diketahui dengan persamaan sebagai berikut [ 4 ] : Ηhy

=

𝐻 𝐻𝑣𝑖𝑟

Dimana : H

= 17,617 m

HVIR

=η

η

= Koefisien aliran sirkulasi ( 0,60 – 0,82 ) [ 16 ]

𝑈₂𝑉𝑢 ₂ 𝑔

= 0,82 U2

= 18.526 m/s

79

Vu₂

= 14,397 m/s

g

= 9,81 m

Maka : Hvir

= 0,82 .

18,526 .14,397 9,81

= 22,294 Jadi : Ηhy

=

17,617 22,294

= 0,791 = 791%

3.16.3. Evisiensi Volumetris Efisiensi volumetris adalah ukuran kebocoran–kebocoran yang terjadi pada pompa, dan dihitung dengan persamaan sebagai berikut : [ 16 ] 𝑄𝑃

ηv

=

QP

= Kapasitas pompa = 0,001 m³/s

Q

= Kapasitas + Kebocoran

𝑄

= Q ( 1,02 – 1,1 ) = 11 ( diambil ) = Q ( 1,1) = 0,001 m3/s . 1,1 Sehingga : ηv

=

0,001 1,1.0,001

= 0,90 ≈ 90%

80

Dari hasil perhitungan diatas maka didapat

efisiensi secara teoritis

adalah : ηp

= 0,458 .0,791.0,90 = 0,326 ≈ 32,6 %

3.17. Karakteristik Pompa Karakteristik dari sepuluh pompa merupakan hubungan antara head pompa (H), daya pompa (P) dan efisiensi pompa (η) terhadap kapasitas pompa (Q) pada putaran konstan. Bentuk dan grafik pada karakteristik pompa di dapat dengan cara menghitung hal-hal yang berhubungan dengan karakter pompa yaitu :

3.17.1. Kerugian Head Terhadap Kapasitas (Hs) 1. Kerugian Head Hidrolis Yang Terjadi Karena Terjadi Karena Faktor Gesekan (Hh) Hh

[ 16 )

= ( 1 – ηh ) Ht ( Qs / Qp )²

Dimana : Qp

= kapasitas pompa = 0,001 m³/s

ηh

= efisiensi hidrolis = 0,791

H

= head total pompa = 17,617 m

Sehingga : Hh

= ( 1 – 0,791 ) . ( 17,617 ) .

𝑄𝑠 0,001

²

81

Maka besarnya head hidrolis pompa untuk kapasitas 0,001 m³/s adalah : 0,001

= ( 1 – 0,791 ) . ( 17,617 ) .

Hh

0,002

²

= 3,681 m

2. Kerugian Head Karena Benturan (hsh) Hsh

=

𝑘𝑠𝑕 2.𝑔

𝐷₂

𝑈 ²₁ + 𝑈 2 . 𝑘₂𝑐𝑢 𝐷₁ ²

.

𝑄𝑆

1 𝑄𝑃 ²

Dimana : = faktor benturan dan tumpukan [ 16 ]

Ksh

= ( 0,6 – 0,8 ) = 0,8 (diambil) U₁

= kecepatan keliling sisi masuk impeller = 4,239 m/s

U₂

= kecepatan keliling sisi keluar impeller = 18,526 m/s

D₂

= diameter luar impeller = 0,118 m

Rt

= jari-jari lidah actual = 61,9 m

K2CU

= faktor sirkulasi = 0,6 – 0,8

[16 ]

= 0,82 m Dt

= diameter lidah aktual = 2 . Rt = 2. 61, 9 mm = 123,8 mm = 0,123 m

Maka : Hsh

=

0,8 2.9,8

[ ( 4,2392 + ( 18,526. 0,82

0,118 0,123

) )2 ]

.

𝑄𝑠 0,001

2

82

= 13,61

𝑄𝑠

²

0,002

Besar head kerugian pompa karena benturan untuk kapasitas 0,001 m³/s adalah : Hsh

= 13,61

0,001 0,002

²

= 1,6 m Sehingga berdasarkan dari perhitungan diatas head teoritis aktual pompa dapat diketaahui melalui persamaan sebagai berikut : Hs

= Hth + Hh + Hsh

[ 16 ]

Maka head teoritis pompa adalah Hs

= 17,617 m + 3,681 m + 1,6 m = 22,98 m

3.18. Karakteristik Daya Terhadap Kapasitas (P) P

=

𝛾 .𝑄𝑠 .𝐻𝑠 75 ,𝜂𝑝

Dimana :

γ

= berat jenis air pada suhu 30˚

Qs

= kapasitas variabel pompa = 0,001 m³/s

Ht

= head terhadap kapasitas pompa

Qs

= kapasitas pompa yang di tinjau ( m³/s ) = 18,53 m

ηp

= efisiensi pompa = 0,326

83

Maka untuk kapasitas pompa 0,001m³/s adalah : P

=

995,7.0,001.22,98 75.0,326

= 0,935 kw Hasil perhitungan selanjutnya untuk mendapat head (Hs), P dan ηp dengan kapasitas (Qs) dapat dilihat pada tabel 5 dibawah ini : P = daya poros yang ditinjau = 0,935 kw ηp

=

=

𝛾 .𝑄𝑠 .𝐻𝑠 75 ,𝑝 995,7.0,001.22,98 75.0,935

= 0,8353 = 8353%

Tabel 6. Perhitungan Karakteristik Pompa QS (m3/s)

HS (m)

P (KW)

ηP (%)

0

28,65

0

0

0,001

22,98

0,935

83,53

0,002

21,75

1,213

72,88

0,003

20,87

2,678

50,25

0,004

19,95

3,563

30,56

Dari hasil yang didapat pada tabel 6 di atas dapat dibuat suatu kurva karakteristk seperti terlihat pada gambar 3.13.

84

BAB IV ANALISIS PERENCANAAN

4.1.

Analisis Jumlah Kebutuhan Air Dalam perencanaan pompa sentrifugal untuk mendistribusikan air bersih pada Masjid Al-Ahya Palembang dan faktor keamanan sebanyak 10% untuk mengatasi kebocoran. Waktu pengoperasian pompa 10 jam/hari. Maka kapasitas yang harus disuplai 3,670 m³/jam. Adapun kebutuhan air perhari dengan waktu pengoperasian pompa dapat dilihat pada. Halaman 13 Kebutuhan air maximum perhari.

4.2.

Analisis Kerugian Head Dan perhitungan kerugian head pada instalasi pompa meliputi pipa isap, pipa tekan sama dengan pipa transport serta pipa pendistribusian air, pipa primer dan pipa sekunder. Dimana kerugian-kerugian yang terjadi didapat untuk mencari head total pompa. Dalam perencanaan ini head total adalah 17,617 m, ini didapat dan perhitungan kerugian-kerugian yang terjadi pada instalasi pompa. Dengan menjumlahkan hasil-hasil kerugian head tersebut.

4.3.

Analisis NPSH NPSH dicari untuk mengetahui ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi yang mana harus diketahui bahwa NPSH tersedia harus lebih besar

85

86

dari NPSH yang dibutuhkan. Karena apabila NPSH yang diperlakukan lebih besar dari NPSH yang tersedia maka pompa yang direncanakan akan mengalami

kavitasi

(penguapan).

Dan

hasil

perhitungan

dalam

perencanaan ini didapatkan NPSH yang tersedia lebih besardan NPSH yang dibutuhkan ( 4,920 m > 0,520 m ) maka pompa yang direncanakan aman dan kavitasi.

4.4.

Analisis Kecepatan Spesifik Pompa Kecepatan spesifik pompa dalam perencanaan ini di cari untuk mendapatkan harga n s yang mana untuk mengetahui jenis impeller yang dipakai dalam perencanaan pompa sentrifugal. Dimana putaran pompa (n) = 3000 rpm ( direncanakan ) maka hasil perhitungan n s =√

𝑄𝑝 𝐻

didapat ns s

sebesar 85,457 rpm yang mana harga tersebut dalam impeller jenis volut dengan meed speed impeller.

4.5.

Analisis Daya Daya merupakan energi yang dibutuhkan penggerak mula untuk sebuah pompa ditentukan dari daya air, daya poros daya standart nominal penggerak mula maka didapat daya sebesar 0,277 Kw

87

4.6. Analisis Bagian Utama Pompa 4.6.1. Impeller No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Nama Bagian Impeller Diameter poros (ds) Diameter masuk flens isap (Dsu) Diameter mata impeller ( Do ) Diameter mata impeller sisi masuk (D1) Kec.Keliling sisi masuk impeller ( U1 ) Kec.Relatif pada sisi masuk (V1) Lebar sisi masuk (B1 ) Sudut aliran masuk impeller (β1) Diameter pada sisi keluar impeller (D2) Lebar sisi keluar impeller (B2) Kec.Keliling pada sisi keluar impeller (U2) Kec.Absolut sisi keluar impeller (v2) Komponen kec.tangensial aktual (Vu2) Tangen sudut pada sisi keluar (a2) Kec.Absolut aktual (V2) Jumlah daun impeller (Z) Tebal daun impeller sisi masuk (t1) Tebal daun impeller sisi keluar (t2) Volume dinding impeller (V)

Ukuran _ 8 mm 35 mm 27 mm 27 mm 4,239 mm 5,193 mm 3 mm 55,2˚ 118 mm 1 mm 18,526 mm 14,397 m/s 11,518 m/s 10˚ 11,902 m/s 6 buah 1 mm 3,629 mm 180,447 mm

Dari analisa data tabel diatas dapat diketahui hasil sebagai berikut : a. Perhitungan segitiga kecepatan sisi masuk dan sisi keluar impeller b. Perhitungan kontruksi impeller pada tabel2 c. Perhitungan dinding impeller Setelah didapat hasil perhitungan impeller maka berat total impeller sebesar 1,306 kg yang mana bahan impeller besi cor.

88

4.6.2. Poros Pompa Pada perencanaan ini bahan poros dipilih baja karbon konstruksi mesin S 45 C dengan kekuatan tarik 58 kg/mm² dan berat jenis (γ) = 7,85710-6 kg/mm². Bentuk poros yang direncanakan adalah poros bertingkat dengan ukuran yang berbeda setiap tingkat .

Segmen

Dsm (mm)

In (mm)

Wsm (kg)

1

4

8

0,00078

2

6

25

0,0055

3

22

100

0,298

4

25

30

0,115

5

30

120

0,665

6

25

30

0,115

7

22

40

0,119

Jumlah

1,318

Dari hasil berat poros diatas untuk mencari keseimbangan poros pompa dengan menganggap ∑MA = 0, dan ∑MB = 0,maka di dapat RB = -0,649 kg dan RA = 3,272 kg. Untuk mengetahui momen maksimum maka dilakukan perhitungan momen lengkung. Dari hasil perhitungan momen maksimum terjadi di M4 sebesar -188,948 kg.mm.Langkah selanjutnya dilakukan tegangan geser yang terjadi pada poros (‫ ד‬makks) adalah 12,371 kg/mm² ˂ Tegangan geser

89

yang diizinkan 4,60 kg/mm². Dengan diameter poros yang direncanakan (ds) = 6 mm lebih besar dari diameter poros yang di izinkan berarti konstruksi cukup aman digunakan. Putaran kritis poros dicari untuk mengetahui apakah putaran pompa yang direncanakan dalam pengoperasian apakah normal atau dibawah standar pemakaian. Setelah dilakukan perhitungan putaran kritis pompa didapat ( Nc ) = 5562,460 rpm sedangkan putaran operasi normal = 3000 rpm. Berarti pemilihan poros pompa cukup aman dalam pemakaian karena putaran operasi normal tidak melebihi putaran kritis poros.

4.6.1. Pasak Pasak digunakan untuk menetapkan bagian mesin dalam perencanaan ini poros yang berdiameter 8 mm berdasarkan literatur diambil baja karbon konstruksi mesin S 35 C dengan kekuatan tarik 52 kg/mm². a. Diameter poros

= 6 mm

b. Lebar pasak

= 3 mm

c. Dalam alur pasak pada poros (t₁) d. Dalam pasak pada hubungan (t₂) Pasak dikatakan cukup aman dalam operasi pompa apabila tegangan geser yang diizinkan lebih besar dan pada tegangan geser yang terjadi pada pasak dan tekanan permukaan pasak harus lebih kecil dan

90

tekanan yang diizinkan dan hasil perhitungan pasak yang digunakan aman digunakan karena tidak melebihi ketetapan yang di jelas kan diatas. Tegangan geser yang terjadi (‫ ד‬ka ) ˃ tegangan geser yang diizinkan (‫ד‬k). Dimana ‫ ד‬ka ˂ ‫ד‬k atau 4,33 kg/mm² ˃ 2,458 kg/mm. Tekanan (P) pada permukaan pasak ˂ tekanan yang dizinkan (Pa) atau 4,096 kg/mm² ˂ 8 kg/mm².

4.6.4. Didalam

pengoperasian

pompa

bantalan

berfungsi

untuk

menumpuh poros berbeban sehingga putaran poros dapat diputar secara aman dalam operasi pompa. Dalam perencanaan ini digunakan bantalan gelinding jenis bola radial alur dalam baris tunggal. Karena sesuai dengan harga diameter poros. Dimana diameter poros pada tumpuan bantalan adalah 25 mm maka diameter dalam bantalan diambil diameter ( D ) = 47 mm dengan nomor bantalan 6005 ZZ. Bantalan ini aman apabila beban nominal dinamis spesifik dan beban nominal statis spesifik yang diizinkan lebih besar dari yang dihitung dan perencanaan C = 790 kg dan Co 530 kg. Berarti bantalan yang diambil cukup aman dalam pengoperasian.

4.7.Analisis Karakteristik Pompa Karakteristik suatu pompa menunjukan bahwa antara head pompa (H), daya pompa (P) dan efisiensi pompa (ηop) terhadap kapasitas (Q) pada putaran konstan. Setiap pompa mempunyai karakteristik yang berbeda-

91

beda. Volume aliran yang didapat dihasilkan oleh sebuah pompa sentrifugal pada jumlah putaran tertentu dan pembawa tekanan, pembawa naik secara monometris yang dapat dicapai terhadap hubungan yang tidak dapat diputuskan. Bila titik yang menunjukan tekanan pembawa naik dan aliran volume yang bersangkutan dihubungkan maka akan terbentuk suatu garis lengkung. Dari analisa grafik gambar 3.13 kurva karakteristik pompa halaman 72 didapat : a. Pada saat kapasitas pada titik nol head teoritis pompa berapa pada nilai tertinggi dan efisiensi mengalami kenaikan serta daya terhadap kapasitas juga mengalami kenaikan. b. Pada saat kapasitas semakin besar maka head teoritis pompa akan mengalami penurunan sedangakan efisiensi dan daya terhadap kapasitas akan mengalami kenaikan. c. Pada saat kapasitas semakin besat atau pada kapasitas standar (direncanakan) maka head teoritis pompa akan mengalami kenaikan sedangkan efisiensi pompa terhadap kapasitas berada pada titik tertinggi atau maksimum. d. Apabila kapasitas semakin besar atau melewati kapasitas standar maka head teoritis terhadap kapasitas mengalami penurunan sedangkan daya terhadap kapasitas mengalami kenaikan. e. Jadi dapat disimpulkan bahwa pompa yang direncanakan cukup aman dalam pengoperasian.

BAB V KESIMPULAN

Dari uraian-uraian dan perhitungan pada bab-bab sebelumnya, untuk Perencanaan Pompa Sentrifugal Pada Masjid Al-Ahya Palembang, maka penulis menarik

beberapa kesimpulan dan beberapa saran dari beberapa kesimpulan

sebagai berikut :

5.1. Kesimpulan a. Pompa yang direncanakan mempunyai : a. Kapasitas (Q)

= 0,001 m³/detik

b. Head

= 17,617 m

c. Putaran (n)

= 3000 rpm

d. Daya poros

= 0,231 Kw

b. Pompa ini mempunyai impeller tipe meed speed dengan : a. kecepatan spesifik (Ns)

= 85,457 rpm

b. Rumah pompa berbentuk volut dengan isapan tunggal satu tingkat. Berdasarkan kapasitas pompa di titik 0 maka hgead pompa berada pada nilai tertinggi, pada saat kapasitas semakin besar maka head akan mengalami penurunan dan daya akan naik, dan apabila kapasitas semakin atau melewati kapasitas standar maka efiseinsi berada pad atitik tertinggi. Apabila kapasitas semakin besar atau

92

93

melewati kapasitas standar maka efisiensi akan mengalami penurunan.