Kehilangan Tekanan Yang Menyebabkan Terjadinya Hisapan

BAB II. LANDASAN TEORI

2.5 Kehilangan Tekanan Yang Menyebabkan Terjadinya Hisapan

v1 v2

P1 , A1 P2 , A2

Gambar 2-3. Aliran udara pada pipa venture.

( Sumber : Mekanika Fluida Benjamin Wyle Hal 151 )

Bila tekanan-tekanan tersebut dan luas penampang lintang A1 dan A2 diketahui, kecepatan dan besar massa yang mengalir dapat dihitung.

Untuk keperluan ini bias menggunakan Venturi Meter atau Flow Meter.

2.5. Kehilangan Tekanan Yang Menyebabkan Terjadinya Hisapan

Jika persamaan Bernoulli digunakan pada kondisi akibat adanya perubahan penampang dari penampang kecil kepenampang yang lebih besar secara tiba-tiba seperti pada gambar 2-4, Daugherty (1989:235-236) mengatakan bahwa tekanan statik pada penampang yang lebih besar akan naik karena adanya penurunan kecepatan, akan tetapi kenaikan tekanan itu tidak sebesar seperti pada saat tidak kehilangan tekanan. Kehilangan tekanan (head loss) disini disebabkan oleh kontraksi yang mendadak pada penampang C seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

11 Gambar 2-4. Aliran udara pada pipa yang berubah penampangnya secara tiba-tiba

( Sumber : Mekanika Fluida Benjamin Wyle Hal 187 )

Penurunan tekanan terjadi pada penampang C, dan tekanan pada diding pipa lebih kecil bila dibandingkan dengan tekanan pada tengah-tengah pipa karena efek centrifugal. Apabila pada dinding pipa pada penampang C diberikan lubang maka udara luar akan masuk kedalam pipa itu, atau terjadi hisapan dan hasil hisapan inilah yang akan dimanfaatkan sebagai Pompa Vakum.

Penjelasan mengenai kehilangan tekanan (head loss), Douglas (1986:155), bisa dilihat pada gambar 2-5 dibawah ini :

P1 1 2 P2

Gambar 2-5. Penjelasan kehilangan tekanan At wall

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

Penampang 2 pada gambar 2-5 sama dengan penampang F pada gambar 2-4, pada penampang ini akan normal kembali setelah mengalami kehilangan tekanan akibat terjadinya udara turbulen yang disebkan oleh pembesaran penampang yang tiba-tiba.

Massa

/

detik mengalir ( ) = ω.Q/g

dinama ω = ρg dan Q = A.v = ρ.g.A.v/g

Perbedaan kecepatan Δv = v1 - v2

Gaya Resultan :

F = P2. A2 - P1. A1 – P0(A2 – A1) Besarnya P0 dianggap = P1

F = P2. A2 – P1. A1 - P1. A2 + P1. A1 F = A2(P2 - P1) F = . Δv

A2(P2 - P1) = (ωQ/g)(v1 –v2) Dimana Q = A2. v2

A2(P2 - P1) = (A2. v2.ω/g)(v1 –v2)

Jika hL = head loss atau kehilangan tekanan pada perubahan penampang, kemudian teori Bernoulli menjadi :

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

(1) (2)

Jadi

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

BAB III

PROSES PEMBUATAN POMPA VAKUM

3.1 Prinsip Kerja Pompa Vakum

Pada gambar 2-5 dijelaskan bahwa proses terjadinya hisapan adalah akibat adanya kehilangan tekanan pada aliran udara didalam pipa yang berubah penampangnya secara tiba-tiba dari penampang kecil ke penampang yang lebih besar. Selanjutnya dinding pipa ditempat kehilangan tekanan tersebut dilubangi. Dengan adanya kehilangan tekanan mengakibatkan udara luar akan masuk melului lubang samping tersebut atau terhisap oleh udara yang sedang mengalir didalam pipa.

Aliran udara yang keluar dari pipa akan menimbulkan suara yang cukup bising, untuk mengantisipasi hal ini maka dibuatkan box peredam suara yang didalamnya diberikan busa, berfungsi untuk mengurangi suara agar tidak terlalu bising.

3.2 Konstruksi Dan Dimensi 3.2.1 Konstruksi

Pompa vakum terdiri dari dua bagian utama yaitu :

1. Pompa vakum : Terbuat dari satu batang aluminium (pejal) yang akan dibuat menjadi pompa vakum, dan dilengkapi dengan satu buah quick connector assy dan dua buah quick connector nipple.

2. Box peredam suara : Terbuat dari box kayu atau bahan lainnya yang didalamnya terdapat busa .

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

3.2.2 Dimensi

1. Ukuran global pompa vakum :

• Panjang bahan = 170 mm

• Ø bahan = 50 mm

• Ø inlet = 5 mm

• Ø outlet = 10 mm

• Ø lubang hisap = 7 mm

Gambar 3-1 . sket Pompa Vakum

2. Ukuran global box peredam adalah :

• Panjang = 40 cm

• Lebar = 40 cm

• Tinggi = 40 cm

40 cm

50 mm 40 cm

40 cm

Gambar 3-2 . Box peredam suara

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

3.3 Pemilihan Bahan

Dalam pemilihan bahan ini diutamakan adalah menggunakan bahan-bahan yang sudah ada di pasaran saat ini dan mudah mendapatkannya.

3.3.1 Bahan untk Pompa Vacum

Bahan yang dipilih untuk prmbuatan Popmpa Vakum :

• Aluminium batangan yang sejenis karena :

• Tidak mudah berkarat.

• Mudah dibentuk dengan mesin bubut.

• Harganya relatif murah dan bayak di pasaran.

• Dua buah quick connector nipple

• Kuningan batangan segi enam

3.3.2 Bahan untuk Box peredam suara

Bahan yang dipilih untuk pembuatan box adalah kayu karena mudah dalam pembuatannya, mudah mendapatkannya, banyak dipasaran, dan harganya relatif murah.

3.4 Perlengkapan yang diperlukan

• Gambar kerja.

• Mesin bubut, mesin milling, sigmat, gergaji, mesin bor, mata bor, tap, ragum, kikir, palu, mistar baja, isolasi pipa, cat alat tulis dan lain-lain.

3.5 Pembuatan Pompa Vakum

Dari gambar 3-1 tersebut diatas kemudian dibuat Pompa Vakum dari bahan aluminium batangan dengan panjang 170 mm, dan dibentuk sesuai gambar dengan mengunakan mesin bubut ,milling, bor, hingga semuanya selesai, Kemudian membuat connector dengan menggunakan batangan segi enam kuningan dengan panjang 38 mm, dan dibentuk sesuai gambar dengan menggunakkan mesin bubut dan mesin bor, hingga semua selesai.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

Untuk lubang inlet yang berbentuk pipa berdiameter 5 mm, dibuat dengan ukuran yang berbeda-beda untuk diuji coba dan dibandingkan mana yang lebih baik hasil hisapannya.

3.6 Melakukan Percobaan

• Aliran udara yang tersedia dari sumber yang ada di GMF bertekanan 100 psi.

• Dalam percobaan tidak menggunakan test stand, hanya menggunakan pressure regulator dan vacuum gauge seperti pada gambar 3-3. Debit aliran udara yang keluar diabaikan karena tidak mempunyai flow meter yang portable dan juga untuk mempercepat proses pengetesan.

Pengetesan disini hanya mencari hasil hisapan yang terbesar dari masing-masing perbandingan jarak pipa inlet ke penampang outlet.

• Setelah mendapatkan perbandingan jarak pipa inletdengan penampang outlet dari masing-masing jarak tersebut , kemudian melakukan percobaan di test stand peneumatic. Dengan mengukur semua parameter-parameter yang diperlukan dan hasil dari percobaan ini menggunakan satuan ( cm Hg ).

3.6.1 Gambar percobaan menggunakan pressure regulator dan vacuum gauge.

Gambar 3-3. Skematik rangkaian alat percobaan menggunakan pressure regulator dan vacuum gauge.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

3.6.2 Percobaan menggunakan pressure regulator dan vacuum gauge.

Percobaan ini dilakukan dengan membandingkan jarak dari pipa inlet ke penampang outlet.

Foto 3-1. pressure regulator

( Sumber : GMF Aero Asia, Emergency Shop )

Pressure Regulator berfungsi untuk mengetahui tekanan udara yang akan masuk ke dalam pompa vakum yang akan di uji.

Foto 3-2. vacuum gauge

( Sumber : GMF Aero Asia, Emergency Shop )

Vacuum Gauge berfungsi untuk mengetahui hasil daya hisap dari pompa vakum hingga didapat hasil yang maksimal.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

Dari hasil percobaan ini diperoleh data-data sebagai berikut :

Tabel 3.1 Data hasil percobaan menggunakan pressure regulator dan vacuum gauge.

Ø Inlet

Jarak pipa Inlet ke penampang outlet

( mm )

Gambar 3-4. Kurva hasil percobaan hubungan antara jarak dari pipa inlet ke penampang outlet dan hasil hisapan maksimum.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

Dari hasil percobaan ini didapatkan hasil hisapan maksimum dengan Ø inlet 5mm, Ø outlet 10 mm, jarak dari pipa inlet ke penampang outlet 30-35 mm dan Ø lubang hisap 7 mm. diameter lubang hisap ini adalah ukuran yang sudah standar. Sedangkan diameter lubang hisap pada alat sebenarnya dalah 13 mm, agar quick connector nipple dapat dipasang tau bisa masuk. Besar kecilnya diameter lubang hisap tidak merubah tekanan hasil hisapannya tapi yang berubah adalah debit hisapannya.

3.6.3 Gambar Percobaan menggunakan test stand peneumatic.

pressure gauge

vacuum gauge pressure regulator

aliran udara masuk aliran udara keluar

Flow Meter Pompa Vacum

Gambar 3-7. Skematik rangkaian alat test stand peneumatic

Gambar 3-8. Pengujian alat di test stand peneumatic ( Sumber : GMF Aero Asia, Emergency Shop )

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

3.6.4 Percobaan menggunakan test stand peneumatic.

Percobaan ini adalah percobaan final setelah pompa vakum dibuat sesuai dengan ukuran dan menggunakan test stand peneumatic.

Dari hasil percobaan ini diperoleh data-data sebagai berikut :

Tabel 3.2 Data hasil percobaan menggunakan test stand peneumatic.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

22 Gambar 3-5. Kurva hasil percobaan menggunakan test stand peneumatic.hubungan antara

jarak dari pipa inlet ke penampang outlet dan hasil hisapan maksimum.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

BAB IV

ANALISIS PERHITUNGAN

4.1 Analisis Perhitungan Hasil Percobaan

Dalam analisis perhitungan ini data yang di ambil adalah data dari hasil percobaan dengan menggunakan test stand peneumatic dan diaplikasikan dalam perhitungan teori.

Data yang didapatkan adalah :

Tabel 3.2 Data hasil percobaan yang terbaik menggunakan test stand peneumatic.

Hasil

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

Dalam perhitungan ini dianggap bahwa hasil hisapan ( Pvacum ) belum diketahui atau akan dicari hasilnya.

Pressure gauge (inlet pressure)

vacuum gauge (hasil hisapan) pressure regulator

aliran udara masuk aliran udara keluar

Flow Meter (debit aliran udara) Pompa Vacum

Gambar 3-7. Skematik rangkaian alat test stand peneumatic

4.1.1 Percobaan No. 2

ρHg = 13600 (kg/m³) 1 SCFM = 0,4720 (m³/det) 1 m³ = 1000 (m³)

Debit (Q) = 17,2 (SCFM) = 8,1184 (m³/detik)

= 8,1184 /1000 = 0,0081184 (m³/det) Q1 = Q2

A1.v1 = A2.v2

Q1 = A1.v1

V1 = Q1/A1

= 413,4667 m/det

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

= Q2/A2

= 103,37 m/det

Persamaan Bernoulli HL =

+ = + +

= -

= = = P

_vacum

=

= 3267,553 m

Karena dalam pengetesan menggunakan satuan (cmHg), maka : = 0,24026 mHg

= 0,24026 x 100 = 24,026 cmHg.

Terdapat sedikit perbedaan antara hasil percobaan dengan hasil perhitungan teori yaitu sebesar :

24,026 -24 = 0,026 cmHg .

(0, 026 cmHg adalah rugi-rugi total hisapan.)

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

4.1.2 Percobaan No. 3

ρHg = 13600 (kg/m³) 1 SCFM = 0,4720 (m³/det) 1 m³ = 1000 (m³)

Debit (Q) = 19 (SCFM) = 8,968 (m³/detik)

= 8,968 /1000 = 0,008968 (m³/det) Q1 = Q2

A1.v1 = A2.v2

Q1 = A1.v1

V1 = Q1/A1

= 456,73 m/det

= Q2/A2

= 114,184 m/det

Persamaan Bernoulli HL =

+ = + +

= -

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

= = = P

_vacum

=

= 3987,15 m

Karena dalam pengetesan menggunakan satuan (cmHg), maka : = 0,293 mHg

= 0,293 x 100 = 29,3 cmHg.

Terdapat sedikit perbedaan antara hasil percobaan dengan hasil perhitungan teori yaitu sebesar :

29,3 -29 = 0,3 cmHg .

(0,3 cmHg adalah rugi-rugi total hisapan.)

4.1.3 Percobaan No. 4

ρHg = 13600 (kg/m³) 1 SCFM = 0,4720 (m³/det) 1 m³ = 1000 (m³)

Debit (Q) = 22,2 (SCFM) = 10,4784 (m³/detik)

= 10,4784 /1000 = 0,0104784 (m³/det) Q1 = Q2

A1.v1 = A2.v2

Q1 = A1.v1

V1 = Q1/A1

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

= 533,66 m/det

= Q2/A2

= 133,415 m/det

Persamaan Bernoulli HL =

+ = + +

= -

= = = P

_vacum

=

= 5443,2912 m

Karena dalam pengetesan menggunakan satuan (cmHg), maka : = 0,400242 mHg

= 0,400242 x 100 = 40,0242 cmHg.

Terdapat sedikit perbedaan antara hasil percobaan dengan hasil perhitungan teori yaitu sebesar :

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

40,0242 -40 = 0,0242 cmHg .

(0,0242 cmHg adalah rugi-rugi total hisapan.)

4.1.4 Percobaan No. 5

ρHg = 13600 (kg/m³) 1 SCFM = 0,4720 (m³/det) 1 m³ = 1000 (m³)

Debit (Q) = 24,2 (SCFM) = 11,4224 (m³/detik)

= 11,4224 /1000 = 0,0114224 (m³/det) Q1 = Q2

A1.v1 = A2.v2

Q1 = A1.v1

V1 = Q1/A1

= 581,73 m/det

= Q2/A2

= 145,43 m/det

Persamaan Bernoulli HL =

+ = + +

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

= -

= = = P

vacum

=

= 6468 m

Karena dalam pengetesan menggunakan satuan (cmHg), maka : = 0,475 mHg

= 0,475 x 100 = 47,5 cmHg.

Terdapat sedikit perbedaan antara hasil percobaan dengan hasil perhitungan teori yaitu sebesar :

47,5 -47 = 0,5 cmHg .

(0,5 cmHg adalah rugi-rugi total hisapan.)

4.1.5 Percobaan No. 6

ρHg = 13600 (kg/m³) 1 SCFM = 0,4720 (m³/det) 1 m³ = 1000 (m³)

Debit (Q) = 25 (SCFM) = 11,8 (m³/detik)

= 11,8/1000 = 0,0118 (m³/det) Q1 = Q2

A1.v1 = A2.v2

Q1 = A1.v1

V1 = Q1/A1

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

= 600,969 m/det

= Q2/A2

= 150,242 m/det

Persamaan Bernoulli HL =

+ = + +

= -

= = = P

_vacum

=

= 6902,969 m

Karena dalam pengetesan menggunakan satuan (cmHg), maka :

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

= 0,50757 mHg

= 0,50757 x 100 = 50,757 cmHg.

Terdapat sedikit perbedaan antara hasil percobaan dengan hasil perhitungan teori yaitu sebesar :

50,757-50 = 0,757 cmHg .

(0,757 cmHg adalah rugi-rugi total hisapan.)

4.1.6 Percobaan No. 7

ρHg = 13600 (kg/m³) 1 SCFM = 0,4720 (m³/det) 1 m³ = 1000 (m³)

Debit (Q) = 26,2 (SCFM) = 12,3664 (m³/detik)

= 12,3664 /1000 = 0,0123664 (m³/det) Q1 = Q2

A1.v1 = A2.v2

Q1 = A1.v1

V1 = Q1/A1

= 629,8 m/det

= Q2/A2

= 157,45 m/det

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

Persamaan Bernoulli HL =

+ = + +

= -

= = = P

_vacum

=

= 7581,19 m

Karena dalam pengetesan menggunakan satuan (cmHg), maka : = 0,557 mHg

= 0,557 x 100 = 55,7 cmHg.

Hasil dari perhitungan teori adalah 55,7 (cmHg) sedangkan hasil percobaan adalah 49 (cmHg), terjadi penurunan hisapan bila dibandingkan dengan hasil sebelumnya. Penurunan hisapan ini terjadi akibat adanya tekanan udara masuk dan debitnya semakin diperbesar, seharusnya semakin diperbesar tekanan udaranya ,semakin besar pula debit yang akan dihasilkan, akan tetapi pada kejadian yang sebenarnya menjadi kebalikannya dan penyebab terjadinya penurunan hisapan belum diketahui.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

4.2 Analisis Perbandingan Hasil Hisapan

Pada analisis ini akan dibandingkan hasil hisapan Pompa Vakum menggunakan aliran udara dengan Pompa Vakum mengunanakan motor listrik, Pompa Vakum mana yang lebih cepat hisapannya apabila digunakan untuk memvakum.

setelah Pompa Vakum menggunakan aliran udara dipasang pada Escape Slide B-747, masing-masing satu buah yang sama ukuran dan jenisnya. Pompa Vakum dengan menggunakan aliran udara, untuk memvakum escape slide dari awal sampai siap untuk dilipat memerlukan waktu 5 menit, sedangkan dengan menggunakan Pompa Vakum menggunakan motor listrik memerlukan waktu 30 menit.

4.2.1 Perbandingan Biaya

• Biaya pembuatan Pompa Vakum menggunakan aliran udara dari berbagai percobaan sampai didapat Pompa Vakum prototipe adalah Rp 300.000,00 + Rp 625.000,00 = Rp 925.000,00.

• Biaya pembuatan Pompa Vakum menggunakan aliran udara tanpa percobaan adalah Rp 625.000,00.

• Biaya pembuatan Pompa Vakum menggunakan motor listrik ½ (HP) atau 373 Watt, dengan 220 Volt adalah Rp 3.100.000,00.

4.3 Keuntungan dan kerugian dari masing-masing alat

Pompa Vakum dengan menggunakan aliran udara bertekanan : Keuntungan :

• Bisa dibuat sendiri.

• Lebih murah harganya.

• Tidak memerlukan perawatan yang spesifik.

• Kemungkinan rusak sangat kecil.

• Lebih aman terhadap percikan bunga api yang disebabkan motor

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

listrik.

• Lebih ringan dan mudah dipindah-pindah.

• Hasil hisapan lebih cepat.

Kerugian :

• Hasil tekanan hisapan lebih kecil.

Pompa Vakum dengan menggunakan motor listri :

Keuntungan :

• Hasil tekanan hisapan maksimum mencapai 60 cmHg.

• Pemakaian daya listrik lebih kecil.

Kerugian :

• Tidak bias dibuat sendiri.

• Lebih mahal harganya.

• Memerlukan perawatan yang spesifik.

• Kemungkinan rusak lebih besar.

• Bila rusak tidak bisa diperbaiki sendiri.

• Lebih bahaya terhadap percikan api yang ditimbulkan oleh motor listrik yang akan mengakibatkan kebocoran pada escape slide.

• Lebih berat jika dipindah-pindah.

• Hasil hisapannya memerlukan waktu yang lebih lama.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Pemakaian pompa vakum dengan menggunakan aliran udara bertekanan sangat membantu sekali terutama untuk memberikan kemudahan melakukan pelipatan escape slide yang ada di emergency shop. Dengan demikian alat tersebut bisa berfungsi sebagaimana yang diharapkan.

Setelah menggunakan pompa vakum ini udara yang tersisa didalam escape slide yang selesai di tes sangat cepat kembali kedalam kondisi vakum, hingga mempercepat proses pelipatan.

Pembuatan pompa vakum tersebut bisa dilakukan dalam waktu yang lebih cepat bila dibandingkan dengan pemesanan pompa vakum dengan menggunakan motor listri. Hasil hisapan maksimum dari pompa vakum tersebut adalah 50 (cmHg), hasil hisapan ini sudah lebih dari cukup untuk memvakum escape slide, karena dengan hisapan kecilpun sudah bisa digunakan tetapi tempo hisapannya berbeda.

Setelah hasil hisapan mencapai 50 (cmHg) kemudian inlet pressure ditambah lagi terjadi penurunan hisapan . Penurunan hisapan ini terjadi akibat adanya tekanan udara masuk dan debitnya semakin diperbesar, seharusnya semakin diperbesar tekanan udaranya ,semakin besar pula debit yang akan dihasilkan, akan tetapi pada kejadian yang sebenarnya menjadi kebalikannya dan penyebab terjadinya penurunan hisapan belum diketahui.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

Untuk itu agar menghasikan hisapan maksimum 50 (cmHg) maka tekanan masuk dibatasi sampai maksimum 60 (psi) saja.

5.2 Saran

• Untuk menggunakan pompa vakum ini disarankan mempunyai kompresor udara yang bertekanan hingga 50 psi.

• Agar menghasilkan hisapan yang maksimal dalam proses pemvakuman disarankan menggunakan selang (hose) yang tidak terlalu panjang, atau jarak antara pompa vakum dengan benda yang akan divakum tidak jauh.

• Syarat yang harus dipenuhi agar pompa vakum tersebut bisa berfungsi sesuai dengan apa yang diharapkan adalah tersedianya sumber aliran udara yang cukup menghasilkan udara yang sangat besar, seperti yang tersedia di GMF Aero Asia.

Tugas Akhir

Universitas Mercu Buana

DAFTAR PUSTAKA

1. Douglas. J.F. “Solving Problems in Fluid Mechanics”.Longman, Singapore. 1986.

2. Robert L. Daugherty, AB, M.E. “Fluid Mechanics with Engineering Applications”. MC Graw-Hill Book Compony. Singapore. 1989.

3. Sears. Zemansky. “Fisika Untuk Universitas 1”. Binacipta. Jakarta.

19991.

4. Soekamto, Bambang , t.t. “Hidrolika Mekanika Fluida”. Jakarta.

Pusdiklat Garuda.1990.

5. Streeter, Victor L., “Mekanika Fluida”, Jilid I Edisi 3, 1999, Erlangga, Jakarta.

Dalam dokumen LEMBAR PERNYATAAN. Saya yang bertanda tangan dibawah ini : (Halaman 18-0)