POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH
JUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh :
MARIANUS WELLY VISILARDO NIM : 075214006
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNVERSITAS SANATA DHARMA
LOW-SPEED CENTRIFUGAL PUMP NUMBER
BLADES 4 WITH THE HEAD 2,2 METERS
FINAL PROJECT
A Partial Fulfillment of the requirements to obtain the sarjana teknik degree
Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department
by :
MARIANUS WELLY VISILARDO Student Number : 075214006
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH
JUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER
Disusun Oleh:
MARIANUS WELLY VISILARDO NIM : 075214006
Disetujui oleh Tanggal: Maret 2011 Dosen Pembimbing
TUGAS AKHIR
POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH
JUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER
Yang dipersiapkan dan disusun oleh :
NAMA : MARIANUS WELLY VISILARDO NIM : 075214006
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal 1 Maret 2010
Susunan Dewan Penguji
Pembimbing Utama Anggota Dewan Penguji
Ir. YB Lukiyanto, M.T. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,MT
Budi Sugiharto, S.T.,M.T.
Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, Maret 2010 Fakultas sains dan teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
Dekan
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 7 Maret 2011
ABSTRAK
Dalam usaha mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian listrik untuk memompa air sudah banyak cara dilakukan. Sebagai Negara beriklim tropis, Indonesia mempunyai energi angin yang cukup sebagai pengganti sumber daya yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Cara pemanfaatan energi angin untuk memompa air adalah dengan menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversikan energi menjadi energi mekanik. Keuntungan dari pompa sentrifugal dapat dipakai pada kecepatan rendah. Berdasarkan latar belakang di atas, peneliti ingin mengetahui efisiensi dari pompa sentrifugal kecepatan rendah yang dapat diterapkan pada masyarakat umum. Penulis juga ingin mengetahui putaran minimal yang diperlukan untuk menaikan air keluar pipa output, mengetahui debit dan efisiensi maksimal minimal pompa sentrifugal, mengetahui batasan putaran sampai pompa tidak bisa memompa air, kemudian membuat grafik hubungan antara kecepatan putar dan effisiensi, dedit dan kecepatan putar, debit dan daya input.
Pada penelitian ini digunakan pompa sentrifugal empat sudu kecepatan rendah dengan ketinggian 2,2 m. Debit maksimum yang dapat dihasilkan dan unjuk kerja pompa sentrifugal kecepatan rendah tergantung pada jumlah sudu, ketinggian pompa, kecepatan putar, dan besar pipa output sudu. Pada penelitian ini pompa sentrifugal digerakkan menggunakan motor induksi sebagai pengganti kincir angin dan yang akan divariasikan adalah putaran pompa dengan merubah frekuensi dengan penurunan 2Hz pada setiap penggambilan data. Putaran maksimal yang dipakai pada penelitian ini adalah 273 rpm. Gaya sentrifugal yang bekerja pada pipa output akan menyebabkan air terlempar keluar dan tekanan dalam pipa akan vakum. Air di dalam bak penampung akan mengalir kedalam pompa melalui pipa output. Air akan keluar dari pipa output secara kontinyu karena pompa berputar konstan. Alat-alat yang dipergunakan dalam penelitian ini seperti micro drive controller yang berfungsi seagai pengatur kecepatan dan frekuensi, digital light tachometer sebagai alat mengukur kecepatan putar, timbangan massa sebagai alat mengukur gaya pembebanan, gelas ukur sebagai alat mengukur volum air yang keluar, pompa aquarium sebagai alat menjaga kestabilan air pada bak penampung, tempat penampungan air sebagai tempat penampungan agar air tidak tumpah kemana-mana, katub (sumbat) dengan diameter 1,5 mm yang digunakan sebagai penghalang udara luar masuk kedalam pipa output dan mempermudah pemancingan awal pada proses pemompaan.
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Marianus Welly Visilardo
Nomor Mahasiswa : 075214006
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH JUMLAH SUDU 4
DENGAN HEAD 2,2 METER
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma
hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam
bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya
di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari
saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama
saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 7 Maret 2011
Yang menyatakan
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena penyertaan, perlindungan,
dan berkat-Nya dalam penyusunan Tugas Akhir ini, sehingga pada akhirnya Tugas
Akhir ini dapat kami selesaikan dengan baik.
Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh
setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga dapat dikatakan sebagai wujud
pemahaman dari hasil belajar mahasiswa setelah mengikuti kegiatan perkuliahan
selama di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai pompa sentrifugal
kecepatan rendah empat sudu dengan head 2,2 meter. Dalam Tugas Akhir ini, penulis
berencana untuk meneliti unjuk kerja dari pompa sentrifugal kecepatan rendah empat
sudu.
Selama pembuatan tugas akhir ini tentu penulis mengalami berbagai macam
hambatan dan cobaan, namun pada akhirnya dapat diselesaikan dengan bantuan
saran, nasihat, ide, maupun bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini,
dengan segenap kerendahan hati kami mengucapkan terima kasih kepada:
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
7. Keluarga penulis, khususnya orangtua yang telah membiayai dan memotivasi
penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
8. Rekan sekelompok penulis yaitu Fransiskus Kale Wutun Wadan dan Gatut
Wahyu P, yang telah membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat
dan pengambilan data.
Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk menyelesaikan Tugas
Akhir ini, namun sebagai manusia tentunya penulis juga menyadari bahwa yang
penulis kerjakan masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mohon maaf
atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penyusunan Tugas Akhir
ini. Saran serta kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis harapkan demi
perbaikan dikemudian hari.
Penulis berharap semoga Tugas Akhir yang telah penulis susun ini dapat
memberikan manfaat bagi para pembaca.
Yogyakarta, 7 Maret 2011
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……….………. i
HALAMAN PERSETUJUAN... iii
HALAMAN PENGESAHAN... iv
PERNYATAAN……….. v
ABSTRAK……….. vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN... viii
KATA PENGANTAR ... xi
DAFTAR ISI……….. xii
DAFTAR GAMBAR ………. xiii
DAFTAR TABEL……….. xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ……… 1
1.2 Rumusan Masalah ………. 2
1.3 Tujuan Penelitian ……….. 2
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ………. 3
BAB II DASAR TEORI 2.1 Hukum Kekekalan Energi ... 4
2.3 Persamaan-Persamaan yang Bekerja pada Pompa ... 6
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Skema Alat ... 10
3.2 Cara Kerja Alat ...………... 11
3.3 Variabel yang Divariasikan ... 11
3.4 Peralatan Penelitian ... 12
3.4.1 Pompa sentrifugal kecepatan rendah... 12
3.4.2 Alat-alat... 15
3.5 Variabel yang Diukur ... 17
3.6 Analisa Data ... 18
3.7 Jalannya Penelitian ... 18
BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data ...….………...……... 20
4.2 Perhitungan Data Percobaan ...………... 22
4.2.1 Perhitungan debit air yang dihasilkan pompa ... 22
4.2.2 Perhitungan Torsi ... 22
4.2.3 Perhitungan Daya Penggerak Pompa... 23
4.2.4 Perhitungan Daya Yang Dibutuhkan Pompa... 23
4.2.5 Perhitungan Besar Efisiensi ... 24
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ...……...……… 28
5.2 Saran..……….………... 28
DAFTAR PUSTAKA ……… 29
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugal... 5
Gambar 2.2 Gaya sentifugal...……... 5
Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal...……... 7
Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal...……... 7
Gambar 3.1 Skema alat pompa sentrifugal...……... 10
Gambar 3.2 Skema alat pada dudukan motor... 11
Gambar 3.3 Skema rangkaian pipa output... 12
Gambar 3.4 Bosch dengan empat pipa output... 13
Gambar 3.5 Motor listrik... 13
Gambar 3.6 Tempat penampungan... 14
Gambar 3.7 Katub dengan diameter 1,5 mm... 14
Gambar 3.8 Micro drive controller... 15
Gambar 3.9 Digital light tachometer... 15
Gambar 3.10 Gelas ukur... 16
Gambar 3.11 Timbangan massa... 17
Gambar 3.12 Pompa aquarium... 17
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan efisiensi...…... 25
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit ………..……... 26
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data pada putaran 273 rpm...………... 20
Tabel 4.2 Data pada putaran 261 rpm...………. 20
Tabel 4.3 Data pada putaran 249,2 rpm...………. 20
Tabel 4.4 Data pada putaran 237,3...…………... 20
Tabel 4.5 Data pada putaran 227,2...………... 21
Tabel 4.6 Data pada putaran 215,3...……... 21
Tabel 4.7 Data pada putaran 205,3... 21
Tabel 4.8 Data pada putaran 196...………... 21
Tabel 4.9 Data beban (F) dengan air dan tanpa air...………... 21
Tabel 4.10 Hasil perhitungan debit (l/m) pada pompa sentrifugal diameter 70 cm dengan 4 buah pipa output...………..…... 24
Tabel 4.11 Hasil perhitungan torsi (Nm) pada pompa sentrifugal diameter 70 cm dengan 4 buah pipa output...…………... 24
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Dalam usaha mengurangi dan menggantikan pemakaian listrik untuk
mempompa air telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan efisiensi
pompa dan mencari sumber energi alternatif untuk mempompa air. Sebagai
Negara beriklim tropis, Indonesia mempunyai energi angin yang cukup dengan
kecepatan rata-rata 3,5 – 5 m/s.
Penggunaan pompa bertenaga angin di Indonesia masih jarang ditemui.
Hal ini disebabkan karena masih banyak yang menggunakan energi listrik untuk
memompa air. Selain itu, cara memompa air dengan jenis pompa sentrifugal ini
berbeda dengan kebiasaan di masyarakat yang masih menggunakan pompa listrik.
Cara pemanfaatan energi angin untuk memompa air adalah dengan
menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversikan energi menjadi energi
mekanik. Keuntungan dari pompa sentrifugal dapat dipakai pada kecepatan
rendah. Pompa sentrifugal dapat digunakan di pinggir pantai dan tempat-tempat di
mana angin banyak ditemui.
Pemanfaatan bahan dasar yang tersedia di pasar lokal merupakan cara
untuk menekan biaya pembuatan pompa sentrifugal. Penyederhanaan teknik
pembuatan sampai tingkat teknologi yang dapat dikerjakan oleh industri lokal
Pemanfaatan bahan dan teknologi yang terdapat di pasar dan industri lokal akan
mempengaruhi unjuk kerja pompa sentrifugal ini.
Berdasarkan latar belakang di atas, peneliti ingin mengetahui efisiensi
dari pompa sentrifugal kecepatan rendah yang dapat diterapkan pada masyarakat
khususnya daerah pantai.
Penelitian pompa sentrifugal dua sudu yang pernah dilakukan dapat
memompa air sebanyak 9,64 l/m atau 0,000161 m3/s dengan head 1,2 meter dan
diameter 0,75 meter. Efisiensi yang didapat pada penelitian tersebut sebesar 11,5
% pada putaran 178 rpm. (Sutrisno, V.T., 2010)
1.2 Perumusan Masalah
Debit maksimum yang dapat dihasilkan dan unjuk kerja pompa
sentrifugal kecepatan rendah tergantung pada jumlah sudu, ketinggian pompa,
kecepatan putar, dan besar pipa output sudu. Unjuk kerja pipa output ditentukan
oleh kemampuan pipa output untuk menghisap air dengan gaya sentrifugal. Unjuk
kerja katup pada pipa output ditentukan oleh kemampuan katup untuk mencegah
udara masuk kedalam pipa output. Pada penelitian ini pompa sentrifugal
digerakkan menggunakan motor induksi sebagai pengganti kincir angin dan yang
akan divariasikan adalah putaran pompa.
1.3 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :
1. Mengetahui putaran minimal yang diperlukan pompa sentrifugal empat sudu
untuk menaikan air dengan ketinggian 2,2 meter.
3. Mengetahui efisiensi pompa sentrifugal empat sudu kecepatan rendah dengan
ketinggian 2,2 m.
4. Mengetahui batasan putaran sampai pompa sentrifugal empat sudu kecepatan
rendah dengan ketinggian 2,2 meter tidak bisa memompa air.
5. Membuat grafik hubungan antara kecepatan putar dan effisiensi, dedit dan
kecepatan putar, debit dan daya input.
1.4 Batasan Masalah
Pada penelitian ini, terdapat batasan masalah, yaitu :
1. Rugi-rugi akibat air yang terbuang dari tempat penampungan air diabaikan.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang ingin diperoleh dalam penelitian ini adalah :
1. Menambah kepustakaan teknologi pompa sentrifugal.
2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat
prototype pompa sentrifugal yang dapat diterima.
3. Mengurangi ketergantungan penggunaan listrik sehingga ikut mengurangi emisi
BAB II
DASAR TEORI
Agar pompa dapat bekerja membutuhkan daya dari motor penggerak
pompa. Didalam pompa fluida mendapat percepatan sedemikian rupa sehingga
fluida tersebut mempunyai kecepatan air keluar dari pipa output. Kecepatan
keluar fluida ini selanjutnya akan berkurang dan berubah menjadi kenaikan.
Besarnya tekanan yang timbul tergantung pada besarnya kerapatan fluida.
2.1 Hukum Kekekalan Energi
Persamaan energi untuk aliran tunak pada pompa air yang masuk sistem di
titik 1 dan keluar sistim di titik 2 dengan mengabaikan rugi-rugi energi (karena
sangat kecil) yang diakibatkan oleh gesekan fluida di dalam saluran. (Bruce R.
Munson., jilid 2:219)
V = kecepatan aliran fluida ( m/s )
Z = tinggi titik ( m )
Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugal
2.2 Gaya Sentrifugal
Gambar 2.2 Gaya sentrifugal
Vn2
Vn1
Vt2
Vt1
r1
r2
Permukaan air bak
1
2 2
Setiap benda yang bergerak membentuk lintasan lingkaran harus tetap
diberikan gaya agar benda tersebut terus berputar. (Halliday.,Resnick, 1985:84).
Pada pompa sentrifugal, pompa diputar secara terus menerus untuk menghasilkan
gaya sentrifugal.
Besarnya gaya tersebut, dapat dihitung dengan Hukum II Newton untuk
komponen radial :
Dengan :
m = massa benda
ar = percepatan sentripetal
r = jari-jari
2.3 Persamaan – Persamaan Yang Bekerja Pada Pompa
Debit air yang dihasilkan pompa :
Dengan menggunakan metode gelas ukur, maka didapat volume air yang
dihasilkan pompa per satuan waktu. Debit digunakan untuk menghitung besar
daya yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal. Debit air yang dihasilkan pompa
….…………...………..(2.3)
Dengan :
V = volume air yang keluar ( l )
t = waktu ( m )
Torsi
Torsi atau momen putar adalah hasil perkalian antara gaya dengan panjang
lengan gaya. (Soedarjana,1962:32). Torsi yang dihasilkan oleh poros digunakan
untuk menghitung besar daya yang dihasilkan oleh poros.
Keterangan gambar: 1.Motor listrik
2.Tali
Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal
Keterangan gambar: 1.Motor listrik
2.Tali
Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal
Torsi yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan :
………..(2.4)
Dengan :
F = gaya yang bekerja pada pompa ( N )
r = panjang lengan gaya ( m )
Daya yang dihasilkan poros
Pada poros, bekerja daya. Daya yang dihasilkan poros akan diberikan
kepada pompa sentrifugal, dan digunakan untuk menghitung efisiensi pompa
sentrifugal. Daya yang dihasilkan pompa ditentukan oleh persamaan di bawah ini.
(John Tuzson,2000:63)
(
W)
…..……..…………...……….……..(2.5)Dengan :
= kecepatan sudut ( rad/s )
n = jumlah putaran poros dalam selang waktu tertentu ( rpm )
T = torsi pada pompa ( Nm )
Daya yang dibutuhkan pompa :
Daya yang dibutuhkan pompa adalah daya yang bisa digunakan dan
dipindahkan ke fluida. (Dietzel.F,1980:242). Daya yang dibutuhkan pompa
digunakan untuk menghitung besar efisiensi pompa sentrifugal.
ρ = massa jenis air ( kg/m3)
g = percepatan gravitasi di atas bumi ( m/s2)
H = tinggi kenaikan pada pompa ( m )
Q = debit air ( l/m )
Efisiensi pompa
Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya yang dibutuhkan pompa
dengan daya yang dihasilkan poros.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Skema Alat
Pompa sentrifugal pada penelitian ini mempunyai 2 komponen utama:
1. Pipa output
2. Pipa input
Gambar 3.2. Skema Alat pada dudukan motor
3.2 Cara kerja alat
Pompa sentrifugal bekerja berdasarkan gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal
yang bekerja pada pipa output akan menyebabkan air terlempar keluar dan
tekanan dalam pipaakan vakum (kurang dari 1 atm). Air dalam bak penampung
akan mengalir kedalam pompa melalui pipa input. Air akan keluar dari pipa
output secara kontinyu karena pompa berputar konstan.
3.3 Variabel yang divariasikan
Variabel yang divariasikan meliputi variasi putaran dengan merubah
3.4 Peralatan Penelitian
3.4.1 Pompa sentrifugal kecepatan rendah
1. Pipa output
Merupakan tempat air keluar, jari-jari antar pipa output 70 cm. Pipa output
memiliki diameter luar D0= 15,5 mm dan memiliki diameter dalam D1= 13 mm.
Gambar 3.3 Skema rangkaian pipa output
2. Pipa input
Digunakan sebagai pipa air masuk, memiliki diameter 1 ½ inchi. Pipa input
memiliki diameter luar D0= 31,5 mm dan memiliki diameter dalam D1= 29 mm.
3. Bosch
Bosch dibuat menggunakan bahan alumunium. Digunakan untuk menghubungkan
Gambar 3.4 Bosch dengan empat pipa output
4. Motor Listrik
Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik merk MEZ
UD0808/1163807-018-85, membutuhkan tegangan DC 220/380V 50 Hz dan dapat menghasilkan
putaran 1720 rpm. Motor listrik digunakan untuk menggerakkan pompa sebagai
pengganti kincir angin.
Gambar 3.5 Motor listrik
5. Tempat penampungan
Tempat penampungan dibuat dengan bahan acrilyc yang dibentuk tabung dengan
diameter 90 cm. Digunakan untuk menampung air keluar dan menghitung debit
Gambar 3.6 Tempat penampungan
6. Katub pada pipa output
Dalam penelitian ini menggunakan katub yang dipasang pada pipa output dengan
diameter 1,5 mm yang berfungsi untuk menahan udara masuk ke pipa sehingga
menghambat keluarnya air.
1. Micro Drive Controller
Digunakan untuk mengatur frekuensi motor dan putaran motor.
Gambar 3.8 Micro Drive Controller
2. Tachometer
Digunakan untuk menghitung putaran pada poros. Tachometer yang digunakan
adalah jenis digital light tacho merk Fuji yang memancarkan sinar untuk
membaca sensor berupa pemantul cahaya pada poros. Tachometer mempunyai
skala 0,1 rpm ~ 5 – 999,9 rpm dan 1 rpm ~ 1000 – 9999 rpm.
Gambar 3.9 Digital Light Tachometer
3. Stopwatch
Digunakan untuk menghitung selang waktu pengambilan data.
Digunakan untuk menghitung volume air yang dihasilkan pompa pada selang
waktu tertentu. Gelas ukur mempunyai kapasitas 1 liter.
Gambar 3.10 Gelas ukur
5. Ember
Digunakan sebagai penampung sumber air yang akan dipompakan.
6. Timbangan Massa
Timbangan yang digunakan adalah Baby Spring Scale yang mempunyai skala 7
kg. Digunakan untuk menghitung besar gaya yang dihasilkan pompa. Gaya yang
Gambar 3.11 Timbangan massa
7. Pompa Air Aquarium
Pompa aquarium digunakan untuk menjaga kesetabilan ketinggian air
ember pada pipa input.
Gambar 3.12 Pompa Aquarium
3.5 Variabel yang Diukur
Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah :
1. Volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal
Pengukuran volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal menggunakan
metode gelas ukur. Pengukuran gaya yang bekerja pada motor listrik
menggunakan timbangan gaya. Pengukuran putaran poros menggunakan
tachometer.
3.6 Analisa Data
a. Menghitung debit yang dihasilkan pompa (Q) dalam selang waktu tertentu (t).
b. Menghitung gaya yang dihasilkan (F), menghitung torsi yang dihasilkan (T), dan
menghitung daya yang dibutuhkan poros (Pin).
c. Menghitung debit air (Q), dan daya yang dihasilkan pompa (Pout).
d. Menghitung efisiensi pompa (η)
Gaya yang terukur pada timbangan massa dilakukan pembulatan, karena
timbangan massa yang digunakan kurang presisi.
3.7 Jalannya Penelitian
a. Menyiapkan pompa air sentrifugal dengan menggunakan jumlah pipa output 4
buah dengan diameter antar pipa output 70 cm.
b. Mengatur pompa sentrifugal dengan head 2,2 meter.
c. Memancing pompa air sentrifugal dengan cara mengisi pipa output dengan air
hingga penuh.
d. Mengatur timbangan gaya agar tegak lurus dengan motor listrik.
e. Menghidupkan motor listrik dengan putaran 273 rpm menggunakan micro drive
f. Setelah putaran motor dan debit air keluar stabil kemudian mengukur debit air
yang keluar dari pompa per 1 menit.
g. Membaca besar massa yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal.
h. Mengukur banyak putaran pada poros penggerak pompa sentrifugal.
i. Mengulangi langkah c sampai h dengan putaran 273 rpm, 261 rpm, 249,2 rpm,
237,3 rpm, 227,2 rpm, 215,3 rpm, 205,3 rpm, dan 196 rpm.
j. Menghitung debit air yang dihasilkan.
k. Menghitung torsi yang dihasilkan motor.
l. Menghitung rugi-rugi daya pompa.
m. Menghitung daya input yang dibutuhkan pompa pipa.
n. Menghitung daya output yang dibutuhkan pompa pipa.
BAB IV
DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data
Data-data pengukuran yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1 sampai dengan
Tabel 4.9
Tabel 4.1 Data pada putaran 273 rpm
NO V (liter) F (gram) Head (m) 1 1,7 150 2,2 2 1,7 150 2,2 3 1,7 150 2,2 4 1,65 150 2,2
Tabel 4.2 Data pada putaran 261 rpm
NO V (liter) F (gram) Head (m) 1 1,45 130 2,2 2 1,45 130 2,2 3 1,45 130 2,2 4 1,45 130 2,2
Tabel 4.3 Data pada putaran 249,2 rpm
NO V (liter) F (gram) Head (m) 1 1,3 120 2,2 2 1,3 120 2.2 3 1,3 120 2,2 4 1,3 120 2,2
Tabel 4.4 Data pada putaran 237,3 rpm
Tabel 4.5 Data pada putaran 227,2 rpm
Tabel 4.6 Data pada putaran 215,3 rpm
NO V (liter) F (gram) Head (m) 1 0,8 100 2,2 2 0,8 100 2,2 3 0,8 100 2,2 4 0,8 100 2,2
Tabel 4.7 Data pada putaran 205,3 rpm
NO V (liter) F (gram) Head (m) 1 0,575 90 2,2 2 0,575 90 2,2 3 0,575 90 2,2 4 0,575 90 2,2
Tabel 4.8 Data pada putaran 196 rpm
NO V (liter) F (gram) Head (m) 1 0,3 85 2,2 2 0,3 85 2,2 3 0,3 85 2,2 4 0,275 85 2,2
Tabel 4.9 Data beban (F) dengan air dan tanpa air
4.2 Perhitungan Data Percobaan
Sebagai contoh perhitungan data, digunakan perhitungan data tabel 4.1.
4.2.1 Perhitungan debit air yang dihasilkan pompa
Besarnya debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.3
4.2.2 Perhitungan besar torsi yang dihasilkan (dengan air) :
Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4
Perhitungan besar torsi yang dihasilkan (tanpa air) :
4.2.3 Perhitungan daya penggerak pompa(dengan air) :
Melalui persamaan 2.5 dapat dihitung daya dengan air
Perhitungan daya rugi-rugi (tanpa air) :
Melalui persamaan 2.5 dapat dihitung daya rugi-rugi
Perhitungan daya yang dihasilkan pompa
4.2.4 Perhitungan daya yang dibutuhkan pompa
4.2.5 Perhitungan besar efisiensi
Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.7
Untuk perhitungan pada data yang lain menggunakan cara seperti di atas. Hasil
lengkap dapat dilihat pada tabel 4.10 ; 4.11 dan 4.12
Tabel 4.10 Hasil perhitungan debit (l/m)
Q (debit) l/menit n(rpm)
1 2 3 4 Q rata-rata (l/m) Q (m3/s) 273 1,70 1,70 1,70 1,65 1,69
28,125 x 261 1,45 1,45 1,45 1,45 1,45
24,167 x 249,2 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30
21,667 x 237,3 1,20 1,20 1,15 1,15 1,18
19,583 x 227,2 1,00 1,00 1,00 0,95 0,99
16,458 x 215,3 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80
13,333 x 205,3 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 9,583 x
196 0,30 0,30 0,30 0,28 0,29 4,896 x 183,4 0 0 0 0
Tabel 4.11 Hasil perhitungan Torsi (Nm)
215,3 0,1 0,063 0,166 0,163 0,103 205,3 0,09 0,06 0,166 0,147 0,098 196 0,085 0,06 0,166 0,138 0,098 183,4
Tabel 4.12 Hasil perhitungan daya (W) dan efisiensi
P dengan
air (W) P tanpa air (W) Pin (W) P out (W)
η (%)
6,98 3,95 3,02 0,61 20,07 5,78 3,56 2,22 0,52 23,45 5,09 3,18 1,91 0,47 24,47 4,65 2,83 1,82 0,42 23,22 4,06 2,52 1,55 0,35 22,93 3,67 2,31 1,36 0,28 21,19 3,15 2,09 1,05 0,21 19,70 2,84 2,00 0,83 0,11 12,65
4.3 Analisa Data Percobaan
Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik
Grafik pompa sentrifugal diameter 70 cm dan head 2,2 m
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan efisiensi
akan menurun. Pompa dalam penelitian ini dimungkingkan karena adanya
rugi-rugi pada pompa.
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit
Pada grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit didapatkan bahwa
dengan mempertinggi kecepatan putar maka debit yang dihasilkan semakin besar
pula. Pada grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit didapatkan bahwa
dengan mempertinggi kecepatan putar titik kerja berubah kedudukannya;
karakteristik instalasi = konstan (Dietzel,1992:316).
Karakteristik instalasi pompa pada penelitian ini dapat dibandingkan
dengan pompa sentrifugal pada umumnya. Karakteristik instalasi dengan
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara daya input dan debit
Dari grafik hubungan antara debit dan daya input didapatkan bahwa besar
debit berbanding lurus dengan daya input. Semakin besar debit maka daya input
akan bertambah besar.
Kebutuhan daya pompa pada penelitian dapat dibandingkan dengan
pompa sentrifugal pada umumnya. Kebutuhan daya akan naik dengan teratur
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah :
1. Pompa sentrifugal dengan diameter 70 cm memiliki putaran minimal 196 rpm
untuk menaikkan air keluar pipa output dengan head 2,2 m.
2. Debit minimal yang diperoleh pada penelitian ini adalah 0,29 l/m dan maksimal
1,69 l/m.
3. Pompa sentrifugal dengan diameter 70 cm memiliki efisiensi maksimal 24,46%
dan minimal 12,65 %.
4. Pada putaran 183,4 rpm pompa sudah tidak mampu memompakan air keluar pipa
output dengan ketinggian 2,2 m.
5.2 Saran
Berdasarkan dari analisa data dan kesimpulan, saran yang dapat diajukan adalah
sebagai berikut:
1. Mencari alternatif lain dalam hal penggunaan katub pada pipa output. Sehingga
katub tidak digunakan lagi dan debit yang dihasilkan bertambah besar.
2. Membuat tempat penampungan air yang lebih baik untuk meminimalisir rugi-rugi
DAFTAR PUSTAKA
[1] Cengel, Y.A./Boles.M.A. 2006.Thermodinamics:An Engineering Approach. New York: McGraw- Hill.
[2] Dietzel, F.D. 1992.Turbin, Pompa dan Kompresor,terjemahan Ir.Dakso Sriyono. Jakarta: PT. Erlangga.
Konversi untuk satuan yang digunakan dalam perhitungan
Dengan :
W = watt
J = Joule
N = Newton
Foto-foto pada penelitian
Rangkaian alat
