BAB III PENGUJIAN DAN ANALISA POMPA VAKUM

(1)

BAB III

PENGUJIAN DAN ANALISA POMPA VAKUM

3.1 Prinsip Kerja Pompa Vacum

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.

(2)

3.2 Konstruksi Dan Dimensi 3.2.1 Konstruksi

Pompa vacuum terdiri dari dua bagian utama yaitu :

1.Pompa vacuum : Terbuat dari satu batang aluminium (pejal) yang akan dibuat menjadi pompa vacuum, 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 .

3.2.2 Dimensi

1. Ukuran global pompa vacuum :  Panjang bahan = 170 mm

 Ø bahan = 50 mm

 Ø inlet = 5 mm

 Ø outlet = 10 mm

(3)

Gambar 3-1 . sket Pompa Vakum

2. Ukuran global box peredam adalah :  Panjang = 25 cm  Lebar = 22 cm  Tinggi = 22 cm 22 cm 50 cm 22 cm 25 cm

(4)

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 Vacuum :  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 Vacum

Dari gambar 3-1 tersebut diatas kemudian dibuat Pompa Vacum dari bahan aluminium batangan dengan panjang 170 mm, dan dibentuk sesuai gambar dengan

(5)

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.

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 inlet dengan 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 ).

(6)

3.6.1 Gambar percobaan menggunakan pressure regulator dan vacuum gauge.

pressure gauge

vacuum gauge pressure regulator

aliran udara masuk aliran udara keluar

Pompa Vacum

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

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

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

(7)

Foto 3-2. vacuum gauge

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

Dari hasil percobaan ini diperoleh data-data sebagai berikut :

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

Ø Inlet (mm) Ø Outlet _(mm) _{hisap ( mm)}Ø Lubang

Jarak pipa Inlet ke penampang outlet ( mm ) Inlet pressure ( psi ) Hasil hisapan maksimum 5 10 7 50 60 45 5 10 7 45 60 47 5 10 7 40 60 48 5 10 7 35 60 50 5 10 7 30 60 50 5 10 7 25 60 49 5 10 7 20 60 48

(8)

Hasil Hisapan ( cm Hg ) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 Jarak dari 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.

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.

(9)

3.6.4 Gambar Percobaan menggunakan test stand peneumatic.

pressure gauge

vacuum gauge pressure regulator

aliran udara masuk aliran udara keluar

Flow Meter Pompa Vacum

Gambar 3-5. Skematik rangkaian alat test stand peneumatic

(10)

3.6.5 Percobaan menggunakan test stand peneumatic.

Percobaan ini adalah percobaan final setelah pompa vacuum 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.

Ø Inlet (mm) Ø Outlet (mm) Ø Lubang hisap (mm) Jarak pipa Inlet ke penampang outlet (mm) Inlet pressure ( psi ) Flow (Debit) Aliran Udara Hasil hisapan maksimum 5 10 7 50 0 0 0 5 10 7 45 20 17,2 24 5 10 7 40 30 19 29 5 10 7 35 40 22,2 40 5 10 7 30 50 24 47 5 10 7 25 60 25 50 5 10 7 20 70 26,2 49 Hasil Hisapan ( cm Hg ) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 15 20 30 40 50 60 70

(11)

Tekanan psi.

Gambar 3-7. Kurva hasil percobaan menggunakan test stand peneumatic.hubungan antara jarak dari pipa inlet

ke penampang outlet dan hasil hisapan maksimum. 3.7 Perawatan Pompa Vacum

Pompa Vacum dengan menggunakan sistem aliran udara bertekanan tidak memerlukan perawatan dan tidak mudah rusak, sekali membuat bias digunakan untuk jangka waktu yang lama. Sedangkan yang kemungkinannya mudah rusak adalah box peredamnya saja terutama busanya. Untuk penggantian busa juga sangat mudah dan bias dilakukan oleh siapa saja.

3.8 Anlisis Perhitungan

3.8.1 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 tes No Ø Inlet (mm) Ø Outlet (mm) Ø Lubang hisap (mm)

Jarak pipa Inlet ke penampang outlet (mm) Inlet pressure ( psi ) Flow (Debit) Aliran Udara Hasil hisapan maksimum 1 5 10 7 30 0 0 0 2 5 10 7 30 20 17,2 24 3 ₅ ₁₀ ₇ ₃₀ ₃₀ ₁₉ ₂₉ 4 ₅ ₁₀ ₇ ₃₀ ₄₀ _22,2 ₄₀ 5 5 10 7 30 50 24,2 47

(12)

Dalam perhitungan ini dianggap bahwa hasil hisapan ( Pvacum ) belum diketahui

atau akan dicari hasilnya.

3.8.2 Perhitungan teori No. 2 ρHg = 13600 (kg/m3) 1 SCFM = 0,4720 (liter/det) 1 m3 = 1000 (liter) Debit (Q) = 17,2 (SCFM) = 8,1184 (liter/detik) = 8,1184 /1000 = 0,0081184 (m3/det) Q1 = Q2 A1.v1= A2.v2 Q1 = A1.v1 V1= Q1/A1 = 413,4667 m/det = Q2/A2

(13)

= 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 :

(14)

3.8.3 Perhitungan teori No. 3 ρHg = 13600 (kg/m3) 1 SCFM = 0,4720 (liter/det) 1 m3 = 1000 (liter) Debit (Q) = 19 (SCFM) = 8,968 (liter/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

(15)

HL =

+ = +

+

=

-=

=

= P

vacum

=

= 3987,15 m

Karena dalam pengetesan menggunakan satuan (cmHg), maka :

= 0,293 mHg

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

29,3 -29 = 0,3 cmHg .

(16)

ρHg = 13600 (kg/m3) 1 SCFM = 0,4720 (liter/det) 1 m3 = 1000 (liter) Debit (Q) = 22,2 (SCFM) = 10,4784 (liter/detik) = 10,4784 /1000 = 0,0104784 (m3/det) Q1 = Q2 A1.v1= A2.v2 Q1 = A1.v1 V1= Q1/A1 = 533,66 m/det = Q2/A2 = 133,415 m/det Persamaan Bernoulli HL =

(17)

+ = +

+

=

-=

=

= P

vacum

=

= 5443,2912 m

= 0,400242 mHg

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

40,0242 -40 = 0,0242 cmHg .

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

(18)

1 m3 = 1000 (liter) Debit (Q) = 24,2 (SCFM) = 11,4224 (liter/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 =

+ = +

+

(19)

=

-=

=

= P

vacum

=

= 6468 m

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

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

47,5 -47 = 0,5 cmHg .

3.8.6 Perhitungan teori No. 6 ρHg = 13600 (kg/m3) 1 SCFM = 0,4720 (liter/det)

(20)

= 11,8/1000 = 0,0118 (m3/det) Q1 = Q2 A1.v1= A2.v2 Q1 = A1.v1 V1= Q1/A1 = 600,969 m/det = Q2/A2 = 150,242 m/det Persamaan Bernoulli HL =

+ = +

+

=

(21)

-=

=

= P

vacum

=

= 6902,969 m

= 0,50757 mHg

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

50,757-50 = 0,757 cmHg .

3.8.7 Perhitungan teori No. 7 ρHg = 13600 (kg/m3) 1 SCFM = 0,4720 (liter/det) 1 m3 = 1000 (liter)

(22)

Q1 = Q2 A1.v1= A2.v2 Q1 = A1.v1 V1= Q1/A1 = 629,8 m/det = Q2/A2 = 157,45 m/det Persamaan Bernoulli HL =

+ = +

+

=

-=

(23)

-=

=

= P

vacum

=

= 7581,19 m

= 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.

3.9 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.

(24)

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.

3.9.1 Perbandingan Biaya

 Biaya pembuatan Pompa Vakum menggunakan aliran udara dari berbagai percobaan sampai didapat Pompa Vakum prototip 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.

3.10 Keuntungan dan kerugian dari masing-masing alat

Pompa Vakum dengan menggunakan aliran udara bertekanan : Keuntungan :

 Bias dibuat sendiri.  Lebih murah harganya.

 Tidak memerlukan perawatan yang spesifik.  Kemungkinan rusak sangat kecil.

 Lebih aman terhadap percikan bunga api yang disebabkan motor listrik.  Lebih ringan dan mudah dipindah-pindah.

(25)

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.