Efisiensi pompa spiral dengan diameter pipa 1,5 inchi dan panjang pipa 10 meter

(1)

i

EFISIENSI POMPA SPIRAL DENGAN DIAMETER PIPA 1,5 INCI DAN PANJANG PIPA 10 METER

SKRIPSI

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Mesin

Program Studi Teknik Mesin

Disusun :

AGUSTINUS ISKANDAR

125214068

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

EFFICIENCY OF SPIRAL PUMP WITH 1,5 INCH OF HOSE DIAMETER

AND 10 METER LENGTH OF HOSE

THESIS

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering Study Program

By :

AGUSTINUS ISKANDAR

125214068

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii INTISARI

Air merupakan komponen yang tidak bisa dipisahkan dengan makluk hidup. Air digunakan dalam sektor pertanian, perikanan, peternakan dan lain – lain. Masyarakat pada umumnya menggunakan pompa dengan tenaga motor listrik atau motor bakar. Pompa spiral adalah, pompa bekerja dengan energi air.

Penelitian ini menggunakan pompa spiral dengan diameter dalam pompa sebesar 0,5 meter dan diameter selang 1,5 inci dengan panjang selang 10 meter. Parameter yang divariasikan adalah volume corong input , putaran pompa dan ketinggian keluaran.

Hasil penelitian ini adalah efisiensi terbaik di hasilkan pada ketinggian keluaran 2,5 meter menggunakan volume corong 1300 ml dengan efisiensi sebesar 30,4%. efisiensi pompa cenderung turun pada setiap kenaikan putaran . efisiensi tertinggi terjadi pada ketinggian keluaran 2,5 meter dengan kecenderungan semakin tinggi keluaran semakin turun.

(8)

viii ABSTRACT

Water is a component that can not be separated with living creatures. Water is used in agriculture, fisheries, livestock and others. People generally use pumps with electric motor power or motor fuel. The spiral pump is, the pump works with water energy .

This study uses a spiral pump with a pump inner diameter of 0.5 meters and a diameter of 1.5 inch hose with a length of 10 meters hose. Parameters varied are input funnel volume, pump rotation and output height.

The result of this research is the best efficiency to produce at the height of 2.5 meter output using 1300 ml funnel volume with efficiency of 30,4%. Pump efficiency tends to decrease at every lap increase. Highest efficiency occurs at a height of 2.5 meters output with the tendency of higher output decreases .

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkankepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmatnya dan kasihNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “ EFISIENSI POMPA SPIRAL DENGAN DIAMETER PIPA 1,5 INCI DAN PANJANG PIPA 10 METER”

Skripsi ini di susun guna memenuhi salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam penyusunan skripsi ini penulis telah mendapatkan bimbingan dan pengarahan dari berbagai pihak yang membantu penulis dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini. Oleh oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Sudi Mungkasi ,S.Si.,M.Math.Sc,Ph.D Sebagai Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ir. PK Purwadi , M,T. Sebagai Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universita SanataDharma.

3. RB. Dwiseno Wihadi, S,T, M,Si,selaku dosen pembimbing Skripsi. 4. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Uiversita Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan, serta fasilitas yang diberikan selama kuliah.

5. Agapitus Lasono dan Barbara Tukini selaku orang tua yang telah memberikan dukungan baik secara moral maupun material.

6. Seluruh teman – teman Teknik Mesin yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

7. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.

(10)

(11)

xi

1.6Manfaat Penelitian ...4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ...6

2.2 Dasar Teori ...7

2.2.1 Pergerakan Kolom Air dan Udara ...8

2.2.2 Tumpahan (spill back) ...8

2.3 Persamaan Perhitungan ...9

2.3.1 Persamaan Debit ...9

2.3.2 Persamaan Daya Input ...9

2.3.3 Torsi ...10

2.3.4 Tekanan Udara dalam Selang ...10

2.3.5 Persamaan Daya Output ...11

2.3.6 Persamaan Efisiensi ...11

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Alat dan Bahan ...12

3.2 Komponen Utama Pompa Spriral ...14

3.3 Prinsip Kerja Pompa Spiral ...17

3.4 Diagram Alir Penelitian ...19

(12)

xii BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian ...22 4.2 Hasil Perhitungan...24 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(13)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Skema pemasangan pompa spiral 2

Gambar 2.1 Sejarah Wirtz Pump 7

Gambar 2.2 Gambar gelas ukur 9

Gambar 2.3 Gambar sambungan star 10

Gambar 3.1 Susunan alat yang digunakan 13

Gambar 3.2 Susunan mampu putar 14

Gambar 3.3 Gambar potongan B - B 15

Gambar 3.4 Gambar corong pertama 16

Gambar 3.5 Gambar corong kedua 16

Gambar 3.6 Gambar corong ketiga 16

Gambar 3.7 Gambar diagram alir penelitian 19

Gambar 4.1 Grafik hubungan efisiensi dan ketinggian output pompa

menggunakan volume corong 700 ml 27

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi dan putaran pompa

Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi dan volume corong

menggunakan ketinggian output 2 meter 32

menggunakan ketinggian output 2,5 meter 32

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data hasil penelitian pompa spiral dengan ketinggian output

3 meter dengan volume corong 700 ml 20

2,5 meter dengan volume corong 700 ml 21

Tabel 4.10 Hasil perhitungan Q1, Pout, Torsi, dan efisiensi pada

ketinggian output 3 meter dengan volume corong 700 ml 25 Tabel 4.11 Hasil perhitungan Q1, Pout, Torsi, dan efisiensi pada

ketinggian output 2,5 meter dengan volume corong 700 ml 25 Tabel 4.14 Hasil perhitungan Q1, Pout, Torsi, dan efisiensi pada

ketinggian output 2,5 meter dengan volume corong 1200 ml 26 Tabel 4.15 Hasil perhitungan Q1, Pout, Torsi, dan efisiensi pada

(15)

xv

Tabel 4.16 Hasil perhitungan Q1, Pout, Torsi, dan efisiensi pada

(16)

1 BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia memiliki sungai – sungai yang berarus deras, tetapi pemanfaatan air sebagai sumber energi masih minim, sementara itu pada daerah pegunungan, air sungai dimanfaatkan untuk mengaliri sawah. Sebagian besar masih menggunakan mesin pompa untuk menghisap air dari sungai yang berlokasi lebih rendah dari persawahan dan penggunaan mesin pompa untuk mengaliri sawah masih kurang efisien dikarenakan pompa tersebut menggunakan bahan bakar minyak.

Pompa adalah suatu peralatan mekanis yang digunakan untuk mengalirkan fluida. Pompa dapat digunakan untuk mengalirkan fluida ke tempat yang lebih tinggi atau dari suatu tempat ke tempat lain dengan jarak tertentu dan dengan ketinggian tertentu. Jenis pompa yang umum digunakan di pedesaan yaitu pompa sentrifugal yang menggunakan motor listrik atau motor bakar sebagai penggerak pompa. Namun kemampuan ekonomi masyarakat yang minim untuk membeli bahan bakar menyebabkan produktivitas masyarakat pengguna pompa menjadi terhambat oleh sebab itu dibutuhkan pompa yang tidak memerlukan bahan bakar untuk bekerja memompa air.

Pompa spiral adalah sebuah pompa yang tidak memerlukan bahan bakar minyak atau listrik sebagai sumber tenaga penggerak, karena pompa spiral digerakan oleh arus sungai. Pompa spiral memiliki beberapa kelebihan, yaitu: dapat bekerja secara kontinyu, mudah dalam operasionalnya dan relatif mudah untuk pembuatannya.

(17)

2

perbedaan tinggi antara pipa masuk dengan pipa keluar, antara 1% – 20 % dari air yang di terima (bambang erbata kalingga, 2010). Diaphragm type Bahan utama pompa ini terbuat dari kayu dan karet, ditambah pengikat dari metal, ring, dan bantalan pada dua titik yang mudah aus. Ia terdiri dari ruang pemompaan yaitu kotak kayu yang kedap air yang dilapisi dengan dua katup karet. Diaphragm terbuat dari karet ban-dalam membentuk bagian atas ruang pemompaan yang lebih rendah.Sebuah engkol vertikal terikat ditengah diaphragm (tonytoufik,2009).

Gambar 1.1 Skema pemasangan pompa spiral (http://www.earthgarden.com.au/waterwheel.html)

Pompa spiral terdiri atas badan pompa lilitan selang, poros penggerak, sambungan mampu putar, poros penopang,bering,selang saluran output. Badan pompa berfungsi untuk melilitkan selang yang digunakan untuk menggambil air masuk. Poros penggerak berfungsi untuk menggerakan pompa sehingga pompa dapat berputar. Poros penopang berfungsi untuk menopang pompa agar pompa tidak bergerak atau bergeser. Sambungan mampu putar dan bering sebagai penyangga poros yang berputar agar tetap berputar stabil.

(18)

3

pipa memberikan tekanan pada udara yang terjebak dalam lilitan sehingga memberi tekanan air pada pompa.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah putaran pompa spiral berpengaruh terhadap efisiensi pompa spiral?

2. Apakah tinggi output pompa spiral berpengaruh terhadap efisiensi pompa spiral?

3. Apakah volume corong berpengaruh terhadap efisiensi pompa spiral?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh variasi putaran terhadap efisiensi.

2. Mengetahui pengaruh variasi tinggi output pompa terhadap efisiensi. 3. Mengetahui pengaruh variasi volume corong terhadap efisiensi.

1.4 Batasan Masalah

Untuk membatasi penelitian ini penulis membatasi spesifikasi pompa sesuai berikut :

1. Diameter dalam badan pompa spiral sebesar 0,48 meter. 2. Diameter luar badan pompa spiral sebesar 0,85 meter.

3. Diameter selang yang dililitkan pada pompa spiral yaitu 1,5 inci dengan panjang selang 10 meter.

4. Rugi – rugi gesekan pada pipa diabaikan.

1.5 Originalitas Penelitian

(19)

4

dalam penelitian ini kecepatan yang di gunakan 4,5,6 rpm, panjang selang terdahulu yang digunakan adalah 27 meter sedangkan pada penelitian ini panjang selang yang digunakan adalah 10 meter, ketinggian output terdahulu yang digunakan 4.18, 5.18, 6.18 meter sedangkan penelitian ini ketinggian output yang digunakan 2, 2.5, 3 meter.

1.6 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat :

1. Dapat menambah ilmu pengetahuan tentang tentang pompa spiral. 2. Menambah kajian ilmu yang yang mempelajari tentang pemanfaatan air.

3. Mengetahui nilai efisiensi penggunaan pompa spiral yang baik dengan mengacu perbandingan ketinggian output, kecepatan dan volume corong.

Penelitian ini diharapkan dapat menjadi sarana dalam mendukung pencapaian visi dan misi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, antara lain : a. Menjadi penggali kebenaran yang unggul dan humanis demi terwujudnya

masyarakat yang semakin bermartabat.

b. Menciptakan masyarakat akademik Universitas yang mampu menghargai kebebasan akademik serta otonomi keilmuan,mampu bekerja sama lintas ilmu, dan mampu mengedepankan kedalaman daripada keluasan wawasan keilmuan dalam usaha menggali kebenaran lewat kegiatan pengajaran, penelitian, dan pengabdian kepada masyarakat.

c. Menghadirkan pencerahan yang mencerdaskan bagi masyarakat melalui publikasi hasil kegiatan pengajaran, penelitian, pengabdian pada masyarakat, pengembangan kerja sama sebagai mitra yang memiliki visi serta kepedulian sama dan pemberdayaan para alumni dalam pengembangan keterlibatan nyata dalam masyarakat.

Bagi peneliti, penelitian ini diharapkan dapat:

(20)

5

b.Menambah wawasan tentang efisiensi energi sehingga dalam penggunaan ketika di industri dapat mengimplementasikan ilmu pengetahuan tentang efisiensi energi untuk mengurangi biaya maupun bahan.

c.Memperoleh gelar sarjana setelah melakukan penelitian ini.

(21)

6 BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Penelitian pompa spiral pada tahun 1997 dilakukan oleh Bambang Suharto, B. Rahadi dan A.M. Ahmad, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya Malang. Bagian penting dari pompa spiral berupa kumparan pipa plastik pada suatu silinder. Besarnya head dan debit yang dihasilkan dapat diatur sesuai dengan lilitan selang, diameter pipa plastik serta tenaga aliran sungai yang tersedia. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa pada 17 RPM air mencapai ketinggian maksimal 15 m dengan debit hanya 0,226 liter/menit, pada 52 RPM pompa spiral mampu menaikkan air setinggi 27,07 m dengan debit 12,973 liter/menit, dan pada 70 RPM pompa spiral mampu menaikkan air hingga 43,80 m dengan debit 13,735 liter/menit. jadi penelitian ini disimpulkan bahwa semakin tinggi putaran pompa maka debit air yang dialirkan semakin banyak dan pompa semakin efisien.

Penelitian selanjutnya oleh Kassab menunjukkan bahwa meningkatnya kecepatan rotasi pompa akan meningkatkan laju aliran air sampai mencapai ketinggian maksimum tergantung akan tetapi pada rasio terendam pompa . Jika rasio terendam pompa meningkat maka laju aliran pompa akan mencapai maksimum tergantung pada kecepatan putar pompa, kemudian menurun sampai nol ketika pompa sepenuhnya tenggelam. Rasio terendam pompa memiliki efek kecil terhadap ketinggian hasil pemompaan, debit hampir konstan tetapi menurun drastis, bahkan menjadi nol ketika rasio terendam pompa mencapai 100%. Peningkatan jumlah kumparan akan meningkatkan head pompa, sedangkan debit pemompaan yang dihasikan hampir konstan. (Kassab dkk, 2010)

(22)

7

Pengujian pompa spiral yang dilakukan oleh Candra Wicaksono menggunakan selang 1 inchi dengan panjang selang 22 meter dengan diameter pompa sebesar 0,5 meter. Putaran pompa dengan variasi 3,5,7,9 dan 11 rpm, dengan ketinggian 4,18,5,18 dan 6,18 meter. Di peroleh efisiensi terbaik pompa sepiral yang dihasilkan yaitu sebesar 55,55 % pada putaran 3 rpm dan ketinggian output 6,18 meter. Debit paling besar diperoleh pada ketinggian output 4,18 meter pada putaran 11 rpm, debit yang diperoleh yaitu 4,86 liter/menit.(Candra Wicaksono.2015).

2.2 Dasar Teori

Pompa merupakan salah satu alat yang digunakan untuk memindahkan fluida ke tempat yang diinginkan. Fluida yang dimaksud diantaranya adalah air, minyak pelumas dan fluida yang lainnya.

Pompa spiral pertama kali ditemukan pada tahun 1746 oleh H.A. Wirtz. Zurich, Swiss. Pompa spiral Wirtz dibuat dengan melilitkan pipa. Dalam lilitan pipa tersebut terdapat rangka yang dihubungkan pada poros rotasi dengan mesin. Pada gambar 2.1 menunjukkan gambaran pompa yang diambil dari buku A Descriptive and Historical Account of Hydraulic and Other Machines for Raising

Water, Thomas Ewbank, 1849, New York.

Gambar 2.1 Sejarah Wirtz Pump1842

(23)

8

Pompa Wirtz dirancang berupa lilitan sehingga pada setiap pompa berputar menggayung setengah dari volume luar lilitan. Disetiap aliran air dalam pipa terdapat udara yang terhisap dan menekan air, dengan cara ini air dalam lilitan pipa memberikan tekanan pada udara yang terjebak dalam lilitan sehingga memberi tekanan air pada pompa.

Prinsip pompa spiral adalah berdasarkan tekanan udara dan air saat pompa berputar. Ketika pompa berputar maka air akan masuk kedalam pipa, seiring pompa berputar timbul kolom air (water slug), karena pada saat ujung pipa pompa tidak menyentuh air,udara akan masuk kedalam pipa.Selama pompa berputar, air menekan udara dan menghasilkan tekanan dalam lilitan. Tekanan ini terbentuk dalam inti lilitan dan air terdesak keluar melalui pipa penghantar (delivery pipe). Selang seharusnya dapat menggayung air setengah dari volume lilitan pipa. Selama air dalam proses pemompaan, tekanan dari selang output akan mendesak kebawah.Semakin air naik keatas maka tekanan akan semakin berkurang dan kolom udara akan semakin besar karena air yang berada dia atas sudah keluar dari selang.

2.2.1 Pergerakan Kolom Air dan Udara

Pada saat pompa berputar lilitan selang akan terdapat kolom air dan udara yang bergerak di sepanjang lilitan selang. Selama pompa berputar kolom air dan udara bergerak melalui selang melingakar dari ujung selang input menuju output. Ketika mendekati output udara akan terkompresi karena adanya perbedaan antara massa jenis air dan udara. Oleh karena itu setiap titik pada pada pipa memiliki panjang kolom udara yang berbeda. Demikian juga pada kolom air kecuali perubahan pada panjang kolom ini disebabkan oleh air yang bergerak dari satu kolom menuju pada kolom yang berada didepannya. Dalam satu revolusi badan pompa susunan kolom akan sama. (Mortimer, G.H., & Annable, R., 1984)

2.2.2 Tumpahan (spill back)

(24)

9

berlebih pada kolom air. Tekanan udara yang dihasilkan oleh air dan kemudian udara yang terkompresi ini mengembang dan menekan air yang berada dibelakangnya kemudian tumpah melalui output. (Mortimer & Annable 1984)

2.3 Persamaan yang digunakan untuk perhitungan

2.3.1 Debit

Debit diartikan sebagai volume air yang mengalir per satuan waktu melewati suatu penampang (Soemarto, 1987).

Gambar 2.2 Gambar Gelas Ukur

Dalam persamaan:

Q = = m3/s (2.1)

Dengan

Q adalah debit air

adalah volume air yang ditampung, t persatuan waktu.

2.3.2Daya Input

(25)

10

Gambar 2.3 Gambar Sambungan Star

Daya input pompa spiral diperoleh dari daya motor penggerak pompa spiral yang dapat diperoleh dengan persamaan:

(2.3)

Dengan :

Pi adalah daya input pompa ,

V adalah tegangan listrik

I adalah arus listrik

2.3.3 Torsi

Dengan mengetahui daya pada motor listrik maka torsi yang di ketahui. Torsi yang bekerja dapat di rumuskan sebagai berikut (julius debby kristiyanto, 2015) :

T = 9,55. Pin / n (2.4)

Dengan

T adalah torsi yang bekerja,

P adalah daya yang bekerja pada motor listrik, n adalah putaran.

2.3.4 Tekanan Udara dalam Selang

(26)

11

PV = Konstan (2.5)

Jika terdapat 2 macam gas yang berbeda dalam suhu yang sama hukum boile dapat pula di tuliskan:

P1.V1 = P2.V2 (2.6)

Daya output pompa spiral dapat dirumuskan sebagai berikut:

Po = ρ .g .h . Q (2.7)

Dengan,

Po adalah daya yang keluar dari pompa spiral,

ρ adalah massa jenis air,

g adalah percepatan gravitasi,

h adalah tinggi pemompaan,

Q adalah debit yang dihasilkan oleh pompa spiral.

2.3.6 Efisiensi Pompa Spiral

Untuk mengetahui efisiensi pompa spiral menggunakan rumus sebagai berikut:

(2.8)

Dengan,

adalah daya yang dikeluarkan oleh pompa spiral

Pin adalah daya yang masuk ke motor yang digunakan untuk menggerakan pompa

(27)

12 BAB III

METODE PENELITIAN

Pembuatan alat akan dibuat di laboratorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Lamanya penelitian ini dilakukan empat bulan.

3.1 Alat dan Bahan Penelitian

Selain pompa spiral, alat-alat lain yang digunakan sebagai penunjang dalam pengujian pompa spiral secara umum meliputi:

1. Kerangka Pompa Spiral

Penelitian ini menggunakan rangkaian pompa spiral dengan diameter pompa sebesar 85 cm dan diameter selang spiral sebesar 3,81 cm.

2. Motor listrik

Digunakan untuk menggerakkan pompa spiral. Motor listrik yang digunakan untuk menggerakkan pompa adalah motor listrik berdaya 3 fase berdaya 4 HP dengan putaran maksimum 1430 rpm.

3. Inverter

Alat yang digunakan untuk mengatur frekuensi listrik yang masuk ke dalam motor listrikagar mencapai putaran tertentu. Inverter yang digunakan adalah model danfoss VLT Micro Drive FC 51- 2,2 kW 400 V- AC Inverter drive speed controller.

4. Transmisi Roda Gigi Cacing

Digunakan untuk mentransmisikan daya motor listrik dan untuk menurunkan putaran motor listrik. Transmisi ini mempunyai perbandingan roda gigi sebesar 1 : 40 apa bila poros input berputar 40 kali maka poros output berputar 1 kali putaran. 5. Selang sebagai saluran output

Digunakan untuk menyalurkan air keluaran pompa, menuju bak penampungan sesuai ketinggian yang diinginkan.

6. Tachometer

(28)

13 7. Voltmeter

Digunakan untuk mengukur tegangan listrik yang terjadi pada motor listrik pada putaran tertentu.

8. Clamp Meter

Digunakan untuk mengukur arus listrik yang terjadi pada motor listrik. 9. Gelas ukur

Digunakan untuk menampung air dan mengukur berapa banyak hasil pompaan yang dihasilkan oleh pompa spiral tersebut.

10.Transmisi rantai

Digunakan untuk menghubungkan motor listrik dengan transmisi roda gigi cacing dan menghubungkan transmisi ke pompa dengan rantai.

Gambar skema susunan alat yang digunakan dalam penelitian pompa spiral dapat

Gambar 3.1. Susunan alat yang di gunakan pada pompa spiral

Gambar susunan alat yang digunakan untuk menggerakkan pompa spiral dan saluran keluaran di tunjukkan pada gambar diatas.

Keterangan gambar susunan pompa spiral : 1. Motor listrik

2. Gearbox

(29)

14 3.2 Komponen Utama Pompa Spiral

1. Kerangka badan pompa

Kerangka badan pompa berfungsi sebagai tempat untuk melilitkan selang. Kerangka yang digunakan terbuat dari besi plat dan besi strip dengan tebal 3,3 mm diameter dalam yang digunakan adalah 0,5 m.

2. Poros penggerak

Poros penggerak yang diguanakan terbuat dari besi mild steel dengan diameter 38,5 mm, dengan panjang 400 mm yang berfungsi sebagai poros penggerak pompa sekaligus saluran keluar ( output) yang terhubung dengan rotary joint. 3. Bantalan (Bearing)

Bantalan berfungsi sebagai penahan antara poros pompa dengan dudukan pompa ataupun dalam rotary joint, menggunakan bearing ukuran 208-24 dengan diameter luar bearing sebesar 63 mm.

4. Sambungan Mampu Putar

Sambungan mampu putar ini terbuat dari bahan besi st 60 dan aluminium berdiameter 95 mm. Pada komponen ini kebocoran tidak boleh terjadi karena akan menghilangkan tekanan yang dihasilkan untuk menaikan air.pada ujung rotary joint akan terhubung dengan selang output yang menuju ke bak V-notch.

(30)

15

Gambar 3.3 gambar potongan B - B Keterangan gambar potongan B-B :

1. Badan sambungan mampu putar 2. Nipel dua sil putar untuk mencegah kebocoran.

6. Selang

Selang berfungsi sebagai pemompa air yang di lilitkan pada kerangka badan pompa. Pada pompa ini menggunakan selang berdiameter 1,5 inci dengan panjang selang10 meter.

7. Corong pompa spiral

Corong pompa spiral berfungsi untuk mengambil air yang akan di pompakan oleh pompa spiral.corongini terbuat dari plat besi dengan tebal 1 mm dengan diameter 9 cm. Panjang corong divariasikan menjadi tiga, yaitu :

a. Corong pertama

Corong panjang dengan badan corong adalah 180 mm dengan kapasita 1300 ml 1

2

3

(31)

16

Gambar 3.4 Gambar corong pertama b. Corong kedua

Corong kedua dengan badan corong adalah 90 mm dengan kapasita 1200 ml

Gambar 3.5 Gambar corong kedua c. Corong ketiga

Corong ketiga dengan badan corong adalah 70 mm dengan kapasita 700 ml

(32)

17 3.3 Prinsip Kerja Pompa Spiral

Pompa spiral adalah pompa yang terbuat dari lilitan selang yang di lilitkan pada kerangka silinder ( badan pompa). Pada salah satu ujung selang digunakan sebagai saluran masuk kedalam selang, sedang ujung selang yang lain terhubung dengan saluran output yang kemudian di teruskan ke rotary joint dan kemudian menuju saluran output melalui rotary joint dan menuju ke bak v-noth. Bersamaan dengan air, udara yang masuk kedalam selang tertekan oleh air semakin mendekati saluran keluaran, tekanan yang dihasilkan akan semakin besar setelah air keluar melalui saluran keluar, maka tekanan akan semakin besar setelah air keluar melalui saluran keluar maka udara yang tertekan akan mengembang dan mendorong air yang berada di atasnya. Tekanan dalam saluran semakin mendekati bak v-noth maka tekanan akan semakin berkurang, karena udara telah keluar bersama dengan air.

3.4 Diagram Alir Penelitian

Pada penelitian ini akan divariasikan corong pertama, corong kedua dan corong ketiga. Kecepatan putaran pompa divariasaikan oleh dari 4 rpm, 5 rpm dan 6 rpm. Pengukuran debit keluaran pompa dilakukan pada ketinggian bak penampung yang bervariasi mulai 3 meter, 2,5 meter, 2 meter.

(33)

18

Gambar 3.7 Diagram Alir Penelitian Pompa Spiral

Penjelasan diagram alir penelitian pompa spiral:

(34)

19

data sudah didapatkan, maka data kemudian diolah untuk memperoleh efisiensi pemompaan dan dilakukan pembahasan.

3.5 Menentukan Daya Input

Pompa spiral memerlukan daya input yang berasal dari motor listrik kemudian akan digunakan untuk memutar pompakarena tidak mungkin pengambilan data dilakukan di sungai.motor listrik yang digunakan adalah motor listrik induksi 3 fase, dimana tegangan dan kuat arus masing – masing berbeda penulis menggunakan tang ampere meter (clamp meter)untuk mengukur arus pada setiap kabel, dan tegangan dengan menggunakan multimeter. Data dari pengukuran kuat arus dan tegangan kemudian diolah dengan menggunakan persamaan 2.3.

(35)

20 Bab IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data hasil penelitian

Hasil pengambilan data pompa spiral yang dilakukan oleh peneliti pada hari selasa 27 september 2016 sampai dengan selasa 4 oktober 2016 di laboratorium teknik mesin fakultas sains dan teknologi, universitas sanata dharma. Didapat data ketinggian hasil pemompaan dengan permukaan air (h),tegangan listrik di setiap fase motor listrik (volt), arusyang terjadi pada motor listrik (I), dan putaran pada pompa spiral (n), debit yang dihasilkan (Q).

Data yang didapatkan diolah untuk mendapatkan daya input, dan efisiensi pada setiap variasi yang dilakukan. Data yang diambil dari alat ukur debit kemudian diambil rata – rata dan dimasukan kedalam tabel untuk mengurangi banyaknya data yang ada. Tabel yang tersedia dibagi menjadi dua yaitu tabel hasil penelitian meliputi debit hasil (Q), serta tabel hasil data tegangan motor listrik (V) , arus listrik (I), putaran pompa spiral (n), serta perhitungan daya motor, dan efisiensi pompa spiral.

Dari hasil penelitian didapatkan data di bawah ini :

Tabel 4.1 Data hasil penelitian pompa spiral dengan ketinggian output 3 meter menggunakan volume corong 700 ml

No Putaran Ketinggian Debit Ir Is It Vr Vs Vt

(rpm) output(m) (liter/menit) (A) (A) (A) (V) (V) (V)

1 4 3 0,7 0,9 0,9 1,0 220 220 220

2 5 3 0,5 0,9 1,2 1,1 255 255 255

(36)

21

Tabel 4.2 Data hasil penelitian pompa spiral dengan ketinggian output 3

meter menggunakan volume corong 1200 ml

1 4 3 0,8 0,9 1,0 1,0 220 220 220

2 5 3 0,9 1,0 1,1 1,1 255 255 255

3 6 3 0,4 1,2 1,5 1,4 275 275 275

Tabel 4.4 Data hasil penelitian pompa spiral dengan ketinggian output 2,5 meter menggunakan volume corong 700 ml

1 4 3 0,9 0,9 0,9 0,9 220 220 220

2 5 3 1,0 1,1 1,1 1,1 255 255 255

3 6 3 0,7 1,3 1,3 1,3 275 275 275

1 4 2,5 2,4 0,8 0,8 0,8 240 240 240

2 5 2,5 2,2 0,9 0,8 0,8 250 250 250

(37)

22

meter menggunakan corovolume corong 700 ml

1 4 2 2,4 0,8 0,8 0,8 240 240 240

2 5 2 3,0 1,1 1,1 0,9 255 255 255

3 6 2 3,6 1,2 1,2 1,2 270 270 270

1 4 2,5 3,2 0,8 0,9 1,0 235 235 235

2 5 2,5 0,4 0,8 0,8 0,8 255 255 255

3 6 2,5 3,0 1,0 0,8 0,8 275 275 275

No Putaran Ketinggian _(rpm) _{output(m) (liter/menit)}Debit _(A)Ir _(A)Is _(A)It _{(V) (V) (V)}Vr Vs Vt

1 4 2,5 3,2 0,6 0,8 0,7 220 220 220

2 5 2,5 3,9 1,1 1,2 1,2 250 250 250

(38)

23

1 4 2 3,3 0,9 0,7 1,0 220 220 220

2 5 2 4,3 1,0 1,2 1,2 260 260 260

3 6 2 5,8 1,3 1,3 1,3 270 270 270

meter menggunakan volume corong 1300

pompa spiral dilakukan dengan menggunakan tabel 4.10 sampai dengan tabel 4.18.

1. Perhitungan Daya input (Pin)

Perhitungan daya input pompa (Pin), menggunakan corong ketiga pada

putaran 4 rpm dengan ketinggian output 2 meter, yaitu Ir = 0,76 A, Is = 1,09 A, It = 0,845 A,dan Vr = 235 V, Vs = 235 V, Vt = 235 V

Watt

(39)

24 2. Perhitungan Daya Output

Perhitungan berikutnya adalah perhitungan daya output (Pout),menggunakan

data pada corong ketiga dengan ketinggian 2 meter dengan putaran 4 rpm.

0,1

Hasil perhitungan daya output pompa spiral corong pertama,kedua dan ketiga pada setiap variasi putaran dan ketinggian output di tunjukkan pada tabel 4.7 Sampai dengan tabel 4.9.

3. Perhitungan Torsi Pompa (T)

Perhitungan selanjutnya adalah perhitungan besarnya torsi (T), menggunakan data pompa dengan menggunakan corong ketiga pada putaran 4 rpm dengan

Perhitungan besarnya efisiensi (η) pompa spiral menggunakan corong ketiga dengan putaran 4 rpm, dan ketinggian 2 meter

(40)

25

Tabel 4.10 hasil perhitungan Q, Pout, Pin, Torsi, dan efisiensi pada

ketinggian output 3 meter dengan volume corong 700 ml

no putaran Q Pout Pin Torsi Efisiensi

output 3 meter dengan volume corong 1300 ml

ketinggian output 2,5 meter dengan volume corong 700 ml

(rpm) (liter/menit) (Watt) (Watt) (N.m) (%)

1 4 2,4 58,4 336,7 803,9 17,3

2 5 2,2 53,1 358,0 683,7 14,8

(41)

26

ketinggian output 2,5 meter dengan volume corong 1200 mL

ketinggian output 2,5 meter dengan volume corong 1300 ml.

(rpm) (liter/menit) (Watt) (Watt) (N.m) (%)

1 4 3,3 65,1 320,1 764,2 20,3

2 5 4,3 83,8 500,6 956,2 16,7

(42)

27

no putaran Q Pout Pin Torsi Efisiensi diperoleh di ssusun menjadibeberapa grafik, antara lain :

Gambar 4.1 Grafik hubungan efisiensi dan putaran pompa dengan menggunakan volume corong 700 ml.

Efisiensi tertinggi pada ketinggian output 2,5 meter dengan putaran 4 rpm, dengan besar efisiensi 17,3%. Efisiensi pada ketinggian output 2 meter dengan putaran 4 dengan efisiensi rpm 14,3 %. Efisiensi pada ketinggian output 3 meter dengan putaran 4 rpm , dengan besar efisiensi 5,3%.

(43)

28

Gambar 4.2 Grafik hubungan efisiensi dan putaran pompa dengan menggunakan volume corong 1200 ml.

Efisiensi tertinggi pada ketinggian output 2,5 meter dengan putaran 4 rpm, dengan besar efisiensi 21,9%. Efisiensi pada ketinggian output 2 meter dengan putaran 4 rpm dengan efisiensi 20,3%. Efisiensi pada ketinggian output 3 meter dengan putaran 4 rpm , dengan besar efisiensi 6,9%.

(44)

29

Efisiensi tertinggi pada ketinggian output 2,5 meter dengan putaran 4 rpm, dengan besar efisiensi 30,4%. Efisiensi pada ketinggian output 2 meter dengan putaran 4 dengan efisiensi rpm 19,2 %. Efisiensi pada ketinggian output 3 meter dengan putaran 4 rpm , dengan besar efisiensi 8,2%.

Besar efisiensi yang dihasilkan pompa spiral dengan menggunakan corong pertama lebih baik di bandingkan dengan corong kedua ataupun corong ketiga. Akan tetapi besar efisiensi yang di hasilkan pompa cenderung menurun dari masing – masing ketinggian dan putaran. Hal ini disebabkan karena putaran pompa yang tinggi daya yang di butuhkan semakin besar sehingga menyebabkan efisiensi turun.

Selain grafik pengaruh efisiensi dengan ketinggian di tunjukkan pula grafik pengaruh efisiensi dengan putaran pompa, dan grafik pengaruh efisiensivolume corong yang mendukung penelitian ini sebagai berikut :

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi dan ketinggian output pompa dengan menggunakan volume corong 700 ml.

(45)

30

output 2 meter dengan efisiensi 14,8%. Efisiensi pada putaran 6 rpm dengan ketinggian output 2,5 meter , dengan besar efisiensi 13,5%.

Efisiensi tertinggi pada putaran 4 rpm pada ketinggian output 2,5 meter, dengan besar efisiensi 21,9389%. Efisiensi pada putaran 5 rpm dengan ketinggian output 2 meter dengan efisiensi 16,7342%. Efisiensi pada putaran 6 rpm dengan ketinggian output 2 meter , dengan besar efisiensi 19,0855%.

(46)

31

Efisiensi tertinggi pada putaran 4 rpm pada ketinggian output 2,5 meter, dengan besar efisiensi 30,4%. Efisiensi pada putaran 5 rpm dengan ketinggian output 2,5 meter dengan efisiensi 19,5%. Efisiensi pada putaran 6 rpm dengan ketinggian output 2 meter , dengan besar efisiensi 18,9%.

(47)

32

Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi dan volume corong dengan menggunakan ketinggian output 2 meter.

Efisiensi tertinggi pada volume corong 1300 ml pada putaran pompa 5 rpm, dengan besar efisiensi 19,2%. Efisiensi pada volume corong 1200 ml pada putaran pompa 4 rpm dengan efisiensi 20,3%. Efisiensi pada volume 700 ml pada putaran pompa 4 rpm, dengan besar efisiensi 14,3%.

(48)

33

Efisiensi tertinggi pada volume corong 1300 ml, dengan besar efisiensi 30,4%. Efisiensi tertinggi pada volume corong 1200 ml dengan efisiensi 21,9%. Efisiensi tertinggi pada volume 700 ml dengan besar efisiensi 17,3%.

Gambar 4.9 Grafik hubungan efisiensi dan volume corong dengan menggunakan ketinggian output 3 meter.

Efisiensi tertinggi pada volume corong 1300 ml pada putaran pompa 6 rpm, dengan besar efisiensi 8,2%. Efisiensi pada volume corong 1200ml pada putaran pompa 4 rpm dengan efisiensi 6,9%. Efisiensi pada volume 700 ml pada putaran pompa 4 rpm, dengan besar efisiensi 5,3%.

(49)

34 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang dilakukan oleh peneliti pompa spiral dengan diameter selang 1,5 inci dengan variasi tinggi output, variasi panjang corong input dan variasi putaran pompa pada putaran 4,5,6 rpm dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Efisiensi terbaik dihasilkan pada putaran 4 rpm dengan ketinggian 2,5 meter dengan efisiensi sebesar 30,4%. Efisiensi pompa cenderung turun pada putaran 5,6 baik menggunakan corong pertama, kedua, ketiga.

2. Efisiensi terbaik di hasilkan pada ketinggian output 2,5 meter menggunakan corong pertama dengan efisiensi sebesar 30,4%. efisiensi pompa cenderung turun pada setiap kenaikan putaran .Semakin tinggi output keluaran maka semakin menurun efisiensi akan tetapi terjadi kenaikan pada ketinggian 2,5 meter.

3. Efisiensi terbaik di hasilkan pada corong panjang dengan volume corong 1300 ml dengan efisiensi sebesar 30,4%, pada tinggi output 2,5 meter, pada putaran 4 rpm. Semakin pendek panjang corong atau semakin sedikit volume air yang dihasilkan oleh corong maka efisiensi cenderung menurun.

5.2 Saran

1. Menambah variasi panjang selang, diameter selang dan variasi diameter badan pompa spiral.

2. Untuk penelitian berikutnya pompa spiral dapat di aplikasikan dengan menggunakan kincir air dan pengambilan data bisa dilakukan di sungai.

(50)

35

DAFTAR PUSTAKA

Haryanto Poedji, 2015, Rekondisi Pompa Air Spiral Mekanik Dengan Penggerak Aliran Arus Sungai. Semarang : Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang

Kassab, S.Z., Abdel Naby, A.A., Abdel Basier, E.S.I, (2005), Coil Pump Performance Under Variable Operating Conditions, Ninth International Water Technology Conference, Sharm El-Sheikh, Egypt. 655-672 Khurmi, R.S dan J.K. Gupta, 1980,A Textbook Of Machine Design.Eurasia

Publishing House

Sigley, Joseph E dan Dmitchell, Lary,1983,Perancangan Teknik mesin.Erlangga :Jakarta

Sularso, K. S, 1997,Dasar Perencanaandan Pemilihan Elemen Mesin.Jakarta: PT.Pradnya Paramita

Tailer, Peter, (2005),The Spiral Pump, a High Lift, Slow Turning

Pump.http://lurkertech.com/water/pump/tailer/, Download pada 12 Februari 2014

Thompson, P.L., Milonova, S., Reha, M., Mased, F., Tromble, I, (2011) , Coil Pump Design for a Community Fountain in Zambia, International Journal for Service Learning in Engineering, 1, 33-45

Triatmodjo, B., 1993, Hidraulika I, Beta Offset, Yogyakarta Triatmodjo, B., 1993, Hidraulika II, Beta Offset, Yogyakarta

http://www.mediaproyek.com/2013/06/mengenal-jenis-jenis-pompa-berdasarkan.html, 4 April 2014

(51)

36 Lampiran

Hasil data vaiasi corong dengan volume corong 700 ml pada ketinggian 3 meter

(52)

(53)

(54)

39

(55)

(56)

(57)