UJI PRESTASI POMPA YANG DIPASANG SERI DAN PARALEL Mokh. Hairul Bahri
Abstrak
Pompa adalah salah satu mesin konversi energi dari sekian banyak mesin. Berguna untuk memindahkan fluida cair dari satu tempat ke tempat lainnya. Prinsip kerjanya memutar sudu yang didalam pompa sehingga terjadi perbedaan tekanan. Kecepatan putar sudu berpengaruh terhadap kinerja pompa (Head dan Debit). Penelitian ini bermaksud untuk mengetahui pengaruh variasi kecepatan 2200, 2400, 2600 dan 2800 rpm terhadap kinerja 2 pompa yang dipasang paralel dan seri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa saat dipasang paralel debit naik 2 lipat dan Head tetap. Sedangkan saat dipasang seri Head naik 2 kali lipat . Kata kunci : Pompa, Variasi kecepatan, Sudu, Head, Debit.
PENDAHULUAN
Dengan semakin berkembangnya teknologi pada saat ini tidak mengesampingkan pentingnya penggunaan pompa, pompa banyak digunakan di pabrik-pabrik dan juga digunakan dalam kehidupan sehari-hari, yang dalam fungsinya pompa adalah suatu alat untuk menaikkan fluida (memindahkan fluida) dari suatu tempat yang satu ke tempat yang lain, baik ke atas atau mendatar, dengan memberikan energi yang merubah energi listrik menjadi energi mekanik, selanjutnya diubah menjadi energi kinetik dan kemudian menjadi tekanan (potensial).
Spesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida (air) yang dapat di alirkan dalam satuan aliran waktu dan tingginya energi angkat. Dalam suatu perencanaan instalasi pompa harus diketahui karakteristik atau spesifik pompa yang akan diuji untuk mendapatkan head yang optimum. Untuk inilah pengujian pompa ini
dilaksanakan, yaitu untuk mengetahui secara langsung pengujian instalasi 2 pompa dengan spesifikasi yang sama digabung secara seri dan paralel dengan variasi rpm yang berbeda
Tujuan yang ingin dikaji dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui berapa besar perubahan Head dan debit air pada 2 pompa yang dipasang seri dan paralel dengan rpm divariasi
TINJAUAN PUSTAKA Pengertian Pompa
Pompa merupakan pesawat angkut yang bertujuan untuk memindahkan zat cair melalui saluran yang tertutup. Pompa menghasilkan suatu tekanan yang sifatnya hanya mengalir dari suatu tempat ke tempat yang bertekanan lebih rendah.
Kenyataan tersebut maka pompa harus mampu membangkitkan tekanan fluida sehingga dapat mengalir atau berpindah.Fluida yang dipindahkan adalah fluida incompresibel atau fluida yang tidak dapat dimampatkan.
Prinsip kerja pompa adalah menghisap dan melakukan penekanan terhadap fluida. Pada sisi hisap (suction) elemen pompa akan menurunkan tekanan dalam ruang pompa sehingga akan terjadi perbedaan tekanan antara ruang pompa dengan
permukaan fluida yang dihisap. Akibatnya fluida akan mengalir ke ruang pompa.
Oleh elemen pompa fluida ini akan didorong atau diberikan tekanan sehingga fluida akan mengalir ke dalam saluran tekan (discharge) melalui lubang tekan.
Proses kerja ini akan berlangsung terus selama pompa beroperasi.
Untuk melakukan kerja hisap dan menekan pompa membutuhkan energi yang berasal dari penggerak pompa. Energi mekanis dari pengerak pompa oleh elemen pompa akan diubah menjadi energi tekan pada fluida sehingga fluida akan memiliki daya air.
Energi dari pengerak pompa selain untuk memberi daya alir pada fluida juga digunakan untuk melawan perbedaan energi potensial, mengatasi hambatan dalam saluran yang diubah menjadi panas. Energi yang digunakan untuk mengatasi hambatan dan yang diubah menjadi panas merupakan kerugian energi bagi pompa.
Dari keterangan diatas maka dapat disimpulkan fungsi pompa adalah untuk mengubah energi mekanis dari pengerak pompa menjadi energi tekan dalam fluida sehingga akan menjadi aliran fluida atau perpindahan fluida.
Spesifikasi Pompa
Head adalah energi per satuan berat fluida. Head pompa biasanya dinyatakan dalam satuan meter. Sedangkan untuk volume satuan yang sering digunakan adalah liter per menit,meter kubik per jam ataudalamberatfluida.Head yang dapat dibangkitkan oleh suatu pompa dipengaruhi oleh jenis pompa, bentuk impeler, putaran,dan berat jenis fluida yang dipompakan, semakin besar berat jenisnya maka head yang dapat dibangkitkan akan semakin kecil. Disamping itu head pompa juga dipengaruhi oleh tekanan atmosfer dimana pompa dioperasikan. Semakin dekat
dengan permukaan laut maka tekanan atmosfer semakin tinggi sehingga tekanan antara permukaan fluida yang dipompa dan ruang pompa akan semakin besar yang berarti head pompa akan semakin besar. Head pompa selain digunakan untuk memindahkan fluida ke arah vertikal juga digunakan untuk melawan hambatan yang terjadi. Kapasitas pompa jenis displacement sebanding dengan perubahan volume ruang pompa. Sehingga kapasitas pompa displacement sangat ditentukan oleh ukuran ruang pompa dan jumlah langkah atau putaran per satuan waktu. Untuk pompa resiprokating kapasitas yang dapat dicapai bergantung pada kecepatan aliran fluida, yang mana ini dipengaruhi oleh bentuk impeler, putaran, bentuk rumah pompa.
Klasifikasi Pompa
Jenis pompa yang digunakan dalam pengujian ini adalah pompa sentrifugal Yang masuk dalam klasifikasi dynamic pump. Yang termasuk dalam klasifikasi pompa jenis ini antara lain :
a) Pompa sentrifugal
Gambar 1. Pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal merupakan pompa yang sangat umum
digunakan untuk pemompaan air dalam berbagai penggunaan industri. Biasanya lebih dari75% digunakanpadasebuah industriadalahpompasentrifugal.Untuk alasan ini, pompa ini dijelaskan dibawah lebih lanjut.
Sedangkan jenis pompa lain adalah Positif Displacement Pump. Pada pompa ini, energi langsung diberikan oleh penggerak kepada fluida sehingga jenis pompa ini mempunyai kenaikan static head.
Persamaan Dasar Pompa Sentrifugal
Gerakan fluida melalui haluan antara vane dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Pada pompa sentrifugal terdapat dua gerakan yaitu gerakan transfer (gerakan keliling terhadap Impeller) dan gerakan relatif terhadap impeller. Pada diagram kecepatan, yang diidealkan ini diandaikan bahwa fluida masuk ke dalam bilah-bilah pendesak pada r=r1 dengan komponen kecepatan relatif W1 yang menyinggung bilah
β1 dan kecepatan keliling U1 .r1yang sepadan dengan kecepatan ujung bilah.
Maka kecepatan masuk mutlaknya ialah Jumlah vektor W1 dan U1 yang dilukiskan sebagai V1. Demikian pula aliran itu keluar β2, pada r = r2 dengan komponen W2 yang sejajar dengan bilah dan bersudut dan kecepatan ujung U2.r2 sehingga resultannya adalah V2.
Gambar 2. Diagram Kecepatan Aliran
Momen torsi Yang bekerja adalah :
2. 2 1 1
.Q r Vt rVt
T
Vt adalah komponen kecepatan keliling mutlak aliran tersebut. Maka daya yang timbul adalah :
2. 2 1 1
.
.T QU Vt UVt
P
Dengan :
1 cot . 1 cos
1.
1 V Vn
Vt
1 cot . 1 cos
1.
1 V Vn
Vt
Vn adalah komponen kecepatan radial di lubang masuk dan keluar pendesak itu. Jika kerugian diabaikan kita peroleh daya masukan :
2. 2.cot 2 1. 1.cot 1
.
.V QU Vn U Vn
P
dkr
Komponen-komponen radial ditentukan dengan rumus :
2 1
2 1
1
1. . 2. . . .
. .
2 r b Vn r b Vn
Q
dengan b1 dan b2 adalah lobar bilah di lubang masuk dan lubang keluar. Apabila parameter r, β dan ω diketahui kita dapat menentukan daya ideal yang didapatkan.
Q g p H dkr . . .
Rumusan ini dapat dipakai untuk mengetahui pengaruh sudut bilah. Jika sudut α masuk diabaikan, daya air secara teoritis adalah
2 2. . .QU Vt p
P Dengan
cot
2.
2
2 U Vn
Vt
2 2 2.2 .r .b V
Q n Sehingga head Teoritisnya menjadi :
g b r Q u
g U
H / 2.cot 2. /2 . 2. 2.
2
2
Tampak bahwa head pompa berubah secara linier tergantung kapasitas dengan nilai U2/g (saat kapasitas nya nol) atau headnya konstan.
an sudut-sudunya.
Pengaruh putaran terhadap debit dan kapasitas serta efisiensi yang dihasilkan, dalam, hal ini putaran sangat berpengaruh sekali terhadap head dan kapasitas yang dihasilkan.
Rumusan Perhitungan 1. Head (H)
Head adalah tinggi energi angkat, atau dapat dinyatakan sebagai satuan daya pompa per satuan laju aliran berat fluida. Head pompa dinyatakan dalam satuan meter. Head dapat dinyatakan dengan rumus
) P (m H Pd s
dimana : Ps = Tekanan sisi suction (masuk) (bar) Pd = Tekanan sisi delivery (keluar) (bar) 2. Kapasitas (Q)
Kapasitas adalah Jumlah fluida yang dapat dialirkan persatuan waktu. Pengukuran kapasitas dilakukan dengan mengambil pada ketinggian air raksa (Hg) pada venturi meter Yang dinyatakan dengan rumus :
) det / (liter ik h
C Q
Dengan : h : beda ketinggian air raksa (Hg) pada venturi meter (mm).
C : konstanta = 0,189 3. Putaran (n)
Putaran pompa dinyatakan dalam rpm dan diukur dengan menggunakan voltmeter. Pada pengujian ini putaran pompa divariasi rpm nya.
4. Momen Putar M
Momen putar diukur dengan dinamometer yang memakai motor listrik arus searah, yang dilengkapi dengan lengan pengukur momen. Rumusan yang dipergunakan dalam hal ini adalah
Nm
L F T .
dengan : F = Berat beban timbangan. (newton) L = PanJang lengan momen = 179 mm 5. Daya (N)
Daya pompa dibedakan atas dua Jenis yaitu a. Daya poros yang diberikan oleh motor listrik :
) ( /
1 F.n k watt W
Dengan: F = Berat beban timbangan (Newton) n = Putaran motor (rpm)
k = Konstanta break = 53,35 (Joule) b. Daya air dihasilkan pompa
) ( . )
2 (Pd P Q watt
W s
dengan : Pd = Tekanan delivery (bar) Ps = Tekanan suction (bar) 6. Effisiensi (η)
Effisiensi pompa adalah perbadingan antara daya air yang dihasilkan pompa dan daya poros dari motor listrik, yang dirumuskan :
% 100 . ) / (W2 W1
dengan : W1 = daya poros (watt)
W2 = daya air Yang dihasilkan pompa (watt)
METODOLOGI PENELITIAN
Pada pengujian ini menggunakan alat sebagai berikut:
1. Venturi meter
2. Volt meter AC 3. Pompa
Gambar 3. Sketsa instalasi pengujian Keterangan gambar 3
P : Pompa M : Motor
D 1 : Katup pengaturan seri D 2 : Katup pengatur paralel V : Venturi meter
R : Bak penampung air
Hasil Dan Pembahasan
Dari hasil percobaan didapat data yang dibuat grafik
R R
C D2
P2
M D
1 P1
M V
Gambar 4. Grafik Hubungan Debit Terhadap RPM Pada 2 Pompa Yang Dipasang Paralel.
Terlihat digambar 4 bahwa pompa yang dipasang paralel debitnya menjadi naik 100% daripada pompa tunggal, dari 0,6 liter/detik menjadi 1,27 liter/detik pada putaran 2200 rpm. Demikian juga pada putran yang lain rata – rata naik 100%.
Gambar 5. Grafik Hubungan Head Terhadap RPM Pada 2 Pompa Yang Dipasang Paralel.
Sedangkan pada Head yang terjadi tidak terjadi perbedaan antara 2 pompa yang dipasang paralel dengan pompa tunggal 711 mm pada putaran dan selanjutnya naik seiring dengan naiknya putaran.
Gambar 6. Grafik Hubungan Head Terhadap RPM Pada 2 Pompa Yang Dipasang Seri.
Terlihat pada grafik 6 bahwa 2 pompa yang dipasang ser akan menaikkan head sebesar 100% dari 704 mm menjadi 1500 mm pada putaran 2200 rpm. Demikian juga pada putaran yang lain.
DAFTAR PUSTAKA
1. Dietzel, F. Sriyono D, Turbin Pompa dan Kompresor, Erlangga, Jakarta,1999.
2. Govinda Rao, Fluid Flow Machine,
3. Vasandani, Hydraulics Machines: Theory & Design
