i
POMPA SENTRIFUGAL 2 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD DAN DIAMETER
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Di
Program Studi Teknik Mesin
Oleh: Veri Tri Sutrisno NIM : 065214029
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
TWO PIPE OUTPUT CENTRIFUGAL PUMP WITH VARIATION OF HEAD AND DIAMETER
FINAL ASSIGNMENT
Presented as a partial fulfillment to obtain the Sarjana Teknik degree
In Mechanical Engineering study program
by
Veri Tri Sutrisno Student Number : 065214029
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini,
saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta: Nama : Veri Tri Sutrisno
Nim : 065214029
POMPA SENTRIFUGAL 2 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD DAN DIAMETER
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). 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 royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 20 Mei 2010
vii ABSTRAK
Masyarakat di sebagian pantai utara Pulau Jawa sudah cukup lama memanfaatkan energi angin. Energi angin ini dimanfaatkan oleh petani garam untuk memompa air laut ke ladang garam. Kincir angin yang bentuknya sederhana menggerakkan pompa torak. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan alternatif jenis pompa yang lebih sederhana dan diharapkan lebih mudah dalam pembuatannya.
Dalam penelitian ini dibuat pompa sentrifugal sederhana dengan 2 pipa output. Pompa sentrifugal ini hanya tersusun dari pipa aluminium dengan menggunakan 1 pipa input dengan ukuran diameter 32 mm dan keluaran menggunakan 2 pipa output dengan ukuran diameter 7 mm yang dibentuk huruf Y (ketapel). Bentuk pipa ini diputar dengan sumbu putarnya adalah bagian pipa vertikal. Pada saat berputar, air akan keluar dari ujung pipa bagian atas karena adanya gaya sentrifugal. Air masuk melalui bagian bawah pipa vertikal. Variasi yang dilakukan adalah : diameter pompa (75 cm dan 80 cm), head pompa (0,8; 0,9; 1,0; 1,1 dan 1,2 meter) dan putaran motor penggerak.
Berdasarkan data diperoleh dan perhitungan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan :
1. Debit maksimal adalah 12,89 liter/menit pada head 0,8 meter dan putaran 181 rpm.
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan lancar dan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini adalah salah satu syarat untuk mencapai derajat sarjana S1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Sekarang telah memasuki era globalisasi sehingga banyak tenaga kerja yang terampil dan berkualitas dibutuhkan oleh perusahaan-perusahaan. Oleh sebab itu, program studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta telah mempersiapkan mahasiswa dengan melatih keterampilan melalui Tugas Akhir ini sebagai bekal masuk dalam dunia kerja. Penulis mengharapkan hasil yang maksimal dari Tugas Akhir yang dilaksanakan selama kurang lebih 1 semester di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan, Maguwoharjo Yogyakarta.
Penulis telah membuat laporan hasil dari Tugas Akhir yang telah diadakan dan dilaksanakan di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan, Maguwoharjo Yogyakarta. Dalam laporan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
2. Ir. YB Lukiyanto, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
3. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas bimbingan dan fasilitas yang diberikan. 4. Orang tua yang memberi dukungan baik material maupun spiritual dalam
menyelesaikan Tugas Akhir.
ix
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak kesalahan-kesalahan yang disengaja atau tidak disengaja sehingga masih jauh dari harapan dan kesempurnaan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para dosen dan pembaca agar laporan ini berguna bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Terima kasih.
Yogyakarta, 20 Mei 2010
x DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...i
TITLE PAGE ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
PERNYATAAN PUBLIKSI ... vi
ABSTRAK ... vii
1.2 Perumusan Masalah……….………...2
1.3 Tujuan Penelitian………....3
1.4 Batasan Masalah……….…3
1.5 Manfaat Penelitian………..3
BAB II DASAR TEORI………..……....4
2.1 Hukum Kekekalan Energi………...………...4
2.2 Gaya Sentrifugal………6
2.3 Persamaan – Persamaan yang Digunakan……….7
2.4 Tinjauan Pustaka………..11
BAB III METODOLOGI PENELITIAN………..….12
3.1 Skema Alat………...12
3.2 Cara kerja alat……….………..…..13
xi
3.4 Peralatan Penelitian………....13
3.5 Variabel yang diukur………..18
3.6 Analisa Data………...19
3.7 Jalannya Penelitian………...19
BAB IV DATA dan PEMBAHASAN………..21
4.1 Data Penelitian………...21
4.2 Perhitungan Data Percobaan………..23
4.3 Penghitungan Analisa Data Percobaan……….….27
BAB V KESIMPULAN………..37
5.1 Kesimpulan……….…...37
5.2 Saran……….……….37
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arah aliran dan gaya pada pompa sentrifugal...5
Gambar 2.2 Gaya sentrifugal...6
Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal...7
Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal...8
Gambar 3.1 Skema alat...12
Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output...13
Gambar 3.3 Bosch dengan 4 pipa output...14
Gambar 3.4 Motor listrik...15
Gambar 3.5 Tempat penampungan...15
Gambar 3.6 Adaptor...16
Gambar 3.7 Digital Light Tachometer...17
Gambar 3.8 Gelas ukur...17
Gambar 3.9 Timbangan massa...18
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan spesifik pada pompa sentrifugal diameter 75 ...27
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 75 cm...28
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Q’ dan kecepatan pada mulut isap pada pompa sentrifugal diameter 75 cm...29
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal diameter 75 cm...29
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada pompa sentrifugal diameter 80 cm...……30
Gambar 4.6 Grafik hubungan debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 80 cm...31
xiii
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal diameter 80 cm...32 Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada variasi
diameter antar pipa output...33 Gambar 4.10 Grafik hubungan antara debit dan head pada variasi diameter antar pipa
output...34 Gambar 4.11 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air masuk pada
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data pada head 0,8 meter……….…………...21
Tabel 4.2 Data pada head 0,9 meter……….…...21
Tabel 4.3 Data pada head 1 meter………...21
Tabel 4.4 Data pada head 1,1 meter………....22
Tabel 4.5 Data pada head 1,2 meter………...22
Tabel 4.6 Data pada head 0,8 meter………....22
Tabel 4.7 Data pada head 0,9 meter………....22
Tabel 4.8 Data pada head 1 meter………...22
Tabel 4.9 Data pada head 1,1 meter………....23
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian listrik
untuk mempompa air telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan
efisiensi pompa dan mencari sumber energi alternatif untuk mempompa air.
Sebagai Negara khatulistiwa, Indonesia mempunyai energi angin yang
cukup dengan kecepatan rata-rata 3,5 – 5 m/s.
Cara pemanfaatan energi angin untuk memompa air adalah dengan
menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversikan energi angin yang
datang menjadi energi mekanik. Penggunaan pompa ini juga sejalan dengan
target pengurangan emisi karbondioksida di atmosfer (berdasarkan protocol
KYOTO).
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.
Memompa air dengan pompa pipa hanya dapat dilakukan bila
ketinggian air kurang dari 2,5 meter, sehingga tidak dapat digunakan untuk
memompa air sumur dengan kedalaman 10 meter. Kelemahan lain dari
2
yang cukup untuk memutar kincir angin. Pompa sentrifugal dapat digunakan
di pinggir pantai di mana angin bertiup cukup kencang.
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 merupakan cara mengatasi kendala teknologi pembuatan
pompa sentrifugal. 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.
1.2 Perumusan Masalah
Untuk memompa air hingga ketinggian 1,2 meter menggunakan
pompa sentrifugal, dibutuhkan pipa-pipa yang terbuat dari alumunium. Pipa
input yang akan digunakan sebagai pipa air masuk, menggunakan pipa
bervariasi. Dari penjelasan di atas peneliti menemukan beberapa
3
1. Membandingkan lebih efektif menggunakan diameter pompa pipa output
yang lebih kecil dengan diameter pipa output yang lebih besar.
2. Menganalisa kesamaan karakteristik pompa sentrifugal pada penelitian
ini dengan pompa sentrifugal pada umumnya.
1.3 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :
1. Mengetahui efisiensi dan membuat pompa sentrifugal dengan variasi
diameter antar pipa output.
2. Mengetahui karakteristik pompa sentrifugal dengan jumlah pipa output
2 buah.
1.4 Batasan Masalah
Pada penelitian ini, terdapat beberapa batasan masalah, antara lain :
1. Rugi-rugi gesekan yang terjadi di dalam pompa sentrifugal diabaikan.
2. 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
4
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 (White, Frank M.,1979, p.162)
5
Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugal Vn2
Vn1 Vt2
Vt1 r1
r2
Perm ukaan air bak
1
2 2
6
2.2 Gaya Sentrifugal
Gambar 2.2 Gaya sentrifugal
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 :
= ∙
= ∙
=
∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙( 2.2)
Dengan :
m = massa benda
7
r = jari-jari
2.2 Persamaan – Persamaan Yang Bekerja Pada Pompa
• Debit air yang dihasilkan pompa :
Dengan menggunakan metode bucket, 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 dapat dihitung dengan persamaan 2.3 (Giles R.
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
F
1
8
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 dibutuhkan poros
Pada poros, bekerja daya. Daya yang dibutuhkan poros akan
diberikan kepada pompa sentrifugal, dan digunakan untuk menghitung
efisiensi pompa sentrifugal. Daya yang dibutuhkan poros ditentukan
oleh persamaan di bawah ini. (Cengel,2006:66)
9
̇ = jumlah putaran poros dalam selang waktu tertentu ( rpm )
T = torsi pada pompa ( Nm )
• Daya yang dihasilkan pompa :
Daya yang dihasilkan pompa adalah daya yang bisa digunakan dan
dipindahkan ke fluida. (Dietzel.F,1980:242). Daya yang dihasilkan
pompa digunakan untuk menghitung besar efisiensi pompa sentrifugal.
= ∙ ∙ ∙ ………(2.7)
Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya yang dibutuhkan
pompa dengan daya yang dihasilkan poros.
=
∙100%………(2.8)
10
Perhitungan kecepatan spesifik digunakan untuk membuat grafik antara
kecepatan spesifik dan head. Grafik yang dibuat akan dibandingkan
dengan grafik pompa sentrifugal pada umumnya. Kecepatan spesifik
dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini.(Dietzel,1992:248)
= , ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙( 2.9)
Dengan :
n = putaran poros ( rpm )
Q = debit pompa ( l/m )
H = tinggi kenaikan pompa ( m )
• Menghitung kecepatan air masuk
Debit air masuk dihitung untuk membuat grafik antara debit air masuk
dan kecepatan air masuk. Grafik yang terbentuk digunakan untuk
menganalisa apakah terjadi kavitasi atau tidak.
= 1,05 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙( 2.10)
Nilai 1,05 adalah nilai rugi-rugi maksimal yang terjadi di dalam pompa.
Kecepatan air masuk dihitung dengan persamaan berikut
11
2.3 Tinjauan Pustaka
Penelitian yang dilakukan untuk membandingkan dari hasil penelitian
yang dilakukan oleh Pius Wiwit Prastyono. Pompa pipa yang diteliti oleh
Pius Wiwit Prastyono mempunyai debit terbesar 0,000327 m3/s yang
tercapai pada diameter pipa output 11 mm dan head 75 cm. Pompa pipa
tersebut menghasilkan efisiensi tertinggi sebesar 28,41 % pada kondisi
12
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Skema Alat
Pompa sentrifugal pada penelitian ini mempunyai 2 komponen utama:
1. Pipa input
2. Pipa output
Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 3.1. Skema Alat
Keterangan Gambar: 1. Pipa output
2. Pipa input
1
13
3.2 Cara kerja alat
Pompa sentrifugal adalah bekerja berdasarkan gaya sentrifugal. Gaya
sentrifugal yang bekerja pada pipa output akan menyebabkan air naik ke
atas.
3.3 Variabel yang divariasikan
Variabel yang divariasikan meliputi variasi head yaitu 0,8 meter, 0,9
meter, 1 meter, 1,1 meter, dan 1,2 meter dan variasi diameter antar pipa
output yaitu 80 cm dan 75 cm.
3.4 Peralatan Penelitian
3.4.1 Pompa sentrifugal kecepatan rendah
1. Pipa output
Merupakan tempat air keluar, memiliki diameter ¼ inchi dan
jari-jari antar pipa output 80 cm. Pipa output memiliki diameter luar D0
= 8,4 mm dan memiliki diameter dalam D1 = 7 mm.
14
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 pipa input dengan pipa output.
Gambar 3.3 Bosch dengan 4 pipa output
4. Motor Listrik
Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik tipe
GMX-8MC013A, membutuhkan tegangan DC 28 V dan dapat
menghasilkan putaran 175 rpm. Digunakan untuk menggerakkan
15
Gambar 3.4 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 yang dihasilkan pompa sentrifugal.
16
3.4.2 Alat-alat
1. Adaptor
Adalah alat yang digunakan untuk merubah arus AC menjadi arus
DC. Memiliki tegangan 12 Volt dan 24 Volt. Adaptor yang
digunakan adalah Telwin tipe Leader 400. Pada penilitian tegangan
yang digunakan adalah 24 Volt.
Gambar 3.6 Adaptor
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 –
17
Gambar 3.7 Digital Light Tachometer
3. Stopwatch
Digunakan untuk menghitung selang waktu pengambilan data.
4. Gelas Ukur
Digunakan untuk menghitung volume air yang dihasilkan pompa
pada selang waktu tertentu. Gelas ukur mempunyai kapasitas 1
liter.
Gambar 3.8 Gelas ukur
5. Ember
18
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 terukur digunakan untuk
menghitung torsi.
Gambar 3.9 Timbangan massa
3.5 Variabel yang Diukur
Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah :
1. Volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal
2. Massa yang bekerja pada motor listrik
3. Putaran poros
Pengukuran volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal
19
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 sentrifugal dengan menggunakan jumlah pipa output 4
buah, dan diameter antar pipa output 80 cm.
b. Menyeting pompa pipa pada head 1,2 meter.
c. Memancing pompa sentrifugal dengan cara mengisi pipa output dengan air
hingga penuh.
d. Menghidupkan motor listrik.
e. Menyeting timbangan gaya sedemikian hingga tegak lurus dengan motor
listrik.
f. Setelah putaran motor steady stade (stabil), mengukur volume air yang keluar
dari pompa dalam selang waktu 1 menit.
20
h. Membaca besar putaran pada poros penggerak pompa sentrifugal.
i. Mengulangi langkah b sampai f dengan head 1,1 meter, 1 meter, 0,9 meter, 0,8
meter.
j. Mengganti pipa output dengan variasi diameter 75 cm
k. Mengulangi langkah b s.d. i
l. Menghitung debit air yang dihasilkan
m. Menghitung torsi yang dihasilkan motor
n. Menghitung daya input yang dibutuhkan pompa pipa
o. Menghitung daya output yang dibutuhkan pompa pipa
21
BAB IV
DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data
Didapat data-data pengukuran seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.15
23
Tabel 4.10 Data pada head 1,2 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
4.2 Perhitungan Data Percobaan
Sebagai contoh perhitungan data, digunakan perhitungan data tabel 4.1.
4.2.1 Menghitung debit air yang dihasilkan pompa
Besarnya debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan
persamaan 2.3
4.2.2 Menghitung besar torsi yang dihasilkan
Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4
24
= 300 ∙0,1 ∙ 1
1000 ∙9,806
= 0,2942
4.2.3 Menghitung daya yang dibutuhkan poros
Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya yang dibutuhkan poros
= 2∙ ∙ ̇ ∙
4.2.4 Menghitung daya yang dihasilkan pompa
Daya yang dihasilkan pompa dihitung dengan persamaan 2.7
= ∙ ∙ ∙
= 1000 ∙9,806 ∙0,8 ∙0,00019
= 1,49
4.2.5 Menghitung besar efisiensi
Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.8
=
4.2.6 Menghitung kecepatan spesifik
25
4.2.7 Menghitung debit air masuk
Debit air masuk dapat dihitung dengan persamaan 2.10
= 1,05∙
= 1,05∙0,00019
= 0,00020
= 11,94
4.2.8 Menghitung kecepatan air masuk
Kecepatan air masuk dapat dihitung dengan persamaan 2.11
= ∙
26
Tabel 4.11 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal diameter 75 cm dengan 2 buah pipa output
Head Q T Pin Pout η n nq Q' c0
(m) (l/m) (Nm) (W) (W) (%) (rpm) (rpm) (l/m) (m/s)
0,8 11,37 0,29 5,27 1,49 28,23 171 681,65 11,94 411,67
0,9 11,08 0,39 6,90 1,63 23,63 168 605,20 11,63 401,17
1,0 10,30 0,49 8,62 1,68 19,53 168 539,17 10,82 372,93
1,1 9,96 0,49 8,98 1,79 19,94 175 514,19 10,46 360,62
1,2 9,64 0,88 16,44 1,89 11,50 178 482,03 10,12 349,03
Tabel 4.12 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal diameter 80 cm dengan 2 buah pipa output
Head Q T Pin Pout η n nq Q' c0
(m) (l/m) (Nm) (W) (W) (%) (rpm) (rpm) (l/m) (m/s)
0,8 12,89 1,86 35,30 1,69 4,77 181 768,22 13,53 466,71
0,9 12,28 1,96 36,54 1,81 4,94 178 675,05 12,89 444,62
1,0 12,11 1,77 33,99 1,98 5,82 184 640,31 12,72 438,47
1,1 11,78 1,86 35,69 2,12 5,93 183 584,76 12,37 426,52
27
4.3 Analisa Data Percobaan
Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik
4.3.1 Grafik pompa sentrifugal diameter 75 cm
Gambar 1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar spesifik pada pompa sentrifugal diameter 75 cm
Pada grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar
spesifik didapat bahwa untuk kecepatan spesifik yang makin tinggi,
efisiensi akan bertambah besar dan mencapai efisiensi maksimum. Bila
dibandingkan dengan pompa sentrifugal putaran tinggi,maka bentuk
grafik di atas sesuai dengan grafik efisiensi efektif untuk 1 tingkat
pompa sentrifugal, 1 aliran aksial, dan pompa sentrifugal setengah
aksial (Dietzel,1992:243)
460.00 510.00 560.00 610.00 660.00
28
Gambar 2 Grafik hubungan antara debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 75 cm
Pada grafik hubungan antara head dan debit didapatkan bahwa
untuk head debit akan semakin besar untuk head yang semakin rendah.
Bentuk grafik tersebut sesuai dengan bentuk grafik pada daerah
penggunaan pompa radial 1 sampai 14 tingkat (Dietzel,1992:253).
Pompa sentrifugal diameter 75 cm juga termasuk karakteristik
pompa sentrifugal yang stabil (Dietzel, 1992:317).
Menganalisa daerah kerja debit dan head, maka pompa
sentrifugal diameter 75 cm tidak termasuk dalam daerah kerja
konstruksi pompa sentrifugal (Pompa aksial, pompa saluran roda,
pompa radial bertingkat satu, pompa radial bertingkat banyak, pompa
diagonal) (Dietzel,1992:282)
9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50 12.00
29
Gambar 3 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan pada mulut isap pada pompa sentrifugal diameter 75 cm
Dari grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air
masuk didapatkan bahwa besar kecepatan air masuk berbanding lurus
dengan kecepatan air masuk. Bentuk grafik sesuai dengan harga-harga
informatif untuk kecepatan pada mulut isap yang diijinkan
(Dietzel,1992:261)
340.00 360.00 380.00 400.00 420.00
D
9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50 12.00
30
Gambar 4 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal diameter 75 cm
Dari grafik hubungan antara debit dan daya output didapat
bahwa bentuk grafik sesuai dengan perubahan karakteristik dari pompa
propeller akibat dari pengaturan posisi sudu jalan pada kecepatan putar
kerja yang konstan (Dietzel,1992:326)
Melihat bentuk grafik di atas, maka pompa sentrifugal diameter 75 cm
tidak termasuk pompa radial, pompa setengah aksial, dan pompa radial
(Dietzel 1992:314)
4.3.2 Grafik pompa sentrifugal diameter 80 cm
Gambar 5 Grafik hubungan antara kecepatan putar spesifik dan efisiensi pada pompa sentrifugal diameter 80 cm
Dari grafik hubungan antara kecepatan putar spesifik dan
efisiensi didapatkan bahwa untuk kecepatan spesifik yang makin tinggi,
efisiensi akan menurun. Bentuk grafik ini tidak sesuai dengan efisiensi
0.00
500.00 550.00 600.00 650.00 700.00 750.00 800.00
31
efektif untuk pompa 1 tingkat, 1 aliran aksial, dan pompa sentrifugal
setengah aksial (Dietzel,1992:243)
Gambar 6 Grafik hubungan debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 80 cm
Dari grafik hubungan antara debit dan head didapat bahwa debit
akan semakin besar untuk head yang semakin rendah. Bentuk grafik di
atas termasuk karakteristik pompa sentrifugal yang stabil (Dietzel,
1992:317)
11.00 11.50 12.00 12.50 13.00
32
Gambar 7 Grafik hubungan debit air masuk dan kecepatan pada mulut isap pada pompa sentrifugal diameter 80 cm
Pada grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air
masuk didapatkan bahwa bentuk grafik sesuai dengan harga-harga
informatif untuk kecepatan pada mulut yang diijinkan
(Dietzel,1992:261)
Gambar 8 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal diameter 80 cm
11.50
400.00 420.00 440.00 460.00 480.00
D
10.50 11.00 11.50 12.00 12.50 13.00 13.50
33
Pada grafik hubungan antara debit dan daya output didapat
bahwa untuk debit yang semakin besar, maka daya yang dibutuhkan
pompa sentrifugal akan semakin kecil. Bentuk grafik di atas sesuai
dengan perubahan karakteristik pompa propeller (Dietzel,1992:326)
4.3.3 Grafik gabungan pompa sentrifugal diameter 75 cm dan diameter 80 cm
Gambar 9 Grafik hubungan antara kecepatan putar spesifik dan efisiensi pada variasi diameter antar pipa output
Dari grafik hubungan antara kecepatan putar spesifik dan
efisiensi terlihat bahwa untuk daerah kerja kecepatan putar spesifik
yang sama, ternyata pompa sentrifugal diameter 75 cm memiliki
efisiensi yang lebih tinggi daripada diameter 80 cm. Hal ini dapat
disebabkan karena untuk diameter antar pipa output yang semakin kecil,
debit yang dihasilkan akan semakin rendah. Pompa sentrifugal dengan
diameter yang lebih besar menghasilkan torsi yang lebih besar. Daya
450.00 550.00 650.00 750.00 850.00
34
output yang dibutuhkan semakin besar akan membuat efisiensi semakin
turun.
Gambar 10 Grafik hubungan antara debit dan head pada variasi diameter antar pipa output
Dari grafik hubungan antara debit dan head didapatkan bahwa
pompa sentrifugal dengan diameter antar pipa output yang semakin
besar akan menghasilkan debit yang lebih besar untuk daerah kerja head
yang sama. Gaya sentrifugal akan semakin besar untuk diameter yang
9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00
35
Gambar 11 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air masuk pada variasi diameter antar pipa output
Debit air masuk pada pompa sentrifugal berbanding lurus
dengan kecepatan air masuk. Pompa sentrifugal dengan diameter yang
lebih besar mempunyai debit air masuk yang semakin besar. Dengan
persamaan kontinuitas, untuk debit air masuk yang lebih besar akan
menghasilkan debit output yang semakin besar. Besar kecepatan air
masuk tidak boleh melebihi harga yang sudah ditentukan untuk
menghindari terjadinya kavitasi. Dari grafik didapat bahwa kecepatan
air masuk belum melebihi harga yang sudah ditentukan.
9.00
250.00 300.00 350.00 400.00 450.00 500.00
36
Gambar 12 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada variasi head dan diameter antar pipa output
Daya output yang dihasilkan akan semakin besar untuk debit
yang semakin kecil Debit yang semakin kecil dihasilkan pada head
yang semakin besar. Dengan head yang semakin besar dan debit yang
semakin kecil, maka daya output akan menjadi semakin besar.
0.00
9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00
37
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah :
1. Diameter antar pipa output yang lebih kecil mempunyai efisiensi yang
lebih baik daripada antar pipa output yang lebih besar.
2. Karakteristik pompa sentrifugal dalam penelitian ini :
• Pompa sentrifugal dengan diameter 75 cm memiliki karakteristik
yang sesuai dengan pompa sentrifugal 1 tingkat mendapatkan
efisiensi maksimal 28,23% dan debit maksimal 11,37 liter/menit.
• Pompa sentrifugal dengan diameter 80 cm memiliki karakteristik
yang sama dengan pompa propeller mendapatkan efisiensi
maksimal 7,83% dan debit maksimal 12,89 liter/menit.
• Pompa sentrifugal dalam penelitian ini termasuk pompa yang
mengalami penurunan head yang sama (stabil).
5.2 Saran
Berdasarkan dari analisa data dan kesimpulan, saran yang dapat diajukan
adalah sebagai berikut:
1. Mencari alternatif lain dalam hal menyambung antara pipa input dan
38
2. Membuat tempat penampungan air yang lebih baik untuk
meminimalisir rugi-rugi yang terjadi akibat air terbuang dari tempat
39
DAFTAR PUSTAKA
Dietzel, F., Turbin, Pompa, dan Kompresor, cetakan ke-4, Penerbit Erlangga,
Jakarta, 1993
Halliday dan Resnick, Fisika jilid 1, cetakan 2, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1985 Giles, R.V., Mekanika Fluida dan Hidraulika, edisi 2, Penerbit Erlangga, Jakarta Pusat, 1986
