LAPORAN PRAKTIKUM POMPA SENTRIFUGAL LABO

(1)

40

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA

TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

BAB II

PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL

2.1 Pendahuluan

2.1.1 Tinjauan Umum

Pompa mempunyai peranan penting dan dapat dijumpai hampir di setiap

industri, baik industri kecil maupun industri besar. Pompa merupakan mesin konversi

energi yang mengubah bentuk energi mekanik poros menjadi energi spesifik (head)

fluida yang memiliki wujud air. Energi mekanik pompa yang menunjukkan

kemampuan dari suatu pompa mengangkat fluida untuk mencapai ketinggian tertentu

adalah berupa head pompa, ditunjukkan oleh besarnya perbedaan antara energi fluida di

sisi isap dengan energi fluida di sisi tekan. Energi fluida merupakan jumlah dari energi

tekanan,energi kinetik dan energi karena elevasi (ketinggian).

Spesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida yang dapat dialirkan

persatuan waktu dan

head (tinggi energi angkat). Pada umumnya pompa dapat

digunakan untuk bermacam-macam keperluan, untuk menaikkan fluida ke sebuah

reservoir, untuk pengairan, irigasi, dan sebagainya.

Dalam pelaksanaan operasinya pompa dapat bekerja secara tunggal, seri, dan

paralel. Jenis operasi yang digunakan harus sesuai dengan tujuan dan kebutuhan

penggunaan instalasi pompa. Karakteristik pompa harus terlebih dahulu diketahui agar

didapatkan sistem yang optimal.

2.1.2 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari pengujian pompa sentrifugal ini adalah untuk mendapatkan

kurva karakteristik dari :

a.

Kapasitas terhadap head dan efisiensi

b.

Kapasitas terhadap daya

c.

Kapasitas terhadap torsi

2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Dasar Teori Pompa

(2)

41 Fluida didefinisikan sebagai zat atau substansi yang akan mengalami deformasi

secara berkesinambungan apabila terkena gaya geser (gaya tangensial) sekecil apapun.

Berdasarkan mampu mampatnya fluida dibagi menjadi 2 yaitu

compressible fluid dan

incompressible fluid. Berdasarkan sifat alirannya fluida dibagi menjadi 3 yaitu aliran

laminer, transisi dan turbulen. Berdasarkan hubungan antara laju deformasi dan

tegangan gesernya fluida dibagi menjadi 2 yaitu

newtonian fluid

dan

non-newtonian

fluid. Berdasarkan gaya yang bekerja pada fluida dan gerakannya, fluida dibagi 2 yaitu

fluida statis dan dinamis.

Debit / kapasitas merupakan volum fluida yang dapat dialirkan per satuan

waktu. Pengukuran dari kapasitas dilakukan dengan menggunakan venturimeter,

orifice, pitot tube dan lain-lain. Satuan dari kapasitas (Q) adalah m

3

/s, liter/s, atau ft

3

/s.

Head didefinisikan sebagai energi per satuan berat fluida. Satuan dari

head (H)

adalah meter atau feet fluida. Di dalam pompa,

head diukur dengan cara menghitung

beda tekanan total antara pipa isap dan pipa tekan, bila pengukuran dilakukan pada

ketinggian yang sama. Menurut persamaan Bernoulli, terdapat tiga macam

head dari

sistem instalasi aliran, yaitu head kecepatan, head potensial dan head tekanan.

a.

Head tekanan adalah perbedaan

head yang disebabkan perbedaan tekanan statis

(head tekanan) fluida pada sisi tekan dan sisi isap. Head tekanan dituliskan dengan

rumus sebagai berikut:

(18)

Keterangan :

: Head tekanan (m)

: Head tekanan fluida pada sisi tekan (m)

: Head tekanan fluida pada sisi isap (m)

b.

Head

kecepatan adalah perbedaan antara

head kecepatan zat cair pada sisi tekan

dengan

head kecepatan zat cair pada sisi isap.

Head kecepatan dituliskan dengan

rumus sebagai berikut:

(19)

Keterangan :

(3)

42 : Head kecepatan zat cair pada sisi tekan (m)

: Head kecepatan zat cair pada sisi isap (m)

c.

Head potensial / elevasi adalah perbedaan ketinggian antara fluida pada sisi tekan

dengan ketinggian fluida pada sisi isap. Head elevasi dapat dinyatakan dengan

rumus sebagai berikut:

(20)

Keterangan :

Z : Head statis total (m)

: Head statis pada sisi tekan (m)

: Head statis pada sisi isap (m)

2.2.1.2 Pengertian Pompa

Pompa adalah jenis mesin fluida yang berfungsi untuk memindahkan fluida

melalui pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut,

pompa mengubah energi mekanik poros yang menggerakkan sudu-sudu pompa mejadi

energi kinetik dan tekanan pada fluida.

Spesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida yang dapat dialirkan per

satuan waktu (kapasitas) dan energi angkat (head) dari pompa.

a.

Kapasitas (Q)

Merupakan volum fluida yang dapat dialirkan persatuan waktu. Dalam

pengujian ini pengukuran dari kapasitas dilakukan dengan menggunakan

venturimeter. Satuan dari kapasitas (Q) adalah m

3

/s, liter/s, atau ft

3

/s.

b.

Putaran (n)

Yang dimaksud dengan putaran disini adalah putaran poros (impeler)

pompa, dinyatakan dalam satuan rpm. Putaran diukur dengan menggunakan

tachometer.

c.

Torsi (T)

Torsi didapatkan dari pengukuran gaya dengan menggunakan dinamometer,

kemudian hasilnya dikalikan dengan lengan pengukur momen (L). Satuan dari torsi

adalah Nm.

(4)

43 Daya dibagi menjadi dua macam, yaitu daya poros yang merupakan daya

dari motor listrik, serta daya air yang dihasilkan oleh pompa. Satuan daya adalah

Watt.

e.

Efisiensi (

)

Merupakan perbandingan antara daya air yang dihasilkan dari pompa,

dengan daya poros dari motor listrik.

2.2.1.3 Pengertian Kavitasi

Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena

tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Sehingga fluida dapat

menguap ketika tekanannya cukup rendah pada temperatur fluida tersebut. Dalam hal

ini temperatur fluida lebih besar dari temperatur jenuhnya.

Mekanisme dari kavitasi ini adalah berawal dari kecepatan air yang tinggi

sehingga tekanannya rendah dan menyebabkan titik didihnya menurun. Karena fluida

mencapai titik didihnya maka menguap dan timbul gelembung-gelembung yang pada

kecepatan tinggi akan menabrak bagian sudu.

Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap zat

cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam pompa maupun

di dalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan yang berkecepatan tinggi di

dalam aliran, sangat rawan terhadap terjadinya kavitasi. Pada pompa misalnya, bagian

yang mudah mengalami kavitasi adalah sisi isapnya. Kavitasi akan timbul jika tekanan

isapnya terlalu rendah. Kavitasi di dalam pompa dapat mengakibatkan:

a.

Suara yang berisik dan getaran dari pompa.

b.

Performasi pompa akan menurun secara tiba-tiba, sehingga pompa tidak dapat

bekerja dengan baik.

c.

Jika pompa dijalankan dalam keadaan kavitasi secara terus menerus dalam jangka

lama, maka permukaan dinding akan termakan sehingga menjadi berlubang-lubang.

Peristiwa ini disebut erosi kavitasi, sebagai akibat dari tumbukan gelembung uap

yang pecah pada dinding secara terus menerus.

(5)

44 a.

Tekanan gas diperbesar di dalam pipa-pipa dimana fluida yang mengalir

dipompakan.

b.

Sebuah pompa booster dipasang pada ujung pipa isap.

c.

Sebuah axial wheel atau

helical wheel dipasang tepat di depan impeler pada poros

yang sama. Hal ini dimaksudkan untuk membuat pusaran (whirl) terhadap aliran.

Cara ini merupakan pilihan yang paling baik. Akan tetapi, apabila kecepatan

putaran (n) dan debitnya (Q) sama dengan kecepatan putaran dan debit dari impeler,

maka kavitasi justru akan terjadi pada runner pembantu itu sendiri. Oleh karena itu,

dalam pemasangan

runner pembantu ini diperlukan pertimbangan yang

sungguh-sungguh sebelum pemasangannya.

Macam - macam tipe kavitasi pada pompa sentrifugal berdasarkan penyebabnya

yaitu:

1. Suction cavitation (kavitasi pada suction)

Kavitasi jenis ini terjadi akibat kekurangan NPSH

A

(NPSH aktual). Aturan

umumnya adalah NPSH

A

minimal harus sama atau lebih besar dari NPSH

R

(NPSH

yang dibutuhkan) untuk menghindari

suction cavitation. Perbedaan yang besar

antara NPSH

A

dengan NPSH

R

dapat menyebabkan resiko kerusakan pada pompa

terutama pada air yang relatif dingin (kurang dari 150 ºF).

2. Recirculation Cavitation

Recirculation Cavitation diakibatkan oleh laju aliran (flow rate) yang rendah

pada pompa. Ada dua tipe dari

recirculation cavitation yaitu

suction side dan

discharge side dimana bisa terjadi pada saat yang bersamaan ataupun terpisah.

Keduanya terjadi akibat fenomena yang sama yaitu aliran balik pada jarak yang

berdekatan satu sama lain.

2.2.1.4 Pengertian NPSH

Net Positive Suction Head (NPSH) adalah tekanan awal bernilai positif yang

(6)

45 macam tekanan yang memegang peranan. Pertama, tekanan yang ditentukan oleh

kondisi lingkungan dimana pompa dipasang. Kedua, tekanan yang ditentukan oleh

keadaan aliran di dalam pompa.

Oleh karena itu, didefinisikan suatu tekanan kavitasi atau jika dinyatakan dalam

satuan

Head disebut dengan Net Positive Suction

Head (NPSH). Jadi, NPSH dapat

dinyatakan sebagai ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi.

Gambar 2.1 NPSH bila tekanan atmosfer bekerja pada permukan air yang dihisap.

Sumber: Sularso (2000:44)

a.

NPSH yang Tersedia

Merupakan head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa (ekuivalen

dengan tekanan absolut pada sisi isap pompa), dikurangi dengan tekanan uap jenuh

zat cair di tempat tersebut. Pada pompa yang mengisap zat cair dari tempat terbuka

dengan tekanan atmosfer pada permukaan zat cair seperti diperlihatkan pada

gambar 2.1, maka besarnya NPSH yang tersedia adalah:

(21)

Keterangan:

= NPSH yang tersedia (m)

= Tekanan atmosfer (N/m

2

)

= Tekanan uap jenuh (N/m

2

)

(7)

46 =Head losses (m)

dengan h

s

bertanda positif (+) jika pompa terletak di atas permukaan zat cair yang

dihisap dan negatif (-) jika pompa terletak di bawah permukaan zat cair yang

dihisap.

Dari persamaan tersebut, dapat dilihat bahwa NPSH yang tersedia

merupakan tekanan absolut yang masih tersisa pada sisi isap pompa setelah

dikurangi tekanan uap. Besarnya tergantung pada kondisi luar pompa dimana

pompa tersebut dipasang.

Gambar 2.2 NPSH bila tekanan uap bekerja di dalam tangki air hisap yang tertutup.

Sumber: Sularso (2000:44)

Jika zat cair dihisap dari tangki tertutup seperti pada gambar 2.2, maka P

a

menyatakan tekanan absolut yang bekerja pada permukaan zat cair di dalam tangki

tertutup tersebut. Jika tekanan di atas permukan zat cair sama dengan tekanan uap

jenuhnya, maka P

a

= P

v

, sehingga :

(22)

Harga h

s

adalah negatif (-) karena permukaan zat cair dalam tangki lebih

tinggi daripada sisi isap pompa. Pemasangan pompa semacam ini diperlukan untuk

mendapatkan harga

atau NPSH yang positif (+).

b.

NPSH yang Diperlukan

(8)

47 daripada tekanan pada sisi isap pompa. Hal ini disebabkan kerugian

head di nosel

isap, kenaikan kecepatan aliran karena luas penampang yang menyempit, dan

kenaikan kecepatan aliran karena tebal sudu.

Jadi, agar tidak terjadi penguapan zat cair, maka tekanan pada lubang masuk

pompa dikurangi penurunan tekanan di dalam pompa, harus lebih tinggi daripada

tekanan uap zat cair. Head tekanan yang besarnya sama dengan penurunan tekanan

ini disebut NPSH yang diperlukan.Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami

kavitasi, maka harus dipenuhi persyaratan sebagai berikut :

NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan

Harga dari NPSH yang diperlukan, diperoleh dari pabrik pompa yang bersangkutan.

2.2.1.5 Klasifikasi Pompa

Menurut prinsip kerjanya, pompa diklasifikasikan menjadi dua macam, yaitu:

A. Positive Displacement Pump

Merupakan pompa yang menghasilkan kapasitas yang

intermittent, karena

fluida ditekan di dalam elemen-elemen pompa dengan volume tertentu. Ketika

fluida masuk, langsung dipindahkan ke sisi buang sehingga tidak ada kebocoran

(aliran balik) dari sisi buang ke sisi masuk. Kapasitas dari pompa ini kurang lebih

berbanding lurus dengan jumah putaran atau banyaknya gerak bolak-balik pada tiap

satuan waktu dari poros atau engkol yang menggerakkan. Pompa jenis ini

menghasilkan

head yang tinggi dengan kapasitas rendah. Pompa ini dibagi lagi

menjadi:

1. Reciprocating Pump

(pompa torak)

(9)

48 memompa cairan kental, dan untuk pompa air ketel pada PLTU. Skema pompa

torak ditunjukkan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Skema pompa torak.

Sumber: karrasik (2008)

2. Rotary Pump

Tekanan yang dihasilkan dari pompa ini adalah akibat gerak putar dari

elemen-elemennya atau gerak gabungan berputar. Bagian utama dari pompa

jenis ini adalah :



rumah pompa yang stasioner



rotor, yang di dalamnya terdapat elemen-elemen yang berputar dalam rumah

pompa

(10)

49 ini banyak dipakai untuk pompa pelumas dan pada

hydraulic power

transmission. Yang termasuk jenis pompa ini adalah:

a.

Gear Pump (Pompa Roda Gigi)

Prinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya dua buah roda gigi

berpasangan yang terletak dalam rumah pompa akan menghisap dan

menekan fluida yang dipompakan. Fluida yang mengisi ruang antar gigi

ditekan ke sisi buang. Akibat diisinya ruang antar sisi tersebut maka pompa

ini dapat beroperasi. Aplikasi dari pompa ini adalah pada sistem pelumasan,

karena pompa ini menghasilkan

head yang tinggi dan debit yang rendah.

Contoh pompa roda gigi terdapat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Pompa roda gigi.

Sumber: Edward (1996:26)

b.

Pompa Piston

(11)

50 Gambar 2.5 Skema pompa piston.

Sumber: Sutikno (1998:30)

B. Dynamic Pump

Merupakan pompa yang ruang kerjanya tidak berubah selama pompa

bekerja. Untuk merubah kenaikan tekanan, tidak harus mengubah volume aliran

fluida. Dalam pompa ini terjadi perubahan energi, dari energi mekanik menjadi

energi kinetik, kemudian menjadi energi potensial. Pompa ini memiliki elemen

utama sebuah rotor dengan suatu impeler yang berputar dengan kecepatan tinggi.

Yang termasuk di dalam jenis pompa ini adalah pompa aksial dan pompa

sentrifugal.

1. Pompa Aksial

Prinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya impeler akan menghisap

fluida yang dipompakan dan menekannya ke sisi tekan dalam arah aksial.

Pompa ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan head rendah dan kapasitas

tinggi, seperti pada sistem pengairan. Contoh pompa aksial terdapat pada

gambar 2.6.

(12)

51

2. Pompa Sentrifugal

Elemen pokok dari pompa ini adalah sebuah rotor dengan sudu-sudu

yang berputar pada kecepatan tinggi. Fluida yang masuk dipercepat oleh

impeler yang menaikkan tekanan maupun kecepatannya, dan melempar fluida

keluar melalui

volute

atau rumah siput. Pompa ini digunakan untuk memenuhi

kebutuhan head medium sampai tinggi dengan kapasitas aliran medium. Dalam

aplikasinya, pompa sentrifugal banyak digunakan untuk proses pengisian air

pada ketel dan pompa rumah tangga. Bagian-bagian dari pompa sentrifugal

adalah stuffling box, packing, shaft, shaft sleeve, vane, casing, eye of impeller,

impeller, casing wear ring dan discharge nozzle.

Gambar 2.7 Penampang memanjang pompa sentrifugal

Sumber: Dietzel (1980:244)

2.2.2 Pompa Sentrifugal dan Prinsip Kerjanya

2.2.2.1 Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal

(13)

52 Gambar 2.8 Bagian-bagian pompa sentrifugal

Sumber: Sularso (2000:75)

Impeler dipasang pada satu ujung poros dan pada ujung yang lain dipasang

kopling untuk meneruskan daya dari penggerak. Poros ditumpu oleh dua buah bantalan.

Sebuah paking atau perapat dipasang pada bagian rumah yang ditembus poros, untuk

mencegah air membocor keluar atau udara masuk dalam pompa.

a. Impeler

Merupakan bagian yang berputar dari pompa dan memberikan daya pada air,

sehingga air akan mendapatkan energi spesifik berupa kecepatan dan tekanan. Di

dalam rumah siput, kecepatan air secara berangsur-angsur diubah menjadi tekanan

statis. Jenis-jenis impeler ditunjukkan pada gambar 2.9. Jenis-jenis impeler yaitu:

• Impeler Tertutup

(14)

53

• Impeler Terbuka dan Semi Terbuka

Dengan kondisinya yang terbuka atau semi terbuka, maka kemungkinan

adanya sumbatan pun jauh berkurang. Hal ini memungkinkan adanya

pemeriksaan impeler dengan mudah. Namun, jenis impeler ini hanya dapat diatur

secara manual untuk mendapatkan setelan terbaik.

• Impeler Pompa Berpusar/Vortex

Pompa yang digunakan untuk memompa bahan-bahan yang lebih padat

ataupun berserabut dari fluida cair, impeler

vortex dapat menjadi pilihan yang

baik. Pompa jenis ini 50% kurang efisien dari rancangan konvensionalnya.

Gambar 2.9 Jenis impeler

Sumber: Anonymous 8 (2013)

b. Rumah Pompa

Desain rumah pompa ditunjukkan oleh gambar 2.10. Rumah pompa memiliki

beberapa fungsi, antara lain:

1. Berfungsi sebagai pengarah fluida yang dilemparkan impeler. Akibat gaya

sentrifugal yang menuju pompa tekan, sebagian energi kinetik fluida diubah

menjadi tekanan.

2. Menutup impeler pada penghisapan dan pengiriman pada ujung dan sehingga

berbentuk tangki tekanan.

(15)

54 Gambar 2.10 Desain rumah pompa

Sumber: Edward (1996:20)

c. Poros Pompa

Sebagai penerus putaran pengerak kepada impeler dan pompa. Poros pompa

dibedakan menjadi dua, yaitu :



Poros pompa datar atau horizontal



Poros pompa tegak atau vertikal

d. Cincin Penahan Keausan atau Cincin Perapat (Waring Ring)

Untuk mencegah keausan rumah pompa dan impeler pada sambungan yang

bergerak (running joint), maka dipasang cincin penahan keausan (waring ring) yang

disebut juga cincin rumah pompa atau cincin perapat.

e. Bantalan Poros

(16)

55 (a)

(c)

(b)

(d)

Gambar 2.11 Bantalan praktis untuk pompa (a) rol, (b) horizontal, (c) vertikal dan (d)

kingsbury

Sumber: Edward (1996:22)

f. Selongsong Poros

Berfungsi utuk mencegah kebocoran udara ke dalam pompa bila beroperasi

dengan tinggi isap (suction lift) dan untuk mendistribusikan cairan perapat secara

merata di sekeliling ruang cincin (anular space) antara lubang peti dan permukaan

selongsong poros. Selongsong poros disebut juga sangkar perapat atau cincin

lantern. Skema selongsong poros pompa ditunjukkan oleh gambar 2.12.

Gambar 2.12 Selongsong poros pompa

Sumber: Edward (1996:22)

(17)

56 g. Peti Gasket

Berfungsi untuk mencegah udara bocor ke dalam rumah pompa bila tekanan

di dalamnya berada di bawah tekanan atmosfer.

h. Perapat Poros (Perapat Mekanis)

Digunakan untuk mencegah kebocoran di sekeliling poros. Perapat poros ini

juga dipakai apabila peti gasket tidak dapat mencegah kebocoran secara maksimal.

Permukaan perapat tegak lurus terhadap poros pompa dan biasanya terdiri dari dua

bagian yang dihaluskan dan dilumasi. Perapat poros dibedakan menjadi dua, yaitu

jenis dalam dan jenis luar. Jenis luar dipakai apabila cairan yang dipompa berpasir

dan tidak diinginka adanya kebocoran pada peti gasket. Jenis dalam digunakan untuk

cairan yang mudah menguap. Skema perapat mekanis dapat dilihat pada gambar

2.13. Gambar 2.13 Perapat Mekanis

Sumber: Edward (1996:24)

2.2.2.2 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

(18)

57 menjadi energi tekanan di dalam rumah pompa. Besarnya tekanan yang timbul

tergantung pada besarnya kecepatan fluida.

2.2.3 Teori dan Persamaan yang Mendukung Percobaan

2.2.3.1 Persamaan Bernoulli

Syarat

–

syarat berlakunya persamaan Bernoulli adalah:



Aliran steady



Aliran incompressible



Aliran tanpa gesekan



Aliran menurut garis arus (sepanjang streamline)

Suatu aliran fluida incompresible yang memiliki tekanan (P), kecepatan (v), dan

beda ketinggian (z) mempunyai energi aliran fluida sebesar :



Persamaan energi :

(23)

(24)



Persamaan energi spesifik tiap satuan massa:

(25)



Persamaan energi spesifik tiap satuan berat (head):

(26)

Persamaan Bernoulli umumnya ditulis dalam bentuk :

g

tekanan P

1

, luas penampang A

1

, dan kecepatan v

1

. Perubahan bentuk energi akan terjadi

(19)

58 menjadi v

2

dan tekanan P

2

akan berkurang. Hal ini dapat terlihat jelas apabila letak pipa

dalam keadaan horizontal (z

1

=z

2

).

Jadi, persamaan Bernoulli dapat dinyatakan sebagai berikut:“pada tiap saat dan

tiap posisi yang ditinjau dari suatu aliran di dalam pipa tanpa gesekan yang tidak

bergerak akan mempunyai jumlah energi ketinggian tempat, tekanan, dan kecepatan

yang sama besarnya”.

2.2.3.2 Persamaan Kontinuitas

Disebut juga hukum kekekalan massa, bahwa laju perubahan massa fluida yang

terdapat dalam ruang yang ditinjau pada selang waktu dt harus sama dengan perbedaan

antara jumlah massa yang masuk dan laju massa yang keluar ke dan dari elemen fluida

yang ditinjau.

Pada fluida tak termampatkan, massa jenis fluida selalu sama di setiap titik yang

dilaluinya. Massa fluida yang mengalir dalam pipa dengan luas penampang A1

(diameter pipa besar) selama selang waktu tertentu:

(28)

(29)

(30)

(31)

̇

(32)

Mengingat bahwa dalam aliran tunak, massa fluida yang masuk sama dengan massa

fluida yang keluar, maka:

̇

(33)

(34)

(35)

Keterangan:

Luas penampang 1

Luas penampang2

Kecepatan aliran fluida pada penampang 1

Kecepatan aliran fluida pada penampang 2

(20)

59 2.2.3.3 Segitiga Kecepatan

Fluida mengalir kedalam pompa dikarenakan terhisap oleh impeler yang

berputar. Diasumsikan bahwa aliran fluida yang terjadi adalah aliran dua dimensi, dan

bahwa fluida mengikuti sudu-sudu impeler dengan tepat, maka kecepatan masuk dan

keluar untuk suatu impeler yang mempunyai sudu-sudu mengarah ke belakang

ditunjukkan pada gambar 2.14. u adalah kecepatan keliling suatu titik pada impeler, w

adalah kecepatan partikel fluida relatif terhadap impeler, dan c adalah kecepatan

absolut fluida (kecepatan relatif suatu titik pada impeler relatif terhadap frame yang

diam / tanah). c merupakan hasil penjumlahan secara vektor dari u dan w. Diagram

segitiga kecepatan masuk dan keluar impeler dapat dilihat pada gambar 2.14.

Gambar 2.14 Diagram segitiga kecepatan masuk dan keluar

Sumber: Church (1986:77)

Sudut antara c dan u disebut

α, sudut antara w dan perpanjangan u disebut β

.

S

udut β juga merupakan sudut yang dibuat antara garis singgung terhadap sudu impeler

(21)

60 Gambar 2.15 Diagram segitiga kecepatan masuk dan keluar

Sumber: Church (1986:77)

2.2.3.4 Karakteristik Instalasi Pompa Seri dan Pompa Paralel

a.

Pompa Seri

Instalasi pompa yang disusun seri bertujuan untuk memperoleh fluida

dengan nilai head tekanan yang sangat tinggi dengan kapasitas fluida yang rendah.

Grafik pada gambar 2.16 menunjukkan bahwa head total yang tinggi pada pompa

yang tersusun seri diperoleh dengan menjumlahkan

head pompa 1 dengan

head

pompa 2:

H

total

= H

1

+ H

2

(36)

Gambar 2.16 Operasi seri dari pompa dengan karakteristik berbeda

Sumber: Sularso (2000:95)

b.

Pompa Paralel

Instalasi pompa yang disusun paralel bertujuan untuk memperoleh fluida

dengan kapasitas yang tinggi namun

head tekanan yang diperoleh rendah. Pada

gambar 2.17 didapatkan kapasitas (Q) aliran yang tinggi diperoleh dengan cara

menjumlahkan kapasitas aliran pompa 1 (Q

1

) dengan kapasitas aliran pompa 2 (Q

2

).

(22)

61 Gambar 2.17 Operasi paralel dari pompa dengan karakteristik berbeda

Sumber: Sularso (2000:94)

2.2.4 Rumus Perhitungan

2.2.4.1 Pompa Tunggal

1. Head (H)

(m) (38)

Keterangan:

: Tekanan buang (N/m

2

)

: Tekanan buang (N/m

2

)

: berat jenis air =



water

. g (N)

2. Kapasitas (Q)

(39)

Keterangan:

h = beda ketinggian fluida pada manometer (mmHg)

3. Putaran (n)

Satuan : rpm

Diukur dengan tachometer digital

4. Torsi (T)

(40)

Keterangan:

F = Gaya / beban (N)

L = Panjang lengan mmen = 0,179 m

5. Daya (W)



Daya Poros (W

1

) :

L

F

T





) / ( 1000

189 ,

0 3

(23)

62 (41)

2.2.4.2 Pompa Seri

1. Head

h = beda ketinggian fluida pada manometer (mm).

(24)

63 4. Daya (W)

2.2.4.3 Pompa Paralel

1. Head

(25)

64 3. Torsi (T)

2.3 Pelaksanaan Percobaan

2.3.1 Variabel yang Diamati

(26)

65 Variabel bebas adalah variabel yang dapat ditentukan sendiri dan tidak

dipengaruhi variabel lain. Dalam percobaan pompa sentrifugal ini, variabel bebas yang

diamati adalah besarnya kecepatan putaran poros dan putaran katup.

2.3.1.2 Variabel Terikat

Variabel terikat adalah variabel yang nilainya dipengaruhi variabel bebas.

Variabel terikat dalam percobaan pompa sentrifugal ini antara lain:

a.

Besarnya head pompa yang dipengaruhi oleh beda tekanan isap dan tekanan buang.

b.

Besarnya daya air dan daya poros dari pompa.

c.

Besarnya kapasitas pompa yang ditentukan oleh beda ketinggian fluida pada

manometer.

d.

Besarnya torsi dari pompa.

2.3.1.3 Variabel Terkontrol

Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat konstan

sehingga variabel bebas dan variabel terikat tidak dipengaruhi oleh faktor luar yang

diteliti. Variabel kontrol dalam percobaan pompa sentrifugal ini adalah besarnya

kecepatan putaran motor yang dijaga konstan.

2.3.2 Spesifikasi Peralatan yang Digunakan

Dalam pengujian pompa sentrifugal ini, digunakan perangkat pompa sentrifugal

dengan spesifikasi sebagai berikut :

Equipment

: Two Stage Centrifugal Pump

Serial No.

: TE 83/5806

Date

: 8 Maret 1982

Suplied to

: Karl Klub KG (for Indonesia)

Electrical Supply : 220 Volt, 1 Phase, 50 Hz

1

st

Stage

2

nd

Stage

Driving motor type

Neco Shunt

Serial no.

C 166415.C

C 166415.B

Speed

Variable 0 to 3000 rev/min

(27)

66 Electrical control type

Neco electrical 2AF ISO

Pump type

Stuart no 25/2

Max head

13 m

Max flow

130 L/minute

Power Constant

:

35 , 53

min /

rev Newton

Watts  

Tachometer

: Compand Type M 48, No. 62637

Venturi

Calibration

:

v0,2 h

Diameters D = 37,5 mm dan d = 22,2 mm

Note

: Electrical Warning Labels Fitted

(28)

67 2.3.3 Instalasi Alat Percobaan dan Bagian-bagian

Gambar 2.20 Skema instalasi pompa

Sumber: Buku Petunjuk Praktikum Mesin Fluida

A

B

C

D

1

(29)

68 Instalasi percobaan ini terdiri dari 2 pompa sentrifugal, yaitu pompa I (P

1

) dan

pompa II (P

2

) yang masing-masing digerakkan oleh sebuah motor listrik (M) yang

dihubungkan dengan neraca pegas. Sebuah panel pengaturan dan alat ukur (manometer

raksa dan manometer bourdon). Jaringan pipa dilengkapi dengan dua katup isap yaitu

katup pompa I (A) dan katup pompa II (B). Sebuah katup pengatur aliran tunggal, seri