PENGARUH DIAMETER PIPA, LETAK KATUP, VOLUME PRESSURE TANK DAN SUDUT IN-LET FILTER TERHADAP DEBIT AIR POMPA AIR ABSTRACT

(1)

Pengaruh Diameter Pipa…

20 PENGARUH DIAMETER PIPA, LETAK KATUP, VOLUME

PRESSURE TANK DAN SUDUT IN-LET FILTER TERHADAP

DEBIT AIR POMPA AIR

Heri Kustanto 1), Arif Setyo Nugroho 2)

Teknik Mesin, Akademi Teknologi Warga Surakarta.

ABSTRACT

One of the problems that often occur on the user's water pump when the

water pump installation is complete turns water discharge does not flow as

expected, if not immediately tackle this problem it will cause waste of

electricity bill costs.

Taguchi experimental design method has several advantages, namely more

efficient because it allows to carry out research involving many factors and

number, allows obtaining a process that produces consistent and robust to

uncontrollable factors (disturbance factors) and make conclusions about

the response to a combination of factors and the composition and level of

control factors that produce optimum response.

The experimental results demonstrate the Taguchi method, the optimal

conditions achieved A3B1C3D2 parameter settings, ie to maximize the flow

of water takes a combination of factor levels 1 inch diameter pipe, valves lie

-1 meter basis, the volume of 2 liters and a pressure tank in the corner-let

filter 45 degrees . The results of the comparison between the conditions of

use in general and optimal conditions shows that the value of water

discharge (liters / min) at the optimal conditions were able to raise 7.79%

(up 3.66 liters / min).

Key words: water pump, water flow, Taguchi

I. PENDAHULUAN

Masyarakat pada umumnya disadari maupun tidak disadari mereka akan selalu berhubungan dengan fluida baik fluida padat fluida cair maupun fluida gas, untuk fluida cair ini sering

dijumpai contohnya air. Air perlu adanya perlakuan khusus pada saat proses pemindahan maupun untuk mendapatkan fluida cair ini, salah satu cara untuk memindahkan air ini adalah dengan menggunakan pompa air.

(2)

Pengaruh Diameter Pipa…

21

Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan fluida cair dari suatu tempat ketempat lain dengan cara memberikan perbedaan tekanan. Menurut Andrea (2010), pompa sentrifugal diperkenalkan oleh Denis Papin tahun 1689 di Eropa dan dikembangkan di Amerika Serikat pada awal tahun 1800-an.

Sistim pemompaan

bertanggung jawab terhadap hampir 20% kebutuhan energi listrik dunia dan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 25-50% (US DOE, 2004). Pompa memiliki dua kegunaan utama yaitu memindahkan cairan dari satu tempat ketempat lainnya (misalnya air dari bawah tanah ke tangki penyimpanan air), mensirkulasikan cairan sekitar sistim (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati mesin-mesin dan peralatan).

Banyak masyarakat yang

kecewa atau mengeluh setelah membeli pompa merk tertentu dan mempunyai spesifikasi tertentu, setelah instalasi pompa air terpasang dan betul–betul rapat dalam pemipaan, lalu rumah pompa air diisi air, motor listrik pada pompa air dihidupkan dan ditunggu beberapa menit ternyata pompa air tidak mau menaikkan air yang berada didalam sumur tersebut, akhirnya pompa air tersebut terpaksa dimasukan kedalam sumur sedalam 1 meter dan air baru dapat diangkat tapi debit air kecil sekali.

Pada penelitian ini mencari seberapa besar pengaruh Diameter pipa air, Letak katup dasar, Volume

pressure tank, Sudut in-let filter

terhadap Debit air pompa air. Hal ini

diharapkan masyarakat pemakai

pompa air sumur dangkal dapat memilih peralatan instalasi pompa air yang tepat sehingga tidak kecewa lagi saat proses pemasangan instalasi pompa air.

II. BAHAN DAN METODE

A. BAHAN DAN PERALATAN

Dalam penelitian ini bahan dan peralatan yang digunakan antara lain :

a. Pompa air sumur dangkal h. Pressure tank b. Pipa pralon PVC

i. Flow Meter c. Katup dasar (tungsten klep)

j. Stop watch d. Katup air biasa

k. Roll Meter (meteran) e. Shok drat

l. Stavolt f. Filter air

m. Lem pralon g. Bak penampung air

n. Air

B. KAJIAN PUSTAKA

1. Pompa

Sebuah pompa merupakan

pesawat angkut yang bertujuan antara lain memindahkan zat cair, zat cair

hanya mengalir bila terdapat

perbedaan tekanan tertentu, jadi

pompa itulah yang harus

membangkitkan perbedaan tekanan tersebut. Sesuai dengan prinsip kerjanya, pompa dibedakan dalam kelompok utama sebagai berikut (1) pompa desak; (2) pompa sentrifugal

(3)

Pengaruh Diameter Pipa…

22

(pusingan); (3) pompa sekrup (ulir); (4) pompa aliran pusar; (5) berbagai macam pompa yang lain (Nouwen 1994, h.3). Pompa sentrifugal disebut

demikian karena head yang

ditambahkan oleh impeler kepada fluida sebagian besar merupakan efek

sentrifugal. Pompa sentrifugal

umumnya mempunyai head tinggi tapi kapasitasnya rendah (Wright 1993, h.582). 2. Debit aliran (Q) Q = V / T Q = v.A Keterangan: Q = Debit air (M3/Jam) ……… ……….(1) V = Volume (M3) T = Waktu (menit) v = Kecepatan aliran air (Mtr/Dtk) A = Luas (M2) (Eisenhauer 2003, h.115)

Alat untuk mengukur banyaknya air (debit air) yang lewat yang sering digunakan adalah flow-

meter pada PDAM yang dipakai dirumah-rumah.

3. Hukum Kontinuitas Aliran

Aliran stasioner: Q = const Q1 =Q2 = Qi = const. Sehingga: v1 . A1 = v2. A2 = v3. A3 = vi.Ai Contoh: Q = v1.A1 = v2.A2 ... ₍₂₎ v1 = 1 2

A

v2 ... (3) (Eisenhauer 2003, h.116)

4. Debit Dan Kecepatan Dalam Perpipaan ( Q & V )

Untuk mengetahui hubungan antara debit, kecepatan dan luas penampang aliran selain digunakan rumus debit, juga dapat digunakan nomogram hubungan antara diameter,

debit dan kecepatan sebagai berikut : Q = v A

(4)

Pengaruh Diameter Pipa…

23

Gambar 1. Nomogram D,Q, V (Eisenhauer 2003, h.117) Contoh : Untuk Q = 15 l/dt = 54 m3/jam Pada v = 1,0 m/dt sampai 2,0 m/dt sekitar 100 mm sampai 150 mm Dihitung kembali : 1,0 m3/jam = 0,277 l/dt

Kecepatan di pipa sekitar 1,5 m/dt sampai 2,0 m/dt ; kecepatan dalam pipa tersebut tidak boleh kurang , 3,0 m/dt dan tak boleh lebih dari 5,0 m/dt.

C. METODE

Dalam penelitian ini,terdapat beberapa tahapan yang dimulai dengan pembuatan instalasi pompa air sesuai dengan urutan eksperimen yang sesuai dengan parameter yang ada, pengujian debit air dalam liter/menit pada flow meter. Berikut ini adalah pembuatan instalasi pompa air seperti ditunjukan pada gambar dibawah ini.

(5)

Pengaruh Diameter Pipa…

24 Gambar 2. Istalasi Pompa Air

Alur penelitian

Pompa

Pressure Tank

Flow-meter

Pipa buang

Pipa hisap

Pressure Switch

PLN

Stavolt

Katup dasar

Filter

Pompa

ya ya Survei Kondisi Proses Pemasangan Instalasi Pompa Air

Kondisi hasil uji debit air pada pemakaian umum

Identifikasi Variabel Penelitian

Rancangan Penelitian

Eksperimen dan Pengumpulan Data

Data normal

Data homogen

tidak tidak Start

(6)

Pengaruh Diameter Pipa…

25

Gambar 3. Alur Penelitian

IV. Hasil Dan Pembahasan

A. Hasil

Tabel. 1 Level faktor pada pemakaian umum Faktor Level 1 A: Diameter Pipa 0,75 inchi 2 B: Letak Katup dasar - 1 meter 3 C:Volume Pressure Tank 1,5 liter 4 D: Sudut In-Let Filter 90 derajat

Hasil pengujian nilai debit air pompa air dari pemakaian umum (kondisi awal) ditunjukkan pada tabel .2.

Tabel 2 Hasil uji debit air Debit air (Liter/Menit) 22 21 22

X

_{= 21,67}

Besarnya nilai debit air pada pompa air sumur dangkal pada pengujiaan ini, yang dihasilkan dari eksperimen dengan menvariasikan Diameter Pipa ( A ) , Letak Katup Dasar ( B ), Volume Pressure Tank ( C ) dan Sudut In_Let Filter ( D ), dan masing-masing 3 (tiga) level tiap faktor pada Flow-meter dapat ditunjukkan pada tabel 3. dibawah ini:

Tabel 3. Data hasil uji debit air (liter/menit)

Trial Faktor Debit Air (liter/menit)

_X

A B C D n1 n2 n3 1. 2. 3. 1 1 1 1 2 3 1 2 3 1 2 3 24 23 21 23 22 22 24 22 21 23,66667 22,33333 21,33333 Uji beda Perhitungan ANOVA Perhitungan SNR Perhitungan Efek Tiap Faktor Menentukan kondisi optimal level faktor

Kesimpulan

(7)

Pengaruh Diameter Pipa…

26

4. 5. 6. 7. 8. 9. 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 3 1 2 2 3 1 22 24 25 26 23 24 21 25 23 25 21 23 22 25 25 25 25 21 21,66667 24,66667 24,33333 25,33333 23,00000 22,66667

X

n1 = 23,56

X

n2 = 22,56

X

n3 = 23,33

Untuk menggambarkan hubungan

antara eksperimen dengan nilai rata-rata respon debit air (liter/menit) pada pompa air dapat ditunjukkan pada gambar 4

Trial (eksperimen)

Gambar 4. Hubungan antara eksperimen dengan nilai debit air Dari gambar 4 tersebut menunjukkan,

bahwa nilai debit air (liter/menit) tertinggi dicapai pada eksperimen ke 7 yaitu pada kombinasi level faktor A3

B1 C3 D2.

Uji ANOVA Respon Debit Air

Untuk mengetahui faktor

utama yang berpengaruh secara

signifikan terhadap variable respon debit air, maka digunakan Analisis

Variansi (ANOVA). Data yang digunakan dalam analisis ANOVA telah ditransformasikan kedalam rasio S/N (Signal to Norse ) .

Faktor yang akan diuji apakah berpengaruh secara signifikan terhadap nilai Debit Air dengan ANOVA dua arah adalah Diameter Pipa ( A ), Letak Katup Dasar ( B ), Volume Pressure Tank ( C ) dan Sudut In-Let Filter ( D).

D eb it a ir ( li te r/ m en it )

G ra fik D ebit A ir (L iter/Menit)

23.66667 22.33333 21.33333 21.66667 24.66667 24.33333 25.33333 23.33333 22.66667 19 20 21 22 23 24 25 26 1 2 3 4 5 6 7 8 9

(8)

Pengaruh Diameter Pipa…

27

Perhitungan anova untuk debit air disajikan pada bagian lampiran. Dari hasil perhitungan, kemudian

disusun kedalam daftar ANOVA seperti ditunjukkan pada tabel 4. dibawah ini :

Tabel. 4. Daftar ANOVA Pengujian Debit Air

Sumber Variasi db SS MS F hitung F tabel

Faktor A B C D Kekeliruan (error) 2 2 2 2 18 8,22 2,89 13,56 20,67 19,33 4,11 1,44 6,78 10,33 1,07 3,8278 1,3448 6,3103 9,6207 - 3,55 3,55 3,55 3,55 - Kriteria pengujian :

- Bila Fhitung< Ftabel, H0 diterima, artinya

faktor tidak berpengaruh terhadap respon

- Bila Fhitung > Ftabel, H0 ditolak,

artinya faktor berpengaruh terhadap respon

Berdasarkan hasil perhitungan yang tercantum pada tabel. 4.

diperoleh faktor-faktor yang

berpengaruh secara signifikan terhadap variabel respon debit air adalah Diameter Pipa ( A), Volume Pressure

Tank( C ), dan Sudut In-LetFilter( D ) , dimana F hitung dari ketiga faktor utama > F tabel. Untuk Faktor Letak Katup Dasar ( B ) kurang berpengaruh terhadap variable respon debit air dikarenakan F hitung < F table.

Signal to Noise Ratio

Signal to noise ratio (SNR ) merupakan logaritma dari suatu fungsi kerugian kuadratik dan digunakan untuk mengevaluasi kualitas suatu produk. Sedangkaan untuk debit air , karakteristik kualitas yang digunakan adalah Large The Better, dimana semakin tinggi nilai debit air (liter/menit) , maka kualitas pompa air semakin baik atau nilai debit air semakin besar untuk pengisian suatu tempat semakin cepat pula sehingga dapat meminimasi biaya.

Nilai S/N untuk jenis karakteristik LTB untuk Debit Air adalah :

]

SNR1 = - 10 log 1/3 [ 1/242 + 1/232 + 1/ 242 ] = 27,4775

Dengan cara yang sama , hasil perhitungan SNR untuk kesembilan percobaan ditunjukkan pada tabel dibawah ini.

Tabel 5. Signal to Noise Ratio Debit Air

EKS Faktor. Data ( Liter/Menit ) SNR

A B C D n1 n2 n3 1. 2. 3. 4. 5. 1 1 1 2 2 1 2 3 1 2 1 2 3 2 3 1 2 3 3 1 24 23 21 22 24 23 22 22 21 25 24 22 21 22 25 27,4775 26,9734 26,5749 26,7095 27,8374

(9)

Pengaruh Diameter Pipa…

28

6. 7. 8. 9. 2 3 3 3 3 1 2 3 1 3 1 2 2 2 3 1 25 26 23 24 23 25 21 23 25 25 25 21 27,7037 28,0694 27,1685 27,0671

Efek Faktor pada respon Debit Air

Berikut ini perhitungan efek tiap faktor pada Debit Air, berdasarkan atas hasil perhitungan S/N Ratio Debit Air, maka dapat diketahui faktor-faktor yang dapat memberikan respon terendah sampai yang tertinggi pada nilai debit air.

Faktor A1 =

(27,4775+26,9734+26,5749)/ 3 = 27,0086

Dengan cara yang sama, hasil

perhitungan efek tiap faktor pada debit air ditunjukkan pada tabel 6. dibawah ini :

Tabel. 6. Nilai Optimal tiap Faktor pada.Debit Air

Level Faktor A. B. C. D 1. 27,0086 27,4188 27,4499 27,4606 2 27,4169 27,3264 26,9167 27,5822 3 27,4350 27,1152 27,4939 26,8177 Selisih 0,4264 0,3036 0,5772 0,7645 Ranking 3 4 2 1

Grafik respon faktor utama debit air yang optimal dari Signal to Noise Ratio dalam setiap level yang berpengaruh signifikan ditunjukkan pada gambar 5.

Level faktor

Gambar 5.Grafik Respon Debit Air Optimal.

R

es

p

o

n

D

eb

it

a

ir

G rafik R es po n D ebit (air op timal)

27.008 27.4939 27.4169 27.4350 27.4188 27.3264 27.1152 27.4499 26.9167 27.4606 27.5822 26.8177 26.4 26.6 26.8 27 27.2 27.4 27.6 27.8 A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 C 3 D1 D2 D3

(10)

Pengaruh Diameter Pipa…

29

Dengan demikian kombinasi level faktor optimal adalah A3B1C3D2, artinya untuk nilai debit air (liter/menit) optimal dibutuhkan kombinasi level faktor Diameter Pipa 1 inchi, Letak Katup Dasar -1 meter, Volume

Pressure Tank 2 liter dan Sudut In-Let

Filter 45 derajat.

Uji Beda Berpasangan

Untuk membandingkan antara kondisi optimal (eksperimen Optimasi) dengan pemakaian umum (kondisi awal), maka dilakukan perhitungan uji beda.

Tabel 7. Perbandingan Debit Air pada Kondisi Awal terhadap Hasil Eksperimen Optimal Eksperimen Optimasi (X1) Kondisi Awal (X2) Perbandingan Debit air (ltr/mnt)

Debit Air (Ltr/Mnt) Debit Air (Ltr/Mnt) Beda (B) (B2)

26 22 4 16

25 21 4 16

25 21 3 9

Rerata=25,3333 Rerata=21,3333 Jumlah=11 Jumlah=41

Uji beda Debit Air (LTB):

Uji beda dilakukan untuk

mengetahui apakah data hasil

eksperimen optimal mampu

menaikkan rata-rata nilai debit air (liter/menit) terhadap pemakaian Umum (LTB).

Hipotesis :

H0 : hasil eksperimen pada kondisi

optimal tidak mampu menaikkan hasil rerata debit air kondisi awal.

Ha : hasil eksperimen pada kondisi

optimal mampu menaikkan hasil rerata kondisi awal.

Tingkat signifikansi : α = 5 % Ketentuan pengujian thitung, yaitu :

H0 diterima apabila -ttabel ≤ thitung ≤ ttabel

H0 ditolak apabila thitung > ttabel (LTB)

Dan pengujian hipotesisnya

77799

,

7 47142

,

0 6667

,

3

3 6667

,

0 6667

,

3 =

=

t

Kesimpulan :

Karena thitung > ttabel = 7,77799 > 4,30

Sehingga Ho ditolak, artinya hasil

eksperimen optimal.mampu

menaikkan hasil rerata debit air kondisi awal.

B.PEMBAHASAN.

B.1 Analisis Faktor.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa faktor yang berpengaruh pada nilai debit air adalah Diameter Pipa

(11)

Pengaruh Diameter Pipa…

30

(A), Volume Pressure Tank (C), dan Sudut In-Let Filter (D). Jadi dari keempat faktor yang diambil hanya ada satu faktor yang tidak berpengaruh terhadap nilai debit air yaitu faktor Letak Katup Dasar (B).

B.1.1 Faktor Diameter Pipa.

Berdasarkan ANOVA pada tabel 4. menunjukkan bahwa diameter pipa mempunyai pengaruh terhadap nilai debit air. Hal ini menunjukkan bahwa fakor diameter pipa mempunyai andil untuk memaksimalkan nilai liter/menit pada uji debit air. Hasil perhitungan pada kondisi optimum ( tabel. 6 ) menunjukkan bahwa untuk mencapai kondisi optimal pada uji debit air dicapai pada diameter 1 inchi. Hal ini menunjukkan bahwa pada diameter pipa 1 inchi, menghasilkan debit air yang paling maksimal .

B.1.2 Faktor Letak Katup Dasar

Berdasarkan ANOVA pada tabel 4. menunjukkan bahwa faktor letak katup tidak mempunyai pengaruh terhadap nilai debit air (liter/menit) pada saat proses pengujian.

B.1.3 Volume Pressure Tank

Berdasarkan ANOVA pada tabel

4. menunjukkan bahwa Volume

Pressure Tank mempunyai pengaruh terhadap nilai debit air. Hal ini menunjukkan bahwa faktor Volume

Pressure Tank mempunyai andil untuk memaksimalisasi nilai debit air (liter/menit) pada uji debit air pompa air. Hasil perhitungan pada kondisi optimum ( tabel 6) menunjukkan bahwa kondisi optimal untuk nilai

debit air (liter/menit) pada uji debit air dicapai pada kondisi Volume Pressure

Tank 2 liter.

B.1.4 Sudut In-Let Filter.

Berdasarkan ANOVA pada tabel 4. menunjukkan bahwa faktor Sudut

In-Let Filter mempunyai pengaruh terhadap nilai debit air (liter/menit) pada pengujian debit air . Hal ini menunjukkan bahw faktor Sudut

In-Let Filter mempunyai andil untuk memaksimalisasi nilai debit air (liter/menit) pada uji debit air. Hasil perhitungan pada kondisi optimum ( tabel 6) menunjukkan bahwa kondisi optimal untuk pengujian debit air dicapai pada kondisi Sudut In-Let

Filter 45 derajat.

B.2 Pemilihan Level Faktor Pada Kondisi Optimal.

Pemilihan level faktor

dimaksudkan untuk memilih

kombinasi level dan faktor yang sifgnifikan yaitu kombinasi level dari faktor yang memberikan rata-rata nilai debit air (liter/menit) yang tertinggi. Kombinasi level faktor optimal yang dihasilkan adalah A3 B1 C3 D2, artinya untuk memaksimalisasi nilai debit air (liter/menit) diperlukan setting parameter ditunjukkan pada tabel 8. sebagai berikut :

Tabel 8. Kombinasi level faktor optimal

Faktor Level

Diameter Pipa Letak Katup Dasar

Volume Pressure

Tank

Sudut In-Let Filter

1 inchi -1 meter

2 liter 45 derajat

(12)

Pengaruh Diameter Pipa…

31 IV KESIMPULAN

Dari pengujian tersebut diatas dapat

disimpulkan sebagai berikut :

1. Faktor yang berpengaruh signifikan terhadap nilai Debit air (liter/menit) pada uji pompa air sumur dangkal adalah Diameter Pipa, Volume

Pressure Tank dan Sudut In-Let

Filter .

2. Kombinasi level faktor optimal untuk menghasilkan nilai debit air pada uji pompa air sumur dangkal adalah A3 B1 C3 D2 yaitu pada

Diameter Pipa 1 inchi, Letak Katup -1 meter, Volume Pressure Tank 2 liter dan Sudut In-Let Filter 45 derajat.

V. DAFTAR PUSTAKA

Olson M Reuben,1993, Dasar – dasar

Mekanika Fluida Teknik,Gramedia,Jakarta. Sularso,Tahara Huruo,1987, Pompa

dan Kompresor,Pradya Paramitha,Jakarta.

White M Frank,1994, Mekanika

Fluida,Erlangga,Jakarta. Andrea Ramadan dkk 2010, Prinsip

Kerja Pompa Sentrifugal, Makalah Fisika Dasar, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Jakarta.

N. Eisenhauer, W. Muth dan Agus Maryono 2003 , Hidrolika

Terapan. Pradya Paramita,Jakarta.

Nouven diterjemahkan oleh B. S. Anwir 1994 , Pompa I , Penerbit Bhratara , Jakarta US Department of Energy (US DOE)

2004 , Office of Industrial Tecnologies , Variable Speed

Pumping - A guide to Successful

Aplicatio .Executive Summary. Dilihat 12 April 2011, http: //www.Eere . energy. gov / industry

bestpractice/techpubs_motor.ht ml