POMPA PIPA DENGAN VARIASI DIAMETER PIPA BAWAH

(1)

POMPA PIPA

DENGAN VARIASI DIAMETER PIPA BAWAH

Tugas Akhir

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh : AGUNG PRABOWO

NIM : 045214061

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

(2)

PIPE PUMP

WITH VARIOUS DIAMETERS OF LOWER PIPE

Final Project

Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by

AGUNG PRABOWO Student Number : 045214061

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2008

(3)

(4)

(5)

(6)

INTISARI

Dalam penelitian ini yang dilakukan yaitu untuk mengetahui dan mencari efisiensi dari Pompa Pipa Dengan Variasi Diameter Pipa Bawah serta unjuk kerja dari pompa pipa. Latar belakang dari penelitian ini adalah kebutuhan manusia akan air sangat besar khususnya masyarakat Indonesia, pompa pipa merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan tersebut.

Pompa Pipa ini dibuat dengan bahan alumunium. Dalam pengujian pompa pipa tersebut menggunakan 2 keluaran. Variasi yang digunakan untuk penelitian adalah diameter pipa bawah, putaran dan head. Pengujian ini dilakukan dengan cara memutar poros pompa dengan tiga macam variasi putaran, yaitu putaran pertama (155 – 160 rpm), putaran kedua (180 – 190 rpm) dan putaran ketiga (200 – 210 rpm). menggunakan motor DC yang dihubungkan dengan adaptor yang memiliki tegangan 24 volt.

Hasil penelitian ini diperoleh debit maksimum 0,1572 Liter/s pada variasi diameter pipa bawah 14mm, 0,1520 Liter/s pada variasi diameter pipa bawah 16mm dan 0,1824 Liter/s pada variasi diameter pipa bawah 21mm. Efisiensi tertinggi adalah 26,46 % pada variasi diameter pipa bawah 21mm.

(7)

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Agung Prabowo

Nomor Mahasiswa : 045214061

Demi Perkembangan ilmu pengetahuan, saya meberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

“POMPA PIPA DENGAN VARIASI DIAMETER PIPA BAWAH”

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 royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikina pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta. Pada Tanggal : 21 Juli 2008

Yang menyatakan.

(Agung Prabowo)

(8)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga Tugas Akhir dengan judul “ Pompa Pipa Dengan Variasi Diameter Pipa Bawah “ ini dapat selesai. Tugas Akhir ini adalah sebagian syarat untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Tugas Akhir ini dapat selesai karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ir. Greg. Heliarko, S.J, S.S, B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Budi Sugiharto S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

3. Ir. YB. Lukiyanto, M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Wibowo Kusbandono S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing penulis

selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

6. Keluargaku yang memberi doa, dorongan mental dan semangat kepada penulis.

7. Kepala Laboratorium dan Laboran Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ijin untuk menggunakan fasilitas yang telah dipergunakan dalam penelitian ini.

(9)

8.

9. Serta semua pihak yang telah membantu atas terselesainya Tugas Akhir ini yang belum tersebut.

Penulis menyadari dalam pembahasan dalam naskah Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, maka dari itu penulis menerima kritik dan saran yang membangun dari para pembaca.

Semoga naskah Tugas Akhir ini berguna bagi para pembaca, khususnya mahasiswa Teknik Mesin yang akan meneruskan penelitian ini. Jika ada kesalahan dalam penulisan naskah, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya.

Yogyakarta, 21 Juli 2008

Penulis

(10)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... v

INTISARI... vi

LEMBAR PUBLIKASI... vii

KATA PENGANTAR... viii

1.6.1 Gambar dan Keterangan ... 4

1.6.2 Cara kerja alat ... 6

BAB II. DASAR TEORI ... 7

2.1 Landasan Teori ... 7

2.2 Hukum Kekekalan Massa ... 7

2.3 Hukum Kekekalan Momentum Angular ... 8

2.4 Persamaan Daya Pada Pompa sentrifugal ... 9

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN... 11

3.1 Metode Pengumpulan Data ... 11

3.2 Sarana Penelitian ... 11

(11)

3.3

3.4 Variabel Pengujian ... 12

3.5 Analisa Data ... 13

3.6 Jalanya Penelitian ... 14

3.7 Persamaan yang digunakan ... 15

BAB IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 18

4.1. Data dan Perhitungan dari Variasi Pertama ... 18

4.1.1. Data dan perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm pada dengan head 0,60 m... 18

4.1.2. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. ... 25

4.2. Data dan Perhitungan dari Variasi Kedua ... 28

4.2.2. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m. ... 30

4.3.Data dan Perhitungan dari Variasi Ketiga ... 33

4.4. Grafik dan Pembahasan. ... 38

4.4.1. Grafik dari variasi head 0,60 m. ... 39

4.4.2. Grafik dari variasi head 0,75 m... 40

(12)

4.4.3. Grafik dari variasi head 0,90 m. ... 42

4.4.4. Grafik dari variasi diameter pipa bawah. ... 43

4.4.5. Pembahasan ... 45

BAB V. PENUTUP ... 47

5.1. Kesimpulan ... 47

5.2. Saran ... 48

DAFTAR PUSTAKA ... 49 LAMPIRAN

(13)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Pompa pipa ... 4

Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada momen pipa ... 7

Gambar 2.2. Gaya yang bekerja pada benda yang diputar ... 8

Gambar 2.3. Gaya yang bekerja pada tuas poros ... 10

Gambar 4.1. Grafik hubungan putaran dengan debit pada head 0,60 m ... 39

Gambar 4.2. Grafik hubungan putaran dengan daya pada head 0,60 m ... 39

Gambar 4.3. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada head 0,60 m ... 40

Gambar 4.10. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran pertama ... 43

Gambar 4.11. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran kedua ... 44

Gambar 4.12. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran ketiga ... 44

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter

pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m. ... 18 Tabel 4.2. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter

pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m. ... 20 Tabel 4.3. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter

pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m. ... 23 Tabel 4.4. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm

dengan head 0,6 m. ... 25 Tabel 4.5. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter

pipa bawah 16 mm dengan head 0,60 m. ... 29

(15)

dengan head 0,6 m. ... 35 Tabel 4.29. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter

pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. ... 35

(16)

Tabel 4.30. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter

pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. ... 36 Tabel 4.31. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter

dengan head 0,75 m. ... 37 Tabel 4.33. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter

pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. ... 37 Tabel 4.34. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter

pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. ... 37 Tabel 4.35. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter

dengan head 0,90 m. ... 38

(17)

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi secara pesat pada zaman

sekarang ini mendorong setiap orang untuk berpikir secara keras untuk

mengembangkan ilmu pengetahuan guna mencapai kemudahan dalam memenuhi

kebutuhan hidupnya. Pada zaman dahulu manusia dalam mengerjakan sesuatu

dengan mengeluarkan tenaga dan waktu yang relatif banyak. Maka pada masa

sekarang ini manusia dituntut untuk dapat meminimalkan tenaga dan waktu

dengan memaksimalkan hasil.

Air merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat pokok khususnya

masyarakat Indonesia. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak,

pengairan sawah, serta masih banyak lainnya. Karena negara kita terletak di

daerah beriklim tropis, maka dari itu ketersediaan air dinegara kita sangat

berlimpah. Berlimpahnya air dinegara kita merupakan salah satu keunggulan

tersendiri. Akan tetapi keunggulan tersebut sampai saat ini belum dapat

dioptimalkan dan akan menjadi sia-sia apabila tidak kita olah dengan

sebaik-baiknya. Selama ini dalam memenuhi kebutuhan sehari – hari kita selalu

mempunyai ketergantungan terhadap bangsa lain, padahal potensi yang dimiliki

bangsa ini sudah cukup untuk memenuhi kebutuhannya sendiri. Kekayaan negara

kita tidak hanya dari ketersediaan air yang melimpah, tetapi juga sarana untuk

mengolah atau mengelola pun sudah tersedia.

(18)

2

Adapun alat yang digunakan untuk mencukupi kebutuhan sehari-hari adalah

pompa air. Jenis – jenis pompa air yang sering digunakan saat ini misalkan untuk

keperluan pompa sumur yang dalam dan pompa lubang bor, pompa air untuk

irigasi, pompa sumur air, pompa pembuangan air, pompa menara air, pompa air

hujan. Akan tetapi pompa yang sering digunakan saat ini selain mahal juga tidak

bisa dibuat sendiri. Maka dari itu dibutuhkan suatu pompa yang relatif lebih

murah, mudah dan sederhana dalam pembuatan dan perawatannya. Salah satu

contoh pompa yang dimaksud adalah pompa pipa setrifugal, atau bisa disebut

pompa pipa saja. Dipilih pompa pipa karena pembuatannya relatif lebih mudah

dan sederhana, hanya dengan satu buah pipa sebagai pipa utama dan dua buah

pipa yang ukurannya lebih kecil sebagai sudu atau impeler. Selain sederhana

biaya yang dikeluarkan untuk membuatnya relatif lebih murah dibandingkan

dengan pompa yang lain dan bahan yang digunakan juga mudah didapat.

1.2. Perumusan Masalah

Bagaimana perbandingan debit (Q), daya (P) dan efisiensi (η) yang

dihasilkan oleh berbagai macam variasi diameter pipa bawah dari pompa pipa?

1.3. Batasan masalah

Dalam tugas akhir ini penulis melakukan penelitian tentang pompa pipa dua

sudu dengan variasi diameter pipa bawah. Dalam penelitian ini hasil yang

didapatkan adalah debit, daya dan efisiensi dari berbagai macam variasi diameter

(19)

penelitian ini adalah 14mm, 16mm dan 21mm. Sedangkan ukuran diameter pipa

lengan yang digunakan adalah 7mm dengan jari – jari jarak sudu 325 mm. Bahan

yang digunakan untuk pompa pipa terbuat dari alumunium.

1.4. Tujuan penelitian

1. Mengetahui pengaruh variasi diameter pipa bawah dengan debit yang

dihasilkan pompa pipa.

2. Mengetahui pengaruh variasi diameter pipa bawah dengan daya yang

3. Mengetahui pengaruh variasi diameter pipa bawah dengan efisiensi yang

4. Mengetahui pengaruh putaran pompa pipa dengan debit yang dihasilkan

pompa pipa.

5. Mengetahui pengaruh putaran pompa pipa dengan daya yang dihasilkan

pompa pipa.

6. Mengetahui pengaruh putaran pompa pipa dengan efisiensi yang

1.5. Asumsi

Dalam penelitian ini penulis mengasumsikan:

1. Gesekan antara air dan dinding pipa bagian dalam diabaikan.

2. Sudut dan ukuran dari pipa pada pompa pipa sama pada kedua

(20)

4

3. Kecepatan putar dari poros adalah konstan.

4. Diameter pipa yang digunakan dalam perhitungan adalah diameter

dalam (Din).

1.6. Deskripsi Alat

1.6.1 Gambar dan Keterangan

1 2

3 4

5

6

8 7

(21)

Keterangan dari bagian – bagian pompa pipa:

1. Kerangka

Kerangka digunakan untuk meletakkan dudukan poros dan penampung

air.

2. Dudukan Poros

Dudukan poros digunakan untuk meletakkan poros, agar pada saat

berputar poros tidak goyang dan selalu pada posisinya.

3. Penampung air

Penampung air digunakan untuk menampung cipratan air yang keluar

dari sudu pompa pipa pada saat berputar.

4. Poros

Poros digunakan untuk meletakkan pompa pipa dan meneruskan daya

ke pompa pipa.

5. Sudu

Sudu berfungsi untuk menghasilkan gaya sentrifugal pada saat diputar.

6. Bosh

Bosh digunakan untuk menyambung pipa bawah, pipa lengan / sudu

dan poros sehingga membentuk satu kesatuan pompa pipa.

7. Pipa bawah

Pipa bawah digunakan untuk menyedot air yang berada diujung

(22)

6

8. Klep

Klep dipasang pada pompa pipa berfungsi sebagai pembatas agar air

yang sudah ada didalam pompa pipa tidak keluar melalui lubang pada

pipa bawah atau tidak turun kebawah pada saat pompa pipa tidak

bekerja atau berputar.

1.6.2 Cara kerja alat.

Cara kerja dari Pompa Pipa adalah sebagai berikut :

1. Pompa pipa dipancing dengan diisi air didalamnya sampai terisi

penuh.

2. Pompa pipa diputar, sehingga air terlempar keluar melalui sudu. Air

dapat terlempar keluar karena pengaruh dari gaya sentrifugal yang

dikibatkan putaan pada sudu.

3. Air dapat mengalir naik keatas (tersedot) karena terjadi perbedaan

tekanan didalam pompa pipa. Tekanan didalam lebih kecil dari pada

tekanan yang berada diluar.

4. Air didalam pompa pipa setelah sampai pada sudu, maka terlempar

keluar karena pengaruh gaya sentrifugal tadi.

5. Untuk langkah selanjutnya, berulang – ulang terus dari langkah

kedua sampai langkah empat. Pompa pipa berhenti bekerja pada saat

pompa pipa mencapai kecepatan putar tertentu yang rendah atau

(23)

DASAR TEORI

2.1 Landasan Teori

Gaya sentrifugal adalah gaya yang arahnya keluar dari pusat putaran. Gaya

inilah yang menyebabkan air dalam pompa dapat bergerak keluar. Gaya

sentrifugal ini disebabkan oleh putaran pada impeler atau sudu dari pompa pipa.

2.2 Hukum Kekekalan Massa

Hukum kekekalan massa menyatakan bahwa “Di alam ini jumlah total

massa adalah kekal”. Maka didapatkan persamaan sebagai berikut :

min = mout + mcv

min = massa masuk (kg/s)

mout = massa keluar (kg/s)

mcv = akumulasi massa dalam sistem (kg/s)

Untuk sistem yang tidak mengalami perubahan massa:

min = mout

B

A C

Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada momen pipa.

(24)

8

Jadi untuk sistem ini:

m = m_A _B + mc

2.3 Hukum Kekekalan Momentum Angular

Momentum angular (L) benda yang berputar ialah hasil kali momen

kelembaman dan kecepatannya angularnya.

P V

W r

o

Gambar 2.2. Gaya yang bekerja pada benda yang diputar

Misal sebuah partikel P memiliki massa m melakukan gerak lingkar

terhadap pusat o. Pada saat partikel mempunyai momentum mv, hasil kali

momentum tersebut dengan jari-jari lingkaran r (yaitu jarak antara P dan o)

disebut momentum angular diberi lambang L, maka:

L = v.m.r

Momentum L bergantung kepada momen kelembaman I dan kecepatan sudut ω,

karena:

(25)

L = ω. m . r 2

Sedangkan m . r adalah momen kelembaban I maka momentum angular. 2

L = I . ω

Apabila tidak ada momen gaya yang bekerja pada suatu sistem susunan

partikel, maka jumlah angular susunan tersebut selalu konstan. Akibat dari hukum

kekelan momentum ialah bahwa semua benda yang berputar itu dipertahankan

bidang rotasinya. Sebuah gasing tidak akan roboh apabila berputar cepat sekali

karena tidak ada momen yang cukup untuk merubah menjadi kecepatan sudut.

2.4 Persamaan Daya Pada Pompa sentrifugal

Pada pemanfaatan energi potensial, daya yang menggerakkan ( memutar )

pompa pipa dapat dihitung dengan persamaan :

Pout = ρ x g x H x Q

Keterangan:

Pout = daya yang digunakan untuk memutar pompa pipa ( watt )

ρ = massa jenis air (kg/m3)

g = gaya grafitasi bumi (m/s2)

H = head / ketinggian jatuh air (m)

Q = debit aliran air (m3/s)

Tinggi kenaikan pompa (H) mempunyai pengaruh terhadap besarnya

ukuran pompa. Daya pemompaan adalah daya dari pompa sentrifugal yang bisa

(26)

10

Untuk mendapatkan daya yang diberikan oleh poros dapat dihitung dengan

persamaan :

tuas poros

F

r

Gambar 2.3. Gaya yang bekerja pada tuas poros

T = F x r

Keterangan:

T = Torsi yang dihasilkan akibat putaran poros (N.m)

F = Gaya pada poros akibat puntiran (N)

r = Jarak tuas ke poros (m)

Sehingga daya yang diberikan poros dihitung dengan persamaan :

Pin = T x ω

Keterangan :

Pin = Daya yang diberikan poros untuk menggerakkan pompa (watt)

ω = kecepatan putaran poros (rpm)

)

T = Torsi yang dihasilkan poros (N.m)

(27)

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yaitu cara-cara memperoleh data. Metode yang

digunakan untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung.

Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.

3.2 Sarana Penelitian

Sarana yang digunakan untuk penelitian adalah pompa pipa dua lengan

dengan variasi diameter pipa bawah.

3.3 Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Adaptor

Alat ini berfungsi untuk mengubah aliran listrik AC menjadi DC. Alat

ini diperlukan karena motor yang dipakai adalah motor DC. Adaptor

yang digunakan memiliki tegangan 24 volt.

b. Tachometer

Alat ini digunakan untuk mengukur putaran poros motor DC.

Tachometer yang digunakan tachometer jenis digital light tachometer,

yang prinsip kerjanya dengan memancarkan sinar untuk membaca

(28)

12

sensor yang berupa pemantul cahaya (contoh alumunium foil) yang

dipasang pada poros.

c. Stopwatch

Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pengoperasian pompa pipa

ini setelah waktu tertentu air yang keluar dihitung.

d. Gelas Ukur

Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari

pompa pipa setelah jangka waktu tertentu. Gelas ukur yang dipakai

maksimal dapat mengukur 2 liter.

e. Ember

Ember digunakan untuk menampung air yang akan dipompa. Air

didalam ember ini juga dijaga ketinggiannya agar sama dari waktu ke

waktu dengan cara diisi secara terus menerus.

3.4 Variabel Pengujian

Adapun variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut:

a. Diameter pipa bawah

Variasi diameter pipa bawah yang diambil sebanyak tiga macam, yaitu

(29)

b. Putaran

Variasi putaran yang diambil sebanyak tiga macam, yaitu putaran

pertama (155 – 160 rpm), putaran kedua (180 – 190 rpm) dan putaran

ketiga (200 – 210 rpm).

c. Tinggi jatuh air / head ( H )

Tinggi jatuh air yang diambil dalam pengujian ini sebanyak tiga kali,

yaitu 0,6 m , 0,75 m dan 0,9 m. Tinggi jatuh air diambil dari puncak

keluaran sampai permukaan air.

d. Debit aliran air ( Q )

Debit aliran air yang diambil dalam pengujian ini sebanyak lima kali,

posisi putaran rendah sampai putaran tertinggi pada adaptor dengan

memiliki tegangan 24 volt. Debit diukur dari volume air per waktu,

waktu yang dipakai dalam penelitian ini adalah 10 detik.

Debit (Q) =

3.5 Analisa Data

Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut:

a. Putaran poros yang dihasilkan ( n ).

b. Volume air ( V ) dan waktu ( t ) yang digunakan untuk menghitung debit

aliran air.

c. Gaya (F) pada poros akibat putaran dan jarak lengan ke poros (r) untuk

(30)

14

digunakan untuk menghitung daya yang diberikan untuk memutar

pompa (Pin).

d. Tinggi jatuh air ( h ) dan hasil perhitungan debit (Q), sehingga

digunakan untuk menghitung daya pemompaan ( Pout ).

e. Perhitungan daya yang diberikan poros ( Pin ) dan perhitungan daya

pemompaan yang dihasilkan ( Pout ) untuk menghitung efisiensi pompa

(η).

3.6Jalanya Penelitian

a. Motor DC dihubungkan dengan adaptor.

b. Pompa pipa dipasang pada poros yang terhubung ke motor DC.

c. Letakkan ember sehingga ujung bawah pompa pipa yang terdapat klep

masuk kedalam ember, kemudian isi ember dengan air sehingga klep

pompa pipa terendam air.

d. Pompa dipancing dengan cara diisikan air kedalam pipa sampai penuh.

e. Nyalakan adaptor pada tegangan tertentu sehingga motor berputar dan

kemudian putaran motor menggerakkan poros yang terhubung pada

pompa pipa sehingga pompa pipa tersebut juga ikut berputar.

f. Ukur rpm pada motor dengan tiga variasi putaran menggunakan

tachometer digital.

g. Ukur volume air yang dipompa pada setiap 10 detik dengan

(31)

h. Ulangi percobaan langkah a sampai g dengan berbagai variasi pipa

bawah yang berbeda diameternya.

3.7Persamaan yang digunakan

Persamaan – persamaan yang digunkaan untuk pengolahan dan perhitungan

data penelitian diatas antara lain :

a. Menghitung Debit aliran air ( Q )

Untuk menghitung debit aliran air yang dihasilkan dapat digunakan

persamaan 3.1 sebagai berikut :

t V

Q= ... (3.1)

Keterangan :

Q = debit air ( m3/s )

V = volume air ( m3 )

t = waktu yang diperlukan ( s )

b. Menghitung Torsi ( T )

Untuk menghitung torsi pada poros dapat digunakan persamaan 3.2

sebagai berikut :

T = F x r ... (3.2)

Keterangan :

T = torsi ( N.m )

F = gaya yang bekerja ( N )

(32)

16

c. Menghitung Daya yang diberikan poros ( Pin )

Untuk menghitung daya yang diberikan poros dapat digunakan

persamaan 3.3 sebagai berikut :

Pin = ω x T ... (3.3)

Keterangan :

Pin = daya yang diberikan poros ( watt )

ω = kecepatan putaran ( rpm )

T = torsi ( N.m )

d. Menghitung Daya pemompaan ( Pout )

Untuk menghitung daya pemompaan dapat digunakan persamaan 3.4

sebagai berikut :

Pout = ρ x g x H x Q ... (3.4)

Keterangan :

Pout = daya pemompaan ( watt )

ρ = massa jenis air (kg/m3)

g = gaya grafitasi bumi (m/s2)

H = head / ketinggian jatuh air (m atau J/N)

(33)

e. Menghitung Efisiensi pompa ( η )

Untuk menghitung efisiensi dari pompa pipa yang dihasilkan dapat

digunakan persamaan 3.5 sebagai berikut :

η = x100% P

P

in out

... (3.5)

Keterangan :

η = efisiensi pompa ( % )

Pout = daya pemompaan ( watt )

(34)

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data dan Perhitungan dari Variasi Pertama Keterangan:

a. Diameter pipa bawah : 14 mm / 0,014 m

b. Jari-jari jarak sudu : 325 mm / 0,325 m

c. Diameter pipa lengan : 7 mm / 0,007 m

4.1.1. Data dan perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm pada

dengan head 0,60 m.

Tabel 4.1. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah

14 mm dengan head 0,60 m.

Perhitungan pada variasi putaran pertama (160 rpm) :

Dari data yang diperoleh pada tabel percobaan diatas, maka dapat dicari

harga efisiensinya dengan perhitungan sebagai berikut :

Keterangan : Dari lima kali pengambilan data diambil rata-rata untuk

mempermudah dalam perhitungan.

(35)

h = 0,6 m

Vol. air = 1006 ml = 0,001006 m3

t = 10 detik

F = 200 gram = 1,96 N

r = 0,1 m

n = 160 rpm

g = 9,81 m/s2

ρ = 1000 kg/m3

¾ Mengitung debit aliran ( Q )

Q = t V

=

10 10 006 ,

1 x −3

= 1,006 x 10-4 m3/s

¾ Mengitung torsi pada poros ( T )

T = F x r

= 1,96 x 0,1

= 0,196 N.m

¾ Menghitung daya yang dihasilkan poros ( Pin )

(36)

20

Tabel 4.2. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14

(37)

Perhitungan pada variasi putaran kedua (190 rpm) :

(38)

(39)

Tabel 4.3. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14

mm dengan head 0,60 m.

Debit (m3/s) Gaya No Head

(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)

jarak

(m) rpm

1 0,60 1580 10 290 0,10 210

2 0,60 1560 10 290 0,10 210

3 0,60 1580 10 290 0,10 210

4 0,60 1560 10 290 0,10 210

5 0,60 1580 10 290 0,10 210

Perhitungan pada variasi putaran ketiga (210 rpm) :

h = 0,6 m

Vol. air = 1572 ml = 0,001572 m3

t = 10 detik

F = 290 gram = 2,84 N

r = 0,1 m

n = 210 rpm

g = 9,81 m/s2

(40)

(41)

¾ Menghitung efisiensi pompa ( η )

Dari perhitungan diatas maka hasil perhitungan dari variasi diameter pipa

bawah 14 mm dengan head 0,6 m dapat dibuat tabel sebagai berikut:

Tabel 4.4. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head

0,6 m.

Keterangan Debit ( m3/s )

Putaran 1 (160 rpm) 0,0001006 _{0,1962 3,2857 0,5921 18,0215}

Putaran 2 (190 rpm) 0,0001368 _{0,2158 4,2915 0,8052 18,7626}

Putaran 3 (210 rpm) 0,0001572 _{0,2845 6,2533 0,9253 14,7966}

4.1.2. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m.

(42)

26

Tabel 4.6. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14

Tabel 4.7. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14

Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi

diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. akan didapatkan hasil sebagai

(43)

Tabel 4.8. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head

0,75 m.

Putaran 1 (160 rpm) 0,0000638 _{0,1962 3,2857 0,4694 14,2864}

Putaran 2 (190 rpm) 0,0001380 _{0,2943 5,8526 1,0153 17,3483}

Putaran 3 (210 rpm) 0,0001594 _{0,3532 7,7633 1,1728 15,1067}

Tabel 4.10. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah

(44)

28

Tabel 4.11. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah

diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. akan didapatkan hasil sebagai

berikut:

Tabel 4.12. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan

head 0,90 m.

Putaran 1 (160 rpm) 0,0000568 _{0,1177 1,9711 0,5015 25,4422}

Putaran 2 (190 rpm) 0,0000780 _{0,2158 4,2915 0,6887 16,0470}

Putaran 3 (210 rpm) 0,0000908 _{0,2354 5,1741 0,8017 15,4940}

4.2. Data dan Perhitungan dari Variasi Kedua Keterangan:

b. Jari-jari jarak sudu : 325 mm / 0,325 m

(45)

Tabel 4.13. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa

bawah 16 mm dengan head 0,60 m.

(46)

30

diameter pipa bawah 16 mm, dengan head 0,60 m, akan didapatkan hasil sebagai

berikut:

head 0,6 m.

Putaran 1 (160 rpm) 0,0001160 _{0,2158 3,6139 0,6828 18,8929}

Putaran 2 (185 rpm) 0,0001490 _{0,2943 5,6986 0,8770 15,3899}

Putaran 3 (206 rpm) 0,0001672 _{0,3826 8,2494 0,9841 11,9299}

4.2.2. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m.

(47)

(48)

32

head 0,75 m.

Putaran 1 (160 rpm) 0,0000932 _{0,2158 3,6139 0,6857 18,9743}

Putaran 2 (185 rpm) 0,0001380 _{0,2943 5,6986 0,9447 16,5777}

Putaran 3 (206 rpm) 0,0001594 _{0,3532 7,6155 1,1169 14,6658}

(49)

berikut:

head 0,9 m.

Putaran 1 (160 rpm) 0,0000906 _{0,2060 3,4498 0,7999 23,1870}

Putaran 2 (185 rpm) 0,0001168 _{0,2256 4,3684 1,0312 23,6067}

Putaran 3 (206 rpm) 0,0001404 _{0,2845 6,1342 1,2396 20,2079}

4.3.Data dan Perhitungan dari Variasi Ketiga Keterangan:

b. Jari-jari jarak lengan : 325 mm / 0,325 m

(50)

34

(51)

berikut:

head 0,6 m.

Putaran 1 (155 rpm) 0,0001206 _{0,2158 3,5010 0,7099 20,2757}

Putaran 2 (180 rpm) 0,0001566 _{0,2403 4,5273 0,9217 20,3600}

Putaran 3 (200 rpm) 0,0001824 _{0,3335 6,9813 1,0736 15,3784}

Tabel 4.29. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter pipa bawah 21

(52)

36

Tabel 4.30. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter pipa bawah 21

Tabel 4.31. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter pipa bawah 21

(53)

head 0,75 m.

Putaran 1 (155 rpm) 0,0001142 _{0,2453 3,9796 0,8402 21,1134}

Putaran 2 (180 rpm) 0,0001536 _{0,2845 5,3600 1,1301 21,0843}

Putaran 3 (200 rpm) 0,0001792 _{0,3728 7,8039 1,3185 16,8948}

Tabel 4.33. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter pipa bawah 21

Tabel 4.34. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter pipa bawah 21

(54)

38

Tabel 4.35. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter pipa bawah 21

berikut:

head 0,90 m.

Putaran 1 (155 rpm) 0,0001058 _{0,2354 3,8190 0,9341 24,4597}

Putaran 2 (180 rpm) 0,0001468 _{0,2551 4,8061 1,2961 26,9678}

Putaran 3 (200 rpm) 0,0001736 _{0,3041 6,3658 1,5327 24,0772}

4.4. Grafik dan Pembahasan.

Dari data – data dan hasil perhitungan diatas maka dapat dibuat grafik sebagai

(55)

4.4.1. Grafik dari variasi head 0,60 m.

Grafik Putaran Vs Debit h = 0,60 m

140 160 180 200 220

Putaran (rpm)

Gambar 4.1. Grafik hubungan putaran dengan debit pada head 0,60 m

Grafik Putaran Vs Daya h = 0,60 m

140 160 180 200 220

Putaran (rpm)

(56)

40

Grafik Putaran Vs Efisiensi h = 0,60 m

140 150 160 170 180 190 200 210 220

Putaran (rpm)

Linear (dia. 21 mm) Linear (dia. 16 mm) Linear (dia. 14 mm)

Gambar 4.3. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada head 0,60 m

140 150 160 170 180 190 200 210

Putaran (rpm)

(57)

Grafik Putaran Vs Daya

140 150 160 170 180 190 200 210

Putaran (rpm)

Gambar 4.5. Grafik hubungan putaran dengan daya pada head 0,75 m

Grafik Putaran Vs Efisiensi h = 0,75 m

140 160 170 180 190 210

Putaran (rpm)

dia. 14 mm dia. 16 mm dia. 21 mm

Linear (dia. 14 mm) _{Linear (dia. 16 mm)} Linear (dia. 21 mm)

(58)

42

140 150 160 170 180 190 200 210

Putaran (rpm)

Gambar 4.7. Grafik hubungan putaran dengan debit pada head 0,90 m

Grafik Putaran Vs Daya h = 0,90 m

140 150 160 170 180 190 200 210

Putaran (rpm)

(59)

Grafik Putaran Vs Efisiensi

140 150 160 170 180 190 200 210

Putaran (rpm)

Linear (dia. 14 mm) Linear (dia. 16 mm) Linear (dia. 21 mm)

Gambar 4.9. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada head 0,90 m

4.4.4. Grafik dari variasi diameter pipa bawah.

Grafik Diameter Pipa bawah Vs Debit Putaran pertama

Gambar 4.10. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran

(60)

44

Grafik Diameter Pipa bawah Vs Debit Putaran kedua

kedua

Grafik Diameter Pipa bawah Vs Debit Putaran ketiga

(61)

4.4.5. Pembahasan

Pada grafik hubungan antara putaran dengan debit dapat dilihat bahwa

semakin cepat putaran maka debitnya akan semakin besar. Hal tersebut

disebabkan karena semakin cepat putaran maka gaya sentrifugal akan semakin

besar pula, sehingga kecepatan aliran dalam pipa juga akan semakin besar.

Kecepatan aliran dalam pipa yang semakin besar akan menyebabkan debit yang

dihasilkan juga akan semakin besar pula. Pada grafik tersebut juga dapat dilihat

bahwa semakin besar diameter pipa bawah, maka tingkat kenaikan debitnya juga

akan semakin besar. Kenaikan debit yang semakin besar tersebut disebabkan

karena semakin besar pipa yang digunakan maka rugi-rugi aliran akibat gesekan

antara fluida dengan dinding dalam pipa akan semakin kecil.

Pada grafik hubungan antara putaran dengan daya pompa, hasil yang

ditunjukkan hampir sama dengan grafik hubungan putaran dengan debit, yaitu

semakin besar putaran maka akan semakin besar pula daya pompa yang

dihasilkan. Dari grafik tersebut juga dapat dilihat hubungan antara diameter pipa

bawah dengan daya pompa yang dihasilkan. Hubungan tersebut menunjukkan

bahwa semakin besar diameter pipa bawah, maka akan semakin besar pula daya

pompa yang dihasilkan.

Pada grafik hubungan putaran dengan efisiensi, hasil yang ditunjukkan

adalah apabila kecepatan putarnya dinaikkan maka efisiensi yang didapat akan

cenderung semakin kecil. Menurunnya tingkat efisiensi pada pompa tersebut

disebabkan karena semakin besar kecepatan putarnya maka rugi – rugi akibat dari

(62)

46

tersebut juga dapat dilihat hubungan antara besarnya diameter pipa bawah dengan

efisiensi pompa pipa. Hubungan diameter pipa bawah dengan efisiensi pompa

apabila dilihat dari grafik menunjukkan hasil yang kurang stabil, akan tetapi

secara umum dapat dilihat bahwa semakin besar diameter pipa bawah maka

efisiensi yang dihasilkan juga akan semakin besar.

Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit menunjukkan bahwa,

semakin besar diameter pipa bawah maka semakin besar pula debit yang

dihasilkan. Sebenarnya hal tersebut juga dapat dilihat melalui grafik hubungan

(63)

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

1. Semakin besar diameter pipa bawah maka semakin besar pula debit yang dihasilkan.

2. Semakin besar diameter pipa bawah maka akan semakin besar pula daya pompa yang dihasilkan.

3. Semakin besar diameter pipa bawah maka efisiensi yang dihasilkan juga akan semakin besar. Tetapi pada head 0,6m dengan putaran 190 rpm, 210 rpm dan pada head 0,75m dengan putaran 210 rpm efisiensi dari variasi diameter pipa bawah 14mm lebih besar dari yang variasi diameter pipa bawah 16mm.

4. Semakin cepat putaran pompa pipa maka debit yang dihasilkan juga akan semakin besar.

5. Semakin besar putaran pompa pipa maka akan semakin besar pula daya

pompa yang dihasilkan.

6. Apabila kecepatan putarnya dinaikkan maka efisiensi yang didapat akan cenderung semakin kecil.

7. Efisiensi maksimal yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 26,46 % pada variasi diameter pipa bawah 21 mm.

(64)

48

5.2. Saran

Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada bidang ini adalah :

1. Diameter pipa bawah bisa diperbesar lagi begitu juga dengan diameter pipa lengan agar diperoleh debit yang lebih besar lagi.

2. Sudut yang digunakan pada lengan tidak hanya 45o tetapi juga dapat divariasikan lebih atau kurang dari 45o, sehingga didapatkan variasi mana yang paling baik.

3. Klep / katub yang digunakan sebaiknya dipilih yang lebih baik dari yang sebelumnya untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan efisien dalam penelitian.

4. Pipa lengan bisa divariasi tidak hanya dengan pipa lurus saja , tetapi bisa digunakan pipa yang melengkung atau mungkin bisa dibuat mengkerucut.

5. Ketinggian head bisa ditambah lagi sehingga dapat memompa dari

(65)

M. White, Frank. 1979. Fluid Mechanic. Tokyo: Kosaido Printing CO, LTD. Soedarjana, Ir, P, J. 1963. Mekanika, Panas & Bunyi. Bandung: DHIWANTARA. Dietzel, Fritz ; Dakso Sriyono. 1980. Turbin, Pompa dan Kompresor. Jakarta:

Erlangga.

Yandi. 2007. Pompa Pipa. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

(66)

(67)