Daya Pompa dan Daya Motor Penggerak Pada Instalasi Spesifikasi Pompa Yang Digunakan Pada Instalasi. Pendahuluan

3.7 Daya Pompa dan Daya Motor Penggerak Pada Instalasi

Besarnya daya pompa untuk mengalirkan air atau daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan impeller yang dicari dengan persamaan: P p HQ N η γ = Dimana : H = Head pompa = 9,87 m Q = Kapasitas pompa = 0,0015 m 3 s γ = Berat jenis air pada temperatur 20 C = 9790 Nm 3 P η = efisiensi motor pompa = 84 Sehingga: 833 , 0,0015 9,87 9790 × × = p N = 173,99 W Dalam perencanaan ini, motor listrik dikopel secara langsung dengan poros pompa. Daya motor listrik sebagai motor penggerak poros pompa dapat dihitung dengan persamaan: t p m N N η α + = 1 Dimana: N m = daya motor penggerak kW N p = daya pompa α = factor cadangan daya = 0.1 ÷ 0.2 Untuk motor induksi diambil 0.1 t η = efisiensi transmisi = 1.0 dikopel langsung Sehingga: . 1 1 . 1 99 , 173 + = m N = 191,389 W Berdasarkan perhitungan diatas, maka dipilih motor listrik dengan daya 191,389 W Universitas Sumatera Utara

3.8 Spesifikasi Pompa Yang Digunakan Pada Instalasi.

Untuk menentukan jenis pompa yang sesuai dengan instalas perlu diperhatikan data-data spesifikasi pompa perencanaan, sebagai berikut: Kapasitas Pompa Q : 90 ltr mnt Head Pompa H : 9,87 m Jenis Pompa : Pompa Radial Putaran Spesifik n s : 1024 rpm Tipe impeller : Radial Flow Efisiensi Pompa P η : 83,3 Daya Pompa N p : 173,99 W Daya Motor N m : 191,389 W Dengan memperhatikan data-data pada pompa perencanaan maka dapat ditetapkan pompa yang akan digunakan dalam instalasi adalah : Merk : DMY water pump Tipe : AQUA - 175 Tinggi Tekan : 18 meter Kapasitas : 90 Ltrmnt Daya : 175 Watt 0,24 Hp Putaran : 2850 rpm Gambar 3.5 Pompa Sentrifugal Universitas Sumatera Utara

3.9. Ukuran-Ukuran Utama Pompa

3.9.1.Ukuran Poros dan Impeller pompa Untuk dapat memperoleh ukuran poros dan impeller pada pompa maka dilakukan pengukuran pada impeller. Adapun bentuk impeller yang akan diukur adalah seperti yang tertera pada gambar dibawah ini : Gambar 3.6 Bentuk impeler dan sudu yang digunakan dalam pompa Gambar 3.7 Ukuran – ukuran utama pada impeler Universitas Sumatera Utara Keterangan:

1. Diameter Poros pompa D

S = 10 mm 2. Bentuk dan ukuran impeller a. Diameter Hub Impeller d H =27 mm b. Diameter Mata Impeller d O =35 mm c. Diameter Sisi Masuk d 1 = 44,2 mm d. Diameter Sisi Keluar d 2 = 129 mm e. Lebar Impeler Pada Sisi Masuk b 1 = 2,5 mm f. Lebar Impeler Pada Sisi Keluar b 2 = 2,5 mm g. Tebal Sudu Pada Sisi Masuk t 1 = 4 mm h. Tebal Sudu Pada Sisi Keluar t 2 = 1 mm i. Jumlah Sudu Z = 6 Buah

3. Kecepatan dan Sudut Aliran Fluida Impeler

a. Kecepatan dan Sudut Aliran Fluida Masuk Impeler 1. Kecepatan Aliran Absolute V 1 Pada pompa dengan impeler radial, aliran fluida masuk secara radial tegak lurus dengan garis singgung impeler sehingga besar sudut masuk absulute α 1 = 90 C dan kecepatan aliran absolute V 1 adalah sama dengan kecepatan radial pada sisi masuk Vr 1 Q th = Kapasitas aliran teoritis pada sisi isap, yaitu kapasitas dengan perkiraan adanya kerugian yang disebabkan fluida dari sisi tekan yang mengalir kembali ke sisi isap melalui celah impeler, besarnya 1,02 ÷ 1,05 dari kapasitas pompa, diambil 1,05 [ Fritz Dietzel, hal 261 ]. = 1,05 x 0,0015 m 3 s = 0.001575 m 3 s Universitas Sumatera Utara d ={ 2 027 , . 001575 . 4 + × O V π } 12 1,156.10 -3 = 4 3 10 . 29 , 7 10 . 00535 , 2 − − + O V O V 3 10 . 00535 , 2 − = 4,27.10 -4 O V = 4 3 10 . 27 , 4 10 . 00535 , 2 − − O V = 4,043 ms Jadi dapat diperoleh nilai V r1 dengan persamaan : V r1 = kecepatan fluida radial sisi masuk = V + 10 ÷ 15 x V dipilih 12,5 = 4,043 + 0,125 x 4,043 = 4,5 ms 2. Kecepatan Tangensial U 1 Kecepatan tangensial pada sisi masuk impeler ditentukan dengan persamaan [ Magdy Abou Rayan, hal 102 ] : U 1 = 60 . . 1 p n d π = 60 2850 . 10 . 43 . 14 , 3 3 − = 6,6 ms 3. Sudut Tangensial β 1 Untuk aliran fluida masuk secara radial α = 90 , maka sudut sisi masuk β 1 dapat dihitung dengan persamaan berikut [ Magdy Abou Rayan, hal 102 ]: 1 1 1 arctan V V r = β = arc tan       6 , 6 5 , 4 = 34,28 Universitas Sumatera Utara Maka segitiga kecepatan diatas pada sisi masuk impeler dapat digambarkan sebagai berikut: Gambar 3.8 Segitiga Kecepatan pada sisi masuk Skala 1 cm : 1 ms Ket. W 1 : Kecepatan relatif pada sisi masuk impeler : Kecepatan fluida radial sisi masuk U 1 : Kecepatan tangensial pada sisi masuk impeler β 1 : Sudut sisi masuk Dari gambar 3.5 dapat diketahui bahwa kecepatan relatif pada sisi masuk impeler W 1 adalah : W 1 = = 28 , 34 sin 5 , 4 = 7,988ms b. Kecepatan dan Sudut Aliran Keluar Impeler 1. Kecepatan Radial Aliran V r2 Dari perhitungan sebelumnya kecepatan radial pada sisi keluar impeler V r2 adalah sebesar 4,5 ms Universitas Sumatera Utara 2. Kecepatan Tangensial U 2 U 2 = 60 . . 2 p n d π = 60 2850 10 . 129 14 , 3 3 × × − = 19,25 ms 3. Sudut tangensial Keluar Impeler β 2 Z = 6,5 Dimana Z Jumlah Sudu = 6 Z = 6,5     − + 2 , 44 129 2 , 44 129 . sin     + 2 2 1 β β sin     + 2 2 1 β β = 26,9 1 β + 2 β =53,8 2 β = 53,8 - 34,28 2 β = 19,52 4. Kecepatan Absolut Tangensial V u2 V u2 = U 2 - 2 2 tan β r V [Stepanoff, hal 49] = 19,25 - 25 , 19 5 , 4 Tan = 7,94 ms 5. Sudut Absolut Keluar Impeler 2 α 2 α = arc tan 2 2 u r V V = arc tan 55 , 6 5 , 4 = 34,48 Universitas Sumatera Utara 6. Kecepatan Sudut Absolut keluar impeler W 2 W 2 = 2 2 sin β r V = 52 , 19 sin 5 , 4 = 13,46 ms 7. Kecepatan Absolut aliran keluar V 2 V 2 = 2 2 sin α r V = 48 , 34 sin 5 , 4 = 7,95 ms Setelah didapat harga-harga diatas maka polygon kecepatan keluar impeler dapat digambarkan seperti gambar 3.6 berikut ini: Gambar 3.9 Segitiga kecepatan pada sisi keluar Keterangan gambar : V 2 = komponen absolute keluar impeler V u2 = komponen tangensial kecepatan absolute keluar impeler W 2 = kecepatan relative keluar impeler U 2 = kecepatan tangensial keluar impeler α 2 = sudut absolute keluar impeler β 2 = sudut tangensial keluar impeler. Universitas Sumatera Utara

4. Melukis Bentuk Sudu

Ada dua metode yang digunakan dalam melukis bentuk sudu, yaitu : 1. Metode arcus tangent 2. Metode koodinat polar Dalam melukis bentuk sudu sering digunakan metode arcus tangent, yaitu dengan membagi-bagi impeler beberapa ruang konsentris diantara jari-jari R 1 dan R 2. Jarak masing-masing lingkaran adalah : Dimana : R 1 = jari-jari lingkaran sudu sisi masuk impeler = d 1 2 = 44,22 = 22,1 mm R 2 = jari-jari lingkaran sudu sisi keluar = d 2 2 = 1292 = 64,5 mm i = jumlah bagian yang dibentuk oleh lingkaran konsentris direncanakan 4 bagian. Maka diperoleh : R = 4 1 , 22 5 , 64 − = 10,6mm Perubahan besar sudut kelengkungan terhadap perubahan R adalah : = 4 28 , 34 52 , 19 − = - 3,74 Universitas Sumatera Utara Jari-jari kelengkungan busur pada setiap lingkaran dapat dihitung dengan persamaan: = Dimana : i = menyatakan lingkaran bagian dalam o = menyatakan lingkaran bagian luar Harga-harga setiap jari-jari busur dan sudut pada setiap bagian lingkaran yang membentuk sudu impeler dihitung dan ditabelkan pada tabel 4.2. berikut : Tabel 3.7 Jari-jari busur sudu impeler Link R mm R 2 mm 2 R cos R cos - R i cos R 2 – R i 2 mm 1 22,1 488,41 34,48 - - - B 32,7 1069,29 30,74 28,10550729 9,88795017 580,88 29,37312537 C 43,3 1874,89 27 38,5805825 10,47507521 805,6 38,45318453 D 53,9 2905,21 23,26 49,51913199 10,9385374 1030,32 47,09587591 2 64,5 4160,25 19,52 60,79285689 11,2757249 1255,04 55,6522978 Adapun langkah-langkah melukis sudu impeler adalah sebagai berikut : 1. Gambaran lingkaran a,b dan c diantara R 1 dan R 2 dengan R = 10,6 mm 2. Tentukan sembarang titik A pada lingkaran d 1 lalu tarik garis sumbu OA kemudian lukis sudut OAA’ sebesar = 34,8 . 3. Tentukan titik W sebagai pusat lingkaran 1 dan b pada garis AA’ dengan jari-jari 29,37312537 mm dari titik A, lukis busur lingkaran yang berpusat Universitas Sumatera Utara di W dari titik A hingga berpotonan dengan lingkaran b, tandai dengan titik C. 4. Tentukan titik CX sebagai pusat lingkaran b dan c pada garis BC dengan jari-jari 38,45318453 mm dari titik C, lukis busur lingkaran yang berpusat di titik X dari titik C hingga berpotongan dengan lingkaran c. titik potongan tersebut ditandai dengan titik C. 5. Demikian seterusnya dilakukan dengan langkah 3 dan hingga dapat ditentukan titik D dan E pada lingkaran d dan 2 sehingga diperoleh tiktik A, B, C, D dan E yang membentuk sudut impeler. Maka gambar sudu tersebut dapat dilihat seperti terdapat pada gambar 3.7 berikut : Gambar 3.10 Sudu impeler Universitas Sumatera Utara

3.9.2 Bentuk dan Ukuran Rumah Pompa

Rumah pompa adalah bagian yang sangat penting dari sebuah pompa yang berfungsi untuk mengalirkan fluida dan mengubah energi kinetic fluida menjadi energi tekanan. Rumah pompa yang digunakan pada perencanaan ini adalah jenis rumah volut, jenis ini berbentuk spiral biasanya disebut rumah keong. Rumah pompa ini dibentuk sedemikian rupa sehingga luas penampang rumah pompa perlahan-lahan bertambah luas dalam arah radial. Jenis ini biasanya digunakan untuk pompa satu tingkat dan konstruksinya sangat sederhana.

3.9.2.1 Bentuk Rumah Pompa

Untuk menggambarkan rumah pompa volute, rumah pompa dibagi atas 8 bagian penampang masing- masing 45, 90, 135, 180, 225, 315, dan 360. Berdasarkan perbandingan kecepatan pada kerongkongan rumah keong V thr U 2 dengan kecepatan keliling fluida keluar impeler adalah fungsi dari kecepatan spesifik seperti pada gambar dibawah ini [ Lobanoff, hal 31 ]: Gambar 3.11 Perbandingan Kecepatan pada kerongkongan rumah keong Pada perhitungan sebelumnya diperoleh Q = 0,0015 m 3 S dan H p = 9,87 m dengan harga ns, = 1024 rpm, sehingga dari grafik di atas diperoleh bahwa harga C 3 U 2 = 0,45 sehingga dari persamaan diperoleh : Universitas Sumatera Utara V thr = C 3 U 2 x U 2 = 0,45 x 19,25 = 8,6625 ms

3.9.2.2 Luas Saluran Keluar throat Volute A

thr Besar luas penampang kerongkongan rumah keong throat volute A thr adalah [ Stepanoff, hal 115 ]: A thr = b 3 D 3 π sin v α Dimana : A thr = Luas Saluran keluar kerongkongan b 3 = lebar saluran keluar kerongkongan = b 2 + 0,025 r 2 [ Khetagurov, hal 248 ] = 8 mm + 0,025 64,5 mm = 4,1125 mm D 3 = 2r 3 , dimana nilai r 3 = 1,02 ÷ 1,05 r 2 , dalam perencanaan ini diambil nilai r 3 = 1,035 r 2 [ Khetagurov, hal 248 ]. = 2 x 1,035 x 64,5 = 133,515 mm sin v α = Sudut volute, nilai sin v α didapat dari hasil interpolasi grafik penentuan sudut volut [ Stepanoff, hal 113 ], sebesar 7,1 . Universitas Sumatera Utara Gambar 3.12 Grafik penentuan sudut volut maka : A thr = b 3 . D 3 . π . sin v α = 4,1125 x 133,515 x π x sin 7,1 = 213,211 mm 2

3.9.2.3 Penampang dan Jari-Jari Volute

Bentuk rumah pompa adalah rumah volute sehingga luas daerah diantara rumah pompa dan impeler merupakan fungsi sudut volute v dalam sistem radial lingkaran, dapat dihitung dengan persamaan [ Stepanoff, hal 115 ] A v = A thr Dimana: r vi = jari-jari lintasan antara casing dengan impeler r vi = Untuk v = 90 , maka diperoleh : A v = A thr = 213,211 = 53,30 mm 2 Universitas Sumatera Utara Besarnya harga r v diperoleh dari r v = r vi + r 2 + t Dimana : r 2 = Jari – jari keluar impeler = 64,5 mm t = Jarak impeler dengan lidah volut, biasanya 8 dari jari – jari keluar impeler [Khetagurov, hal 246]. = 0,08.r 2 = 0,08 x 64,5 = 5,16 mm maka : r v = r vi + r 2 + t = 4,12 + 64,5 + 5,16 = 73,78 mm Dengan cara yang sama harga dari A v , r v , r vi , dapat ditabelkan untuk harga tiap-tiap sudut volute yang telah ditentukan. Tabel berikut memberikan jari- jari saluran dan luas volute untuk setiap penampang tiap-tiap sudut volute. Tabel.3.8. Jari – jari dan luas volut untuk setiap penampang A v mm 2 R vi mm r v mm 69,66 90 53,30 4,12 73,78 135 79,95 5,04 74,7 180 106,61 5,83 75,49 225 133,26 6,51 76,17 270 159,91 7,13 76,79 315 186,56 7,71 77,37 360 213,86 8,74 77,9 405 239,86 8,74 78,9 430 254,67 9,01 78,67 Universitas Sumatera Utara Adapun cara untuk melukis rumah keong ialah sebagai berikut: 1. Dengan pusat titik A, dilukis lingkaran-lingkaran dengan jarak yang telah ditentukan 2. Dimana besar jari-jari tiap lingkaran tersebut sudah ditentukan dan dilukis pada sudut tertentu, dimana diwakili pada sudut 0, 90, 180, 270 dan 360 3. Kemudian dilukis lingkaran yang menyinggung semua lingkaran dengan titik pusat A lingkaran terputus-putus 4. Demikian juga dilukis lingkaran luar yang sama dengan titik pusat A 5. Kemudian dilukis jari-jari penampang volute sebesar 5,61 mm 6. Maka dari titik M ditarik garis ke titik P dan dari titik N ke titik Q 7. Maka terbentuklah sebuah rumah keong volute. Gambar 3.13 Rumah pompa Universitas Sumatera Utara 3.10.Pelaksanaan Perancangan 3.10.1 Diagram Alir Perancangan Secara garis besar pelaksanaan penelitian ini dilaksanakan berurutan dan sistematis,seperti ditunjukkan pada gambar 3.14. Gambar 3.10 Diagram aliran pelaksanaan Perancangan Indentifikasi masalah dan menetapkan tujuan perancangan PENGOLAHAN DATA: Simulasi data statistik CFD Fluent 6.1.22 SELESAI START STUDI AWAL: Studi literatur PERSIAPAN: - Perencanaan Bentuk Instalasi Pompa -Penyedian Alat dan bahan yang dibutuhkan - Pengerjaan Instalasi Pompa -Pengujian terhadap Instalasi Pompa PENGUMPULAN DATA: - Kapasitas Pompa m 3 s - Head Pompa m - Kecepatan Aliran ms - Net positive suction head m - Efisiensi Pompa - Daya Pompa W - Putaran Pompa rpm ANALISA DATA KESIMPULAN Ya Tidak Universitas Sumatera Utara

3.10.2 Hasil Akhir dari Perancangan.

Adapun hasil akhir dari perancangan Instalasi pompa ini dapat dilihat dari gambar dibawah ini : Gambar 3.11.Pandangan depan Instalasi pompa Universitas Sumatera Utara Gambar 3.12..Pandangan Samping Instalasi Pompa Universitas Sumatera Utara

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Pendahuluan

Sistem yang dilakukan dalam analisa memprediksi aliran fluida yang terjadi pada pompa yaitu pengambilan data dari pengujian kapasitas pompa per menit pada Laboratorium Mesin Fluida Departemen Teknik Mesin. Pengujian tersebut dilakukan dengan bukaan gate valve pada pipa isap 100 . Dari pengujian ini akan diperoleh data yang akan digunakan dalam analisa memprediksi aliran fluida yang terjadi pada pompa dengan menggunakan perangkat lunak CFD Fluent 6.1.22. Dari analisa aliran fluida ini akan diketahui besar tekanan dan kecepatan disisi keluar outlet sehingga akan tampak bagian - bagian pada impeller atau rumah pompa yang kemungkinan akan terjadi kavitasi.

4.2 Perhitungan Kapasitas Pompa

Dokumen yang terkait

Simulasi Pengaruh NPSH Terhadap Terbentuknya Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Dengan Menggunakan Program Komputer Computational Fluid Dyanamic Fluent

15 132 124

Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal dan Analisa Numerik Menggunakan Perangkat Komputer CFD Fluent 6.1.22 Pada Pompa Sentrifugal Dengan Suction Gate Valve closed 50%

10 83 120

Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal dan Analisa Numerik Menggunakan Program Komputer CFD Fluent 6.1.22. Pada Pompa Sentrifugal Dengan Suction Gate Valve closed 25%

15 120 153

Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal dan Analisa Numerik Menggunakan Program Komputer CFD Fluent 6.1.22 pada Pompa Sentrifugal Dengan Suction Gate Valve closed 75%

10 94 119

Analisa Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal Pada Putaran 3000 RPM Dengan Menggunakan Software CFD Fluent 6.1.22

12 66 119

Analisa Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal Pada Putaran 1500 RPM Dengan Menggunakan Software CFD Fluent 6.1.22

27 137 102

Simulasi Perancangan Pompa Sentrifugal Pada Instalasi Hotel Aryaduta Medan Dengan Menggunakan Program Komputer CFD Fluent 6.1.22

5 53 195

Simulasi Perancangan Pompa Sentrifugal pada Instalasi Rumah Sakit G.L.Tobing Tj.Morawa dengan Menggunakan Program Komputer CFD FLUENT versi 6.1.22

9 67 187

ANALISIS PERUBAHAN JUMLAH SUDU IMPELLER TERHADAP KECEPATAN DAN TEKANAN FLUIDA PADA POMPA SENTRIFUGAL MENGGUNAKAN FLUENT 6.23.26 PADA POMPA SENTRIFUGAL MENGGUNAKAN FLUENT 6.23.26 PADA POMPA SENTRIFUGAL MENGGUNAKAN FLUENT 6.23

1 8 18

Optimasi Desain Impeller Pompa Sentrifugal Menggunakan Pendekatan CFD

1 1 6