g, PVC and PE hydraulically smooth

91 Dimana : h fs = kerugian karena gesekan m f = faktor gesekan diperoleh dari diagram moody L s = panjang pipa hisap = 3.42 m d is = diameter dalam pipa = 0.0381 m V s = kecepatan aliran fluida = 0.72 ms Untuk menentukan faktor gesekan f terlebih dahulu ditentukan alirannya apakah laminar atau turbulen dengan mencari harga bilangan Reynold Re, Dimana :  is s d V  Re Dengan : Re = Reynold number  = Viskositas kinematik, dimana harganya 1.02 x 10 -6 untuk tekanan 1 atm pada suhu 20 C Sehingga diperoleh : 6 10 02 . 1 0381 . 72 . Re     =26894.1  4000 Maka aliran yang terjadi adalah aliran “turbulen” Bahan pipa isap yang direncanakan adalah pipa PVC dimana bahan pipa yang direncanakan tersebut mempunyai kekasaran sebesar 0 m sesuai dengan tabel dibawah. Tabel 4.7 Kekasaran relative  dalam berbagai bahan pipa Absolute Rougness  Pipeline Material Ft mm Glass and various plastic

e.g, PVC and PE hydraulically smooth

hydraulically smooth Universitas Sumatera Utara 92 Pipes Drawn tubings e.g.copper or aluminium pipes or tubings 5 x 10 -6 1.5 x 10 -6 Comersial steel or wrought iron 1.5 x 10 -4 4.6 x 10 -2 Cast iron with asphalt lining 4 x 10 -4 0.12 Galvanized iron 5 x 10 -6 0.15 Cast iron 8.5 x 10 -4 0.25 Wood stave 6 x 10 -4 – 3 x 10 -3 0.18 – 0.9 Concrete 1 x 10 -3 – 1 x 10 -2 0.3 – 3.0 Riveted stell 3 x 10 -3 – 3 x 10 -2 0.9 – 9.0 Fundamentals Of Fluid Mechanics 5 th Edition, Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi Maka kekasaran relative  d is adalah : is d  = 0318 . = 0 Sehingga besarnya kerugian gesek sepanjang pipa isap menurut Darcy-Weiscbah adalah 81 . 9 2 72 . 0381 . 42 . 3 2     fs h = 0 m 2 Kerugian Head Akibat Perlengkapan Instalasi h ms Besarnya kerugian akibat adanya kelengkapan pipa dapat diperoleh dengan persamaan : h ms =  g V nk S 2 2 Dimana : h ms = Kerugian head akibat kelengkapan pipa sepanjang jalur pipa isap n = Jumlah kelengkapan pipa k = koefisien kerugian akibat kelengkapan pipa Universitas Sumatera Utara 93 Untuk mengetahui berapa besarnya kerugian head yang terjadi akibat adanya kelengkapan pipa yang digunakan sepanjang jalur pipa isap, maka perlu diketahui terlebih dahulu jenis kelengkapan pipa yang digunakan sepanjang jalur pipa isap. Adapun jenis dan jumlah kelengkapan tersebut adalah elbow 90 long reguler 3 buah. Tabel 4.8 Nilai Koefisien K untuk tipe Screwed Nominal Screwed Diameter, inchi ½ 1 2 4 Valve fully open Globe 14 8.2 6.9 5.7 Gate 0.30

0.24 0.16

0.11 Swing Check 5.1 2.9 2.1 2.0 Angle 9.0 4.7 2.0 1.0 Elbow 45 reguler 0.39 0.32 0.30 0.29 90 reguler

2.0 1.5

0.95 0.64

90 long radius 1.0 0.72 0.41 0.23 180 long radius 2.0 1.5 0.95 0.64 Fundamentals Of Fluid Mechanics 5 th Edition, Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi Sesuai dari data tabel diatas maka koefisien kerugian k dari elbow 90 untuk jenis screwed dengan diameter nominal pipa 1.5 inchi dapat dicari dengan cara interpolasi antara elbow berukuran 1 inchi dengan 2 inchi yaitu : Tabel 4.9 Perhitungan diameter elbow dengan Koefisien Kerugian k pada pipa isap Diameter elbow inchi 1 1.5 2 K 1.5 k 0.95     5 . 1 95 . 95 . 1 2 5 . 1 2      k Universitas Sumatera Utara 94 225 . 1  k Tabel 4.10 Perhitungan nilai koefisien kerugian akibat kelengkapan pipa isap Jenis Perlengkapan Jumlah n K nK Mulut Isap 1 0.4 – 0.5 0.45 Elbow 90 reguler 3 1.225 3.675 Total koefisien kerugian 4.125 Maka besarnya kerugian head akibat kelengkapan pipa pada pipa isap adalah sebesar : h ms = 81 . 9 2 72 . 125 . 4 2  = 0.109 m Dengan demikian diperoleh besar kerugian head sepanjang jalur pipa isap pompa sebesar: h ls = h fs + h ms = 0 + 0.109 m = 0.109 m

IV.4.4.4.2 Kerugian Head sepanjang Pipa Tekan h

Id 1 Kerugian Head Akibat Gesekan Pipa Tekan h fd Pipa tekan dari pompa menuju roof tank direncanakan menggunakan ukuran pipa dengan ukuran 1.5 inchi dan jenis pipa adalah PVC sama dengan pipa hisap. Karena jenis dan diameter pipa tekan ini sama dengan pipa hisap, maka bilangan reynold Re adalah 26894.1 dan faktor gesekan f = 0 serta panjang pipa tekan adalah 5.94 m, maka besarnya kerugian akibat gesekan pada pipa tekanan adalah Universitas Sumatera Utara 95 81 . 9 2 72 , 0381 . 94 , 5 2     fd h = 0 m 2 Kerugian Head Akibat Perlengkapan Instalasi h md Dari gambar instalasi sebelumnya telah tertera bahwa perlengkapan yang diperlukan adalah  Gate valve 1 buah  Elbow 90 o long regular 4 buah Dari data tabel perhitungan nilai k elbow diatas maka koefisien kerugian k dari elbow 90 untuk jenis screwed dengan diameter nominal pipa 1.5 inchi adalah 1.225. Sama hal nya dengan elbow maka nilai koefisien k dari gate valve 1.5 inchi dapat dicari dengan cara interpolasi antara gate valve berukuran 1 inchi dengan 2 inchi yaitu : Tabel 4.11 Perhitungan diameter elbow dengan Koefisien Kerugian k pada pipa tekan Diameter Gate valve inchi 1 1.5 2 K 0.24 k 0.16     24 . 16 . 16 . 1 2 5 . 1 2      k 20 .  k Tabel 4.12 Perhitungan nilai koefisien kerugian akibat kelengkapan pipa tekan Jenis Perlengkapan Jumlah n K nK Gate valve 1 0.20 0.20 Elbow 90 reguler 4 1.225 4.9 Total koefisien kerugian 5.1 Maka harga kerugian head akibat perlengkapan instalasi pipa tekan adalah Universitas Sumatera Utara 96 h md =   81 . 9 2 72 . 1 . 5 2  m = 0.135 m Dengan demikian kerugian head pada pipa tekan ini adalah h ld = h fd + h md = 0 + 0.135 m = 0.135 m Maka kerugian head gesekan total adalah h L = h ls + h ld = 0.109 + 0.135 m = 0.244 m Dari perhitungan sebelumnya maka dapat ditentukan head total yang dibutuhkan untuk melayani instalasi pemipaan : H total = ΔH P + ΔH V + H S + H L = 0 + 0 + 4.33 + 0.244 m = 4.574 m Namun untuk pemakaiannya dalam jangka waktu maka perlu diperhatikan hal – hal sebagi berikut :  Kondisi permukaan pipa yang dalam jangka waktu panjang akan semakin kasar sehingga nantinya akan memperbesar kerugian yang terjadi.  Penurunan kinerja pompa yang dipakai dalam rentang waktu yang lama  Kondisi – kondisi lain yang dapat mempengaruhi operasional pompa. Universitas Sumatera Utara 97 Maka dalam perencanaannya head pompa perlu ditambah 10-25 . Dalam perencanaan ini dipilih 20 , maka besarnya head pompa yang akan dirancang : H total = 4,574 m x 1 + 0,20 = 5.49 m

IV.4.5 Perhitungan Motor Penggerak pada Pompa yang digunakan

Pada dasarnya pompa memerlukan penggerak mula untuk menggerakkan pompa tersebut. Ada beberapa jenis alat penggerak motor yang digunakan untuk menggerakkan pompa antara alin turbin uap, motor bakar, dan motor listrik. Dalam pengujian ini telah ditentukan motor penggerak yang dipakai adalah motor DC penguatan shunt dengan putaran 1400 rpm.

IV.4.6 Putaran Spesifik dan Tipe Impeler

Impeller adalah roda atau rotor yang dilengkapi dengan sudu – sudu, dimana sudu – sudu, diman sudu – sudu ini berguna untuk memindahkan mekanis poros menjadi energi fluida. Tipe impeller suatu pompa ditentukan berdasarkan putaran spesifik pompa tersebut. 4 3 P P s H Q n n  Dimana : S n = Putaran spesifik rpm P n = Putaran poros pompa rpm = 1400 rpm Q = kapasitas pompa gpm = 50 ltr menit = 13.21 gpm H P = Head pompa ft = 5.49 m = 18.01 ft Sehingga : Universitas Sumatera Utara 98 4 3 01 . 18 21 . 13 1400  s n = 582,2 rpm Dari tabel 2.1 dapat diketahui bahwa untuk putaran spesifik, S n = 582.2 rpm maka jenis impeller yang sesuai adalah jenis radial flow.

IV.4.7 Efisiensi Pompa Pada Instalasi Yang Dirancang

Efisiensi merupakan parameter yang sangat penting dalam merencanakan pompa. Dengan kondisi sistem yang ada pompa harus dirancang sedemikian hingga menghasilkan efisiensi optimal. Efisiensi pompa merupakan perbandingan daya yang diberikan pompa kepada fluida dengan daya yang diberikan motor listrik kepada pompa. Efisiensi total pompa dipengaruhi oleh efisiensi hidrolis, efisiensi mekanis, dan efisiensi volumetris. Berdasarkan hasil perhitungan S n diatas dapat disimpulkan akibat penurunan kapasitas aliran Q sebesar 50 dari nominalnya yaitu dari 100 liter menjadi 50 liter maka S n mengalami penurunan juga kurang lebih sebesar 50 yaitu dari 1400 rpm menjadi 582.2 rpm. Hal ini diakibatkan putaran penggerak mula yang hanya mempunyai putaran nominal 1400 rpm. Oleh karena itu, penurunan efisiensi pompa dapat diasumsikan turun 50 dari nominalnya. Hal dapat dibuktikan persamaan di bawah ini dimana head pompa H , ρ dan g dianggap konstan : η p = p P n g H Q . . .  Dari persamaan diatas dapat dilihat jika Q berkurang 50 maka η p akan berkurang 50 juga sedangkan daya pompa Np akan mengalami kenaikan Universitas Sumatera Utara 99 akibat mengatasi rugi – rugi yang semakin besar dimana hal ini disebabkan oleh penurunan efisiensi tersebut. Sedangkan hubungan Q dengan S n dapay dilihat pada persamaan di bawah ini : 4 3 H Q n n q  Dalam menghitung efisiensi pompa ini, pertama kita akan menghitung efisiensi pompa dengan putaran penggerak pompa 1400 rpm dan Q nominal yaitu 100 litermenit sehingga hasil akhir penghitungan efsiensi pompa akan dikurangi 50 dari nominal hasil perhitungan sesuai dengan penurunan Q sebesar 50 dari nominal. Dimana H dianggap konstan.

IV.4.7.1 Efisiensi Hidrolis

Efisiensi hidrolis merupakan perbandingan antara head pompa sebenarnya dengan head pompa teoritis dengan jumlah sudu tak berhingga. Besarnya efisiensi hidrolis dapat ditentukan dengan cara interpolasi dari data dibawah ini.. Tabel 4.13 Hubungan antara kecepatan spesifik dengan efisiensi hidrolis n q 1menit 10 15 20 30 50 100 η h 0.86 0.91 0.94 0.96 0.97 0.98 Sumber : Turbin, Pompa Dan Compressor hal : 258 Besarnya kecepatan spesifik dapat dicari dengan menggunakan persamaan: 4 3 H Q n n q  Universitas Sumatera Utara 100 Dimana : q n = Kecepatan spesifik 1menit n = kecepatan kerja putar pompa yang telah dipilh menit -1 Q = kapasitas pompa m 3 s H = Head pompa m Sehingga didapat : 4 3 49 . 5 00167 . 1400  q n menit -1 = 15.9 menit -1 Tabel 4.14 Perhitungan kecepatan spesifik dengan efisiensi hidrolis n q 1menit 15 15.9 20 η h 0.91 η h 0.94     91 . 94 . 94 . 15 20 9 . 15 20      h  η h = 0.915

IV.4.7.2 Efisiensi Volumetris

Kerugian volumetris disebabkan adanya kebocoran aliran setelah melalui impeller yaitu adanya aliran balik menuju sisi isap. Efisiensi volumetris dapat juga ditentukan berdasarkan interpolasi antara kecepatan spesifik impeller. Tabel 4.15 Hubungan antara kecepatan spesifik dengan efisiensi volumetris n S 60 to 100 100 to 150 150 to 220 η V 0.94 to 0.97 0.97 to 0.99 0.98 to 995 Sumber : Marine auxiliary machinery and System, M. Khetagurov hal : 253 Kecepatan spesifik impeler dapat dicari dengan menggunakan persamaan [ Marine auxiliary machinery and System, M. Khetagurov hal 253 ] : Universitas Sumatera Utara 101 4 3 65 . 3 H Q n n S  Dimana : n = kecepatan impeller pompa rpm S n = kecepatan spesifik impeler Maka : 4 3 49 . 5 00167 . 1400 65 . 3  S n = 58.04 rpm Karena n s = 58.04 di bawah nilai terkecil dari tabel 4.15 diatas, maka disumsikan η V = 0.9 sebagai nilai dari efisiensi volumetris.

IV.4.7.3 Efisiensi Mekanis

Besarnya efisiensi mekanis sangat dipengaruhi oleh kerugian mekanis yang terjadi yang disebabkan oleh gesekan pada bantalan, gesekan pada cakram dan gesekan pada packing. Besarnya efisienis mekanis menurut M.Khetagurov berkisar antara 0.9 – 0.97 . Dalam perencanaan ini diambil harga efisiensi mekanis 0.9. Dari perhitungan diatas didapat nilai efisiensi nominal pompa adalah m V h total        = 0.915 x 0.9 x 0.9 = 0.74 Sehingga Efisiensi pompa pada instalasi yang dirancang dengan Q = 50 litermenit adalah 50 x 0.74 = 0.37 Universitas Sumatera Utara 102

IV.4.8 Daya Pompa Pada Instalasi Yang Dirancang

Besarnya daya pompa unutk mengalirkan air atau daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan impeller yang dicari dengan persamaan : P P = P P g H Q   . . . Dimana : P P = Daya pompa watt Q = Kapasitas pompa m 3 s = 0.000833 m 3 s H P = Head pompa m = 5.49 m  = rapat jenis fluida pada suhu 20 C kgm 3 = 998.2 kgm 3 g = percepatan gravitasi ms 2 = 9.81 ms 2 P  = Efisiensi Pompa = 0.37 Sehingga : P P = 37 . 81 , 9 2 , 998 49 , 5 000833 ,    = 121.08 W Maka daya pompa yang diperlukan untuk menggerakkan impeller pada instalasi yang dirancang adalah 121.08 W. Sedangkan daya yang diperlukan untuk mengalirkan air atau daya hidrolik pompa dapat dicari dengan persamaan : P H = g H Q P . . .  Dimana : P H = Daya hidrolik pompa watt Q = Kapasitas pompa m 3 s = 0.000833 m 3 s H P = Head pompa m = 5.49 m  = rapat jenis fluida pada suhu 20 C kgm 3 = 998.2 kgm 3 g = percepatan gravitasi ms 2 = 9.81 ms 2 Universitas Sumatera Utara 103 Sehingga : P H = g H Q P . . .  = 81 . 9 2 . 998 49 . 5 000833 .    =

44.8 W