Gambar 2.13. Diagram skematik pompa air tenaga angin elektrikal. Sumber: Mathew, 2006
Dengan penjelasan tentang pompa tenaga angin diatas yang akan dibahas selanjutnya adalah pompa tenaga angin mekanik yang menggunakan pompa
piston.
2.7.3 Turbin Angin Penggerak Pompa Piston.
Pompa piston banyak digunakan seperti pompa komersil lainnya. System ini terdiri dari multiblade dengan soliditas tinggi, poros engkol, connecting rod, dan
pompa piston. Gerak putar turbin angin diterjemahkan pada gerak batang torak oleh engkol. Batang penghubung mengoperasikan piston pompa naik dan turun
melalui silinder selama proses langkah. Dua katup check, membuka dan menutup seiring langkah piston.
Ketika batang penghubung menggerakkan piston turun, pada katup sisi keluar tertutup dan air terisi pada silinder. Kemudian pada saat piston bergerak
keatas katup sisi masuk tertutup dan mengeluarkan air melalui katup sisi keluar.
Universitas sumatera utara
Gambar 2.14 Turbin angin menggerakkan pompa piston Sumber : Mathew, 2006
Volume air yang keluar selama proses langkah dihasilkan dari daerah bagian dalam silinder dan panjang langkah yang dilakukan selama proses langkah.
Dengan demikian, jika d adalah diameter dalam silinder dan s adalah panjang langkah lalu, secara teoritis volume air yang di pompakan melalui saluran
discharge diberikan oleh: �
�
= �
4 �
2
� Lit. 6 hal. 127. … … … … … … … … … … . 37 Dari gambar, dapat dilihat bahwa:
� = 2� Lit. 6 hal. 127 … … … . . … … … … … … … 38
Dimana r adalah panjang engkol. Debit yang dihasilkan dari katup discharge dapat dihitung dengan:
� = �
�
� 2
�
2
� � Lit. 6 hal. 128 … … … … … … … … … … … 39
Dimana
�
�
adalah efisiensi volumetrik pompa dan N adalah putaran rotor turbin. Biasanya, efisiensi volumetric pompa piston yang pada umumnya lebih
tinggi dari 90.
Daya yang tersedia pada pompa P
H
dapat dihitung dengan : �
�
= �
�
� � ℎ �
�
Lit. 6 hal. 128 … … … … . … … … … … … … … … 40
Dimana:
�
�
= Massa jenis air kgm
3
g = Tetapan gravitasi
h = Head total m
�
�
= Efisiensi pompa
2.7.4 Head total pompa
Head total merupakan energi persatuan berat yang harus disediakan oleh pompa untuk mengtasi energi tekan, kecepatan, perbedaan ketinggian, kerugian
Universitas sumatera utara
gesek, dan kerugian-kerugian pada perlengkapan seperti katup valve, belokan elbow, perubahan penampang dan lain-lain.
Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti di rencanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh po
Gambar 2.15 Head Pompa Sumber: Sularso, 2004
Head pompa dapat ditulis sebagai merikut: � = ℎ
�
+ Δℎ
�
+ ℎ
�
+ �
� 2
2 �
Lit. 10 hal 27
… … … … … … … . 41 Dimana :
H : Head total pompa m
h
a
: Head statis total m Δh
p
:Perbadaan head tekanan pada keduapermukaan air m h
l
: Kerugian head di pipa, katup, belokan, sambungan, dll. v
2
2g : Head kecepatan keluar m g
: Percepatan grafitasi = 9.8 ms
2
Head statis total h
a
adalah perbedaan tinggi antara muka air disisi keluar dan sisi isap ; tanda positif + dipakai apabila permukaan air pada sisi keluar
lebih tinggi daripada sisi isap.Adapun hubungan antara tekanan dan head tekan dapat diperoleh dari rumus:
ℎ
�
= 10 × �
�
�
Lit. 10 hal 27
… … … … … . … … … … . 42
apabila tekanan diberikan dalam kPa dapat dipakai rumus berikut:
Universitas sumatera utara
ℎ
�
= 1
9.8 �
�
Lit. 10 hal 28
… … … … … . … … … … . 43 Dimana: h
p
= head tekan m P
a
= tekanan permukaan air Pa ρ = Rapat massa kgl
γ = Berat jenis air yang di pompa kgfl
Head losses h
l
yaitu head untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terdiri atas head losses di dalam pipa-pipa, dan head losses di dalam belokan-belokan,
katub-katub, dsb. 1.
Head losses dalam pipa kerugian mayor Untuk menghitung kerugian gesek di dalam pipa dapat dipakai rumus berikut
ini: ℎ
�
= �
�
��
2
�2� Lit. 10 hal 28 … . . … … … . … … … … . 44
Dimana: v
a
= Kecapatan rata-rata aliran di dalam pipa ms h
f
= Head losses dalam pipa m λ
g
= Koefisien kerugian gesek dalam pipa g = Perceptan gravitasi 9,8 ms
2
L = Panjang pipa d = Diameter dalam pipa m
Selanjutnya, untuk aliran yang laminer dan yang turbulen, terdapat rumus yang berbeda. Sebagai patokan apakah suatu aliran itu laminer atau turbulen,
dipakai bilangan reynold: �
�
= �
�
� �
Lit. 10 hal 28 … … … … … . … … … … . 45 �
�
= ��
�
� �
Lit. 10 hal 28 … . . … … … . … … … … . 46 Dimana: R
e
= bilangan reynold tak berdimensi v = kecepatan rata-rata aliran di dala pipa ms
d = diameter dalam pipa m υ = visikositas kinematik zat cair m
2
s
Universitas sumatera utara
v
1
v
2
v
1
v
2
D
1
D
2
D
2
D
1
µ = viskositas absolut kgfm
2
Faktor gesekan tergantung dari bilangan renoldnya. Jika alira dalam pipa tersebut laminar maka harga faktor gesekan f dapat dicari dengan rumus:
� = 64
��
Lit. 10 hal 29
… … . … … . … … … … . 47 Untuk aliran laminar, Re mempunyai harga maksimum sebesar 2000. Bila
bilangan reynold Re 2300 aliran dalam pipa adalah turbulen, maka faktor gesekan f di dapat dari diagram moody. Head losses dalam jalur kerugian minor.
2. Head losses pada perlengkapan pipa kerugian minor
Head losses pada perlengkapan pipa adalah kehilagan tekanan akibat gesekan yang terjadi pada katub-katub, sambungan elbow, instrument, dan pada
penampang yang tidak konstan. Kerugian head di tempat ini dapat dinyatakan secara umum dengan rumus:
ℎ
�
= � × �
�
� 2
2 �
Lit. 10 hal 32
… … … … . … … … … . 48
Dimana: f
= koefisien kerugian g
= Percepatan grafitasi h
f
= Kerugian head m n
= jumlah perlengkapan pipa
Untuk koefisien kerugian pembesaran penampang pipa secara mendadak, kerugian head dapat dihitung dengan rumus:
ℎ
�
= �
�
1
− �
2 2
2 �
Lit. 10 hal 35
… … . … … … . … … … … . 49
Dimana f ≈ 1
Gambar 2.16 koefisien kerugian pada pembesaran mendadak
Universitas sumatera utara
dan kerugian head untuk pengecilan pipa secara mendadak dapat dinyatakan dengan rumus:
ℎ
�
= �
�
2 2
2 �
Lit. 10 hal 36 … … … … … . … … … … . 50 dimana harga f dapat dilihat dibawah ini:
Tabel 2.2 Koefisien kerugian pada pengecilan mendadak D
2
D
1 2
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,7 0,8
0,9 1,0 f
0,5 0,48 0,45 0,41 0,36 0,29 0,21 0,13 0,07 0.01
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
