Analisa Performance Pompa Sentrifugal Terhadap Kapasitas Aliran

TUGAS SARJANA

MESIN FLUIDA
ANALISA PERFORMANCE POMPA SENTRIFUGAL
TERHADAP KAPASITAS ALIRAN

OLEH :
DIAN PRANATA BANGUN
NIM : 040421011

FAKULTAS TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2008

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Pompa adalah mesin fluida yang banyak digunakan untuk mengalirkan fluida
incompressible dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan
yang rendah ketekanan yang lebih tinggi. Bila ditinjau dari tekanan yang menimbulkan energi
fluida maka pompa dapat diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu:
1. Pompa Tekanan Statis
2. Pompa Tekanan Dinamis
Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis,dimana
pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang
rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih
tinggi.
Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar impeller kedalam rumah pompa, maka
fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut berputar akibat dari dorongan sudu-sudu
impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah impeller keluar
melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head fluida akan bertambah besar karena fluida
tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran yang
berbentuk volute mengelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel,didalam
nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi head tekanan.
Karakteristik pompa sentrifugal ditentukan oleh besaran-besaran seperti kapasitas,
tinggi tekanan fluida,sifat atau keadaan disisi bagian isap, daya yang dibutuhkan untuk memutar
pompa,kecepatan putar,efisiensi.

Universitas Sumatera Utara

Besarnya daya yang dibutuhkan pompa sentrifugal merupakan fungsi dari kopel yang
diberikan oleh motor penggerak yang dapat diukur dengan beberapa metode, diantaranya
dengan menggunakan metode brake dynamometer,weirmeter dan metode rem prony.
Dalam proses untuk pengaturan kapasitas dari suatu instalasi pompa atau perubahan
karakteristik (pengaturan dengan pembukaan katup) dapat dilakukan,tetapi hal ini berlaku bila
penyimpangan kapasitas yang dibutuhkan dari kapasitas nominal hanya berlaku dalam waktu
yang singkat,dan bila daya yang dibutuhkan mesin penggerak pompa pada kapasitas yang lebih
kecil menjadi makin turun (berkurang dan tidak bertambah naik).
Pengaturan pompa sentrifugal dan instalasi pompa (system pemipaan,katup-katup,dan
lain-lain) adalah merupakan 2 buah system yang bekerja sama dan saling mempengaruhi.
Karakteristik instalasi dalam banyak hal terdiri dari bagian yang statis,melalui bagianinilah
terbentuknya kerugian tekanan yang terdapat didalam saluran pipa dan kerugian tersebut
jalannya berbanding kuadrat dengan bertambahnya tinggi kenaikan.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Assalamu’ Alaikum Wr. Wb.
Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat,
nikmst dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai salah
satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik jurusan Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara, dengan judul skripsi:
“Analisa Performance Pompa Sentrifugal Terhadap Kapasitas Aliran”.
Penulis berupaya semaksimal mungkin untukmendapatkan hasil terbaik, yang
nantinya dapat dimanfaatkan oleh berbagai pihak yang membutuhkan. Namun penulis
sadar bahwa skripsi ini jauh dari sempurna, baik dalam bahaa dan ruang lingkup
pembahasannya. Hal ini tidak terlepas dari keterbatasan ilmu pengetahuan yang dimiliki
oleh penulis. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan
kritikan dan saran yang membangun dari berbagai pihak yang konstruktif demi
kesempurnaan skripsi ini.
Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir.
Tekad Sitepu selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dalam
membimbing penulis sehingga skripsi ini dapat selesai. Terima kasih juga penulis
ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Armansyah Ginting, M Eng selaku dekan fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara, dan Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua
Jurusan Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
Dikesempatan ini penulis tidak lupa pula ingin mengucapkan terima kasih yang
sebesar – besarnya kepada kedua orang tua penulis dan abangda Positron Bangun serta

Universitas Sumatera Utara

seluruh keluarga yang selalu membantu dan memberikan dorongan moril maupun matril
kepada penulis, sehingga mempengaruhi dalam kehidupan penulis semoga Allah SWT
memberikan rahmat dan hidayah yang berlimpah kepada mereka atas jasa – jasanya
kepada penulis, Amin.
Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan
bagi pembaca sekalian. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat, nikmat,dan karunia
kepada kita semua, Amin...
Wassalamu ‘Alaikum Wr. Wb.

Medan, Oktober 2008
Penulis

Dian Pranata Bangun

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN
KATA PENGANTAR..........................................................................................
DAFTAR ISI.........................................................................................................
DAFTAR TABEL.................................................................................................
DAFTAR GAMBAR............................................................................................
DAFTAR NOTASI...............................................................................................
BAB I

PENDAHULUAN............................................................................
1.1. Latar Belakang.....................................................................................
1.2. Perumusan Masalah.............................................................................
1.3. Tujuan Penelitian.................................................................................
1.4. Manfaat Penelitian...............................................................................

ii
iv
vi
vii
viii
1
1
2
3
3

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA...................................................................
2.1. Mesin Fluida........................................................................................
2.2. Pompa..................................................................................................
2.2.1. Klasifikasi Pompa....................................................................
2.2.2. Kavitasi Pompa........................................................................
2.3. Pompa Sentrifugal................................................................................
2.3.1. Cara Kerja Pompa Sentrifugal..................................................
2.3.2. Segitiga Aliran Kecepatan Fluida.............................................
2.3.3. Persamaan Utama Pada Mesin Arus Aliran Fluida...................
2.3.4. Hubungan Tingi Kenaikan H dengan Kerja Spesifik Y...........
2.3.5. Kecepatan Spesifik...................................................................
2.3.6. Head Total Pompa Sentrifugal.................................................
2.3.7. Effisiensi Pompa......................................................................
2.3.8. Kurva Performa dan Hukum Affintas......................................
2.3.9. Break Horse Power ( bhp )......................................................
2.3.10. Momen Torsi............................................................................

4
4
6
7
12
16
19
20
22
23
24
25
26
26
26
27

BAB III
METODE PENELITIAN................................................................
3.1. Tempat dan waktu................................................................................
3.1.1. Tempat.....................................................................................
3.1.2. Waktu.......................................................................................
3.2. Alat dan Bahan.....................................................................................
3.2.1. Alat...........................................................................................
3.2.2. Bahan.......................................................................................
3.3. Rancangan Kegiatan............................................................................
3.3.1. Persiapan Pendahuluan............................................................
3.3.2. Persiapan Pengujian.................................................................
3.3.3. Pengujian dan Pengambilan Data.............................................

29
29
29
29
29
29
34
36
36
39
39

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................
4.1. Hasil Analisa Eksperimen...................................................................
4.2. Hasil Analisa Tekanan.........................................................................
4.3. Hasil Analisa Kecepatan Air Impeller.................................................
4.4. Hasil Analisa Kapasitas Aliran...........................................................
4.5. Hasil Analisa Daya Pompa..................................................................
4.6. Hasil Analisa Effisiensi Pompa...........................................................

41
42
42
45
47
48
50

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN........................................................ 52
5.1. Kesimpulan.......................................................................................... 52
5.2. Saran.................................................................................................... 55
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................ 56

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Hasil eksperimen percobaan I ( sudut 600 )
Tabel 4.2. Hasil eksperimen percobaan II ( sudut 300 )
Tabel 4.3. Hasil eksperimen percobaan III ( sudut 1000 )
Tabel 4.4. Hasil analisa eksperimen setiap percobaan

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Perubahan bentuk oleh penerapan gaya besar yang konstant
Gambar 2.2. Pompa putar 2 cuping, Pompa putar 3 cuping, pompa putar 4 cuping
Gambar 2.3. Pompa bolak – balik ( reciprocating pump )
Gambar 2.4. Pompa aliran radial, Pompa aliran aksil, Pompa aliran campuran
Gambar 2.5. Pompa zet
Gambar 2.6. Pompa sentrifugal
Gambar 2.7. Bagian dari Pompa sentrifugal
Gambar 2.8. Segitiga aliran kecepatan fluida
Gambar 2.9. Segitiga kecepatan aliran fluida masuk impeller
Gambar 2.10. Segitiga kecepatan aliran fluida keluar impeller
Gambar 2.11. Gaya yang diberikan pada suata partikel sepanjang lintasan
Gambar 2.12. Momen torsi
Gambar 3.1. Pompa sentrifugal
Gambar 3.2. Water Flo Meter
Gambar 3.3. Stopwatch
Gambar 3.4. Penampung air
Gambar 3.5. Tacho Meter
Gambar 3.6. Indikator gaya
Gambar 3.7. Alat ukur tekanan
Gambar 3.8. Jangka sorong
Gambar 3.9. Gate Valve
Gambar 3.10. Dudukan dan instalasi pemipaan
Gambar 3.11. Pipa PVC
Gambar 3.12. Elbow
Gambar 3.13. Sambungan pipa
Gambar 3.14. Saringan pipa ( foot valve )
Gambar 3.15. Bagan alir metode eksperimen
Gambar 4.1. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan tekanan isap
Gambar 4.2. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan tekanan keluar
Gambar 4.3. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kecepatan air masuk
impeller
Gambar 4.4. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kecepatan air keluar
impeller
Gambar 4.5. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kapasitas aliran
Gambar 4.6. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan daya indikator
pompa
Gambar 4.7. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan daya hidraulik
pompa
Gambar 4.8. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan effisiensi pompa

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

A
b1
b2
C1
C2 u
D1
D2
F
g
H
m
Mt
n
Ni
Nd
P
Pd
Ps
Q
R
r
t
U1
U2
V
W1
W2
ρ
β1
β2
ηρ

Luas
Lebar impeller pada sisi masuk
Lebar impeller pada sisi keluar
Kecepatan mutlak aliran fluida masuk sudut impeller
Kecepatan absolute komponen tangensi
Diameter sisi masuk impeller
Diameter sisi keluar impeller
Gaya
Percepatan gravitasi
Tinggi kenaikan
Massa Fluida
Momen torsi
Kecepatan putaran impeller
Daya mekanik pompa
Daya hidrolik pompa
Tekanan statis
Tekanan keluar pompa
Tekanan masuk pompa
Kapasitas aliran
Panjang tuas yang bekerja
Jari – jari lengan gaya
Waktu
Kecepatan tangensial aliran fluida masuk
Kecepatan tangensial aliran fluida keluar
Volume
Kecepatan relatif aliran fluida pada sisi masuk impeller
Kecepatan relatif aliran fluida pada sisi keluar impeller
Kerapatan fluida
Sudut masuk aliran fluida
Sudut keluar aliran fluida
Effisiensi pompa

m2
mm
mm
m/det
m/det
mm
mm
Kg
m/det2
m
Kg
Kg mm
rpm
W
W
N/m2
mm Hg
mm Hg
m3/det
m
mm
detik
m/det
m/det
m3
m/det
m/det
Kg/m2
0
0

%

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Pompa adalah mesin fluida yang banyak digunakan untuk mengalirkan fluida
incompressible dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan
yang rendah ketekanan yang lebih tinggi. Bila ditinjau dari tekanan yang menimbulkan energi
fluida maka pompa dapat diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu:
1. Pompa Tekanan Statis
2. Pompa Tekanan Dinamis
Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis,dimana
pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang
rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih
tinggi.
Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar impeller kedalam rumah pompa, maka
fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut berputar akibat dari dorongan sudu-sudu
impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah impeller keluar
melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head fluida akan bertambah besar karena fluida
tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran yang
berbentuk volute mengelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel,didalam
nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi head tekanan.
Karakteristik pompa sentrifugal ditentukan oleh besaran-besaran seperti kapasitas,
tinggi tekanan fluida,sifat atau keadaan disisi bagian isap, daya yang dibutuhkan untuk memutar
pompa,kecepatan putar,efisiensi.

Universitas Sumatera Utara

Besarnya daya yang dibutuhkan pompa sentrifugal merupakan fungsi dari kopel yang
diberikan oleh motor penggerak yang dapat diukur dengan beberapa metode, diantaranya
dengan menggunakan metode brake dynamometer,weirmeter dan metode rem prony.
Dalam proses untuk pengaturan kapasitas dari suatu instalasi pompa atau perubahan
karakteristik (pengaturan dengan pembukaan katup) dapat dilakukan,tetapi hal ini berlaku bila
penyimpangan kapasitas yang dibutuhkan dari kapasitas nominal hanya berlaku dalam waktu
yang singkat,dan bila daya yang dibutuhkan mesin penggerak pompa pada kapasitas yang lebih
kecil menjadi makin turun (berkurang dan tidak bertambah naik).
Pengaturan pompa sentrifugal dan instalasi pompa (system pemipaan,katup-katup,dan
lain-lain) adalah merupakan 2 buah system yang bekerja sama dan saling mempengaruhi.
Karakteristik instalasi dalam banyak hal terdiri dari bagian yang statis,melalui bagianinilah
terbentuknya kerugian tekanan yang terdapat didalam saluran pipa dan kerugian tersebut
jalannya berbanding kuadrat dengan bertambahnya tinggi kenaikan.

Universitas Sumatera Utara

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang
Pompa adalah mesin fluida yang banyak digunakan untuk mengalirkan fluida
incompressible dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari
tekanan yang rendah ketekanan yang lebih tinggi. Bila ditinjau dari tekanan yang
menimbulkan energi fluida maka pompa dapat diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu:
1. Pompa Tekanan Statis
2. Pompa Tekanan Dinamis
Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis,dimana
pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat
yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan
yang lebih tinggi.
Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar impeller kedalam rumah pompa,
maka fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut berputar akibat dari dorongan
sudu-sudu impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah
impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head fluida akan bertambah
besar karena fluida tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller
ditampung oleh saluran yang berbentuk volute mengelilingi impeller dan disalurkan
keluar pompa melalui nosel,didalam nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi head
tekanan.

1

Universitas Sumatera Utara

Karakteristik pompa sentrifugal ditentukan oleh besaran-besaran seperti kapasitas,
tinggi tekanan fluida,sifat atau keadaan disisi bagian isap, daya yang dibutuhkan untuk
memutar pompa,kecepatan putar,efisiensi.
Besarnya daya yang dibutuhkan pompa sentrifugal merupakan fungsi dari kopel
yang diberikan oleh motor penggerak yang dapat diukur dengan beberapa metode,
diantaranya dengan menggunakan metode brake dynamometer,weirmeter dan metode
rem prony.
Dalam proses untuk pengaturan kapasitas dari suatu instalasi pompa atau
perubahan karakteristik (pengaturan dengan pembukaan katup) dapat dilakukan,tetapi hal
ini berlaku bila penyimpangan kapasitas yang dibutuhkan dari kapasitas nominal hanya
berlaku dalam waktu yang singkat,dan bila daya yang dibutuhkan mesin penggerak
pompa pada kapasitas yang lebih kecil menjadi makin turun (berkurang dan tidak
bertambah naik).
Pengaturan pompa sentrifugal dan instalasi pompa (system pemipaan,katupkatup,dan lain-lain) adalah merupakan 2 buah system yang bekerja sama dan saling
mempengaruhi. Karakteristik instalasi dalam banyak hal terdiri dari bagian yang
statis,melalui bagianinilah terbentuknya kerugian tekanan yang terdapat didalam saluran
pipa dan kerugian tersebut jalannya berbanding kuadrat dengan bertambahnya tinggi
kenaikan.

1.2. Perumusan masalah
Mengingat penelitian yang sudah dilaksanakan dan masalah yang telah
teridentifikasi,untuk itu perlu adanya perumusan masalah tersebut. Maka perumusan
masalah tersebut adalah : Hubungan antara Kapasitas,head total,effisiensi, dan performa

2

Universitas Sumatera Utara

pompa.Berdasarkan hal ini maka peneliti mencoba mengembangkan pengaruh kapasitas
terhadap performance pompa sentrifugal.
1.3. Tujuan penelitian
Adapun tujuan umum dari penelitian yang dilakukan adalah :
1. Menganalisis pengaruh kapasitas terhadap performa pompa sentrifugal.
2. Mengetahui pengaruh kapasitas melalui pengaturan pembukaan katup terhadap
daya pompa yang dihasilkan.
3. Mendapatkan efisiensi pompa.
Adapun tujuan khusus dari penelitian ini adalah :
1. Mengatur variasi kapasitas melalui pengaturan pembukaan katup yang
divariasikan pada posisi 60º,30º,100º.

1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat dari hasil penelitian yang dilakukan antara lain yaitu ;
Menghasilkan alat uji yang nantinya dapat dipergunakan secara praktis oleh
peneliti-peneliti lain,dan menghasilkan informasi-informasi yang bermanfaat berkaitan
dengan pengaruh kapasitas terhadap performance pompa guna menghasilkan effisiensi
pompa. Dan juga dapat menjadi model peraga dalam pengajaran agar nantinya
mahasiswa lebih memahami teori pompa sentrifugal dengan praktek langsung
menggunakan alat uji.

3

Universitas Sumatera Utara

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Mesin Fluida
Mesin fluida adalah mesin yang berfungsi utuk merubah energi mekanik menjadi
energi potensial dan sebaliknya, merubah energi mekanik dalam bentuk fluida, dimana
fluida yang dimaksud adalah air, uap, dan gas.
Berdasarkan pengertian diatas maka secara umum mesin – mesin fluida dapat
digolongkan dalam dua golongan yaitu :
1. Golongan mesin – mesin kerja , yaitu berfungsi untuk merubah energi
mekanis menjadi energi fluida, contohnya : pompa, blower, compressor, dan
lain – lain.
2. Golongan mesin – mesin tenaga yang berfungsi untuk merubah energi fluida
menjadi energi mekanis seperti : turbin air, turbin uap, kincir angin, dan lain –
lain.
Pada pompa lingkup penggunaan pompa sangat luas dengan berbagai kebutuhan
terhadap kapasitas dan tinggi kenaikan yang berbeda – beda, kadang – kadang pompa
harus dibuat secara khusus sedemikian rupa sesuai dengan kebutuhan terhadap kapasitas
pompa yang diperlukan, tinggi kenaikan, dan bahan ( fluida ) yang akan dipompa, serta
terdapat juga persyaratan khusus dari mana pompa tersebut akan dipasang, dari
kemugkinan pemilihan mesin penggerak pompa dan dari masalah perawatan pompa
tersebut.
Definisi Fluida :

4

Universitas Sumatera Utara

Fluida adalah zat cair yang berubah bentuk secara kontiniu ( terus menerus ) bila
terkena tegangan geser, brapan pun kecilnya tegangan gesr tersebut. Gaya geser adalah
komponen yang menyinggung permukaan dan gaya yang dibagi dengan luas permukaan
tersebut adalah tegangan geser rata – rata pada permukaan itu. Tegangan geser pada suatu
permukaan titik adalah nilai batas perbandingan gaya geser terhadap gaya luar hingga
menjadi titik tersebut.
Pada gambar 2.1. suatu zat ditempatkan diantara dua plat sejajar engan jarak yang
sedemikian luas sehngga pada keadaan tepi plat dapat diabaikan. Plat bawah dengan
terpasang tetap, pada suatu gaya ( F ) diterapkan pada plat atas yang mengarahkan
tegangan geser F/A pada zat apapun yang terdapat diantara plat – plat itu.
Adalah luas plat diatas, bila gaya F menyebabkan plat atas bergerak dengan suatu
kecepatan ( bukan nol ) yang steady, walaupun F kecil kita dapat menyimpulkan bahwa
zat diantara kedua lat tersebut adalah fluida.

Gambar 2.1. Perubahan bentuk oleh penerapan gaya geser yang konstan.

Fluida yang langsung bersetuhan dengan batas benda mempunyai kecepatan yang
sama pada batas yang tidak terdapat gelinciran ( slip ). Hal ini merupakan hasil
eksperimen yang telah dikaji pada percobaan – percobaan yang tidak terhitung jumlahnya
dengan mempergunakan berbagai jenis fluida dan bahan. Fluida adalah luas a, b, c, d
5

Universitas Sumatera Utara

mengalir ke posisi yang baru terhadap plat dan kecepatan U, berubah secara seragam dari
nol pada plat yang diam ( stasioner ) sampai U, pada plat atas.
Pada percobaan – percobaan tersebut menunjukkan bahwa dengan besaran –
besaran lainnya dipertahankan dengan konstan, F berbanding lurus dengan a serta U dan
berbanding terbali dengan tebal t dalam bentuk persamaan

Disini adalah faktor kesebandingan dan pengaruh fluida yang bersangkutan
tercakup
didalamnya jika tegangan geser : σ = F
A

Pada perbandingan U/t adalah kecepatan sudut garis a, b atau laju perubahan
bentuk berkurangnya b, a, d. Kecepatan sudut tersebut juga dapat ditulis du/dy, karena
baik u/t ataupun du/dy adalah lebih umum. Karena hal ini berlaku pada situasi – situasi
dimana kecepatan sudut serta tegangan geser berubah dengan y. Gradien kecepatan du/dy
juga dapat dibayangkan sebagai lapisan yang bergerak relative terhadap lapisan yang
berdekatan, dalam bentuk differensialnya :

adalah merupakan hubungan antara tegangan geser dan laju perubahan bentuk – bentuk
sudut aliran fluida satu dimensi, faktor keseimbangan µ disebut viskositas.

2.2. Pompa
Seperti telah dijelaskan terdahulu, pompa adalah mesin fluida yang digunakan
untuk mengalirkaan fluida inkompresible ( tidak mampu mampa ) dari suatau tempat
6

Universitas Sumatera Utara

ketempat yang lain, dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari
tekanan yang rendah ke tekanan yanglebih tinggi.
Dalam hal ini pembahasan pompa tidak terlepas dari pembahasan pipa isap (
suction pipe ) dan pipa tekan ( discharge ) yang secara keseluruhan juga tentang
pemompaan ( pumping system ).

2.2.1. Klasifikasi Pompa
Bila ditinjau dari segi tekanan yang menimbulkan energi fluida maka pompa
dapat diklasifikasikan dalam 2 jenis yaitu :
1. Pompa tekanan statis
2. Pompa tekanan dinamis
1. Pompa Tekanan Statis
Pompa ini disebut juga “positive displacement” dimana head yang terjadi akibat
tekanan yang diberikan terhadap fluida dengan cara energi yang diberikan pada bagian
utama peralatan pompa menekan langsung fluida yang di pompakan. Jenis pompa yang
termasuk dalam golongan statis adalah :
a. Pompa putar ( Rotary Pump )


Pompa rotor tunggal ( Single rotor pump )



Pompa rotor ganda ( Multiple rotor pump )

b. Pompa bolak – balik ( Reciprocating Pump )


Pompa torak



Pompa diafragma

a. Pompa Putar ( Rotary Pump )

7

Universitas Sumatera Utara

Pompa rotary terdiri dari rumah pompa yang diam dan mempunyai roda gigi,
baling – baling, piston, nok ( cam ), segmen, sekrup da lain sebagainya yang beroperasi
dalam ruang bebas ( cleareance ) yang sempit. Sebagai ganti cairan pada pompa
sentrifugal, pompa rotary akan menerapkan cairan, mendorongnya melalui rumah pompa
yang tertutup, hampir sama dengan piston pompa torak. Akan tetapi tidak seperti pompa
torak, pompa rotary mengeluarkan cairan dengan aliran yang lancar ( smooth ). Sering
dianggap pompa untuk cairan kental, pompa rotary bukan terbatas pada bagian ini saja.
Pompa ini akan mengalirkan hampir setiap cairan yang tidak mengandung bahan – bahan
padat atraktif dan keras.
Susunan penggerak pompa rotary untuk desin aneka poros ( multishaft ) terdiri
dari dua jenis. Elemen pemompa pada poros yang digerakkan dapat menggerakkan
elemen pasangannya pada poros yang bebas akan tetapi, bila bahan – bahan abrasive
yang ada dalam cairan itu dapat menyebabkan keausan yang berlebihan atau bila elemen
pemompa itu fleksible, roda gigi pengatur waktu ( timing gear ) akan menggerakkan
poros yang bebas tadi. Ini akan memungkinkan elemen – elemen pemompa beropersi
dalam ruang bebas yang sempit tanpa terjadinya persentuhanyang keras.

Gambar 2.2. (a) Pompa putar 2 cuping, (b) pompa putar 3 cuping, (c) pompa putar 4
cuping.

b. Pompa bolak – balik ( Reciprocating Pump )

8

Universitas Sumatera Utara

Pompa bolak – balik mempunyai bagian utama berupa torak atau diafragma yang
bergerak bolak – balik didalam selinder untuk dapat mengalirkan fluida. Pompa ini
dilengkai dengan katup – katup, dimana fluida bertekanan rendah di hisap melalui katup
hisap ke ruang selinder, kemudian ditekan oleh torak atau diafragma hingga tekanan
statisnya naik dan sanggup mengalirkan fluida keluar melalui katup tekan.
Pompa bolak – balik memiliki langkah – langkah kerja, pada langkah hisap maka
terjadi kevakuman di dalam ruang silinder katup hisap terbuka maka cairan masuk ke
ruang silinder, pada saat langkah tekan katup hisap tertutup dan katup keluar terbuka,
sehingga fluida terdesak dan tekanan menjadi naik, kemudian aliran keluar melalui
saluran keluar. Proses tersebut berlangsung terus – menerus selama pompa bekerja.

Gambar 2.3. Pompa bolak – balik ( Reciprocating Pump )
2. Pompa Tekanan Dinamis
Pompa ini disebut juga dengan “ Non Positive Displacement Pump “,
pompatekanan dinamis terdiri dari poros, sudu – sudu impeller, rymah volut, dan salura
keluar. Energi mekanis dari luar diberikan pada poros pompa untuk memutar impeller.
Akibat putaran dari inpeler menyebabkan head dari fluida menjadi lebih tinggi karena
mengalami percepatan.
Ditinjau dari arah aliran yang mengalir melalui sudu – sudu gerak, maka pompa
tekanan dinamis digolongkan atas tiga bagian, yaitu :
a. Pompa aliran radial
9

Universitas Sumatera Utara

Arah aliran dalam sudu gerak pada pompa aliran radial terletak pada bidang yang
tegak lurus terhadap poros dan head yang timbul akibat dari gaya sentrifugal itu sendiri.
Pompa aliran radial mempunyai head yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan pompa
jenis lain.
b. Pompa aliran aksial
Arah aliran dalam sudu gerak pada pompa aliran aksial terletak pada bidang yang
sejajar dengan sumbu poros dan head yang timbul akibat dari besarnya gaya angkat dari
sudu – sudu geraknya. Pompa aliran aksial mempunyai head yang lebih rendah tetapi
kapasitasnya lebih besar.
c. Pompa aliran campuran
Pada pompa ini fluida yang masuk sejajar dengan sumbu poros dan keluar sudu
dengan arah miring ( merupakan perpaduan dari pompa aliran radial da pompa aliran
aksial ). Pompa ini mempunyai head yang lebih rendah namun mempunyai kapasitas
lebih besar.

(a)

(b)

(c)

Gambar 2.4.(a) Pompa aliran radial, (b) Pompa aliran aksial, (c) Pompa aliran campuran

Jadi prinsip kerja dari pompa tekan dinamis adalah dengan mengubah energi
mekanis dari poros menjadi energi fluida, dan energi inilah yang menyebabkan
pertambahan head tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada fluida yang mengalir
secar kontiniu.

10

Universitas Sumatera Utara

Pada pompa tekanan dinamis terjadinya aliran fluida adalah akibat dari kenaikan
tekanan di dalam fluida bukan akibat pergeseran volme impeller pemindahannya seperti
yang terjadi pada pompa tekanan statis. Pada pompa tekanan dinamis dijumpai poros
putar dengan kurungan sudu disekelilingnya, dan melalui sudu – sudu inilah fluida
mengalir secara kontiniu. Secara umum pompa tekanan dinamis dapat digolongkan atas :
Pompa efek khusus merupakan salah satu jenis pompa tekanan dinamis, diman
tekanan di dalam fluida terjadi secara spesifik. Beberapa contoh dari pompa jenis ini
adalah pompa zet, pompa elektro magneti, hidrolik pompa dan gas lift pump.
Pompa elektro magnetik menggunakan prinsip elektro magnetik untuk
memindahkkan fluidanya. Sehingga yang biasa dipindahkan adalah cairan metal. Pompa
jenis ini banyak digunakan dalam instalasi nklir. Kelebihan pompa jenis ini dapat
memompakan fluida panas dan tidak mempunyai bagian yang bergerak sehingga tidak
terlalu ibing.
Pompa zet umumnya dikombinasikan bekerja bersama sama dengan pompa
sentrifugal. Karena dengan kombinasi ini diperoleh beberapa keuntungan, baik dari segi
mekanis maupun hydrolis. Keuntungan mekanis adalah tidak ada bagian yang bergerak
dalam sumur dimana pompa ini biasa digunakan.

11

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.5. Pompa Zet
2.2.2. Kavitasi Pompa
Sebagai pendekatan pompa, orang umumnya mengandaikan bahwa bila tekanan
mutlak dalam suatu titik dalam zat cair mencapai tekanan uap untuk temperatur
bersangkutan, rongga rongga dan gelembung – gelembung akan terbentuk, rongga –
rongga ini akan mengandung uap fluida gas bebas. Gejala pembentukan rongga dan
pecahnya rongga itu disebut dengan kapitasi, kapitasi yang sudah membahayakan akan
mengurangi unjuk kerja pompa atau menambah rugi – rugi mekanik dan menjadi berisik,
meningkatkan getaran dan mengkorosikan logam dari impeller.
Akan ada sebagian titik dalam zat cair didalam pompa dimana tekanan minimum
umumnya didaerah sparasi aliran dan begitu tekanan sekeliling berkurang, tekanan uap
akan tercapai dan kavitasi dimulai dititik tersebut. Sehubungan dengan kondisi ini akan
terjadi mutlak yang tetap dibagian muka masukan pompa untuk debit tertentu melalui
pompa itu :

12

Universitas Sumatera Utara

1. Faktor penyebab kapitasi


Tekanan hisap ( Hs ) terlalu tinggi



Penampang pipa ( poros impeller ) terlalu kecil



Adanya getaran dan lekukan pada pipa hisap



Kecepatan putaran impeller lebih besar dari kecepatan aliran fluida



Temperatur fluida yang terlalu tinggi

2. Pengaruh kapitasi


Terjadinya erosi dan korosi pada bagian dimana kapitasi terjadi sehingga elemen
– elemen pompa menjadi rusak



Perubahan energi kecepatan menjadi energi tekan oleh sudu – sudu menjadi
kurang sempurna dan akibatnya effisiensi akan turun



Terjadi gesekan pada sudu – sudu impeller

3. Pencegahan kapitasi
Untuk menghindari terjadinya kavitasi pada pompa maka dengan mengusahakan
agar kecepatan aliran air masuk impeller sedkit besar dari pada kecepatan pada sisi hisap.
Seperti telah kita ketahui bahwa gesekan yang terjadi sebanding dengan harga kecepatan
pangkat dua, berarti kecepatan aliran air terjadi semakin kecil maka diameter dari eye of
impeller akan menjadi tidak sempurna.
Berdasarkan beberapa pertimbangan diatas maka harga kecepatan aliran masuk
impeller diambil sedikit lebih besar dari pada kecepatan aliran air pada sisi hisap, dan
masih berada dalam batasan yang diizinkan.
Dalam perencanaan instalasi pompa, hal - hal berikut ini harus diperhitungkan
untuk menghindari kapitasi :

13

Universitas Sumatera Utara

1. Ketinggian letak pompa terhadap permukaan zat cair yang dihisap harus dibuat
serendah atau sedekat mungkin agar head hisap statis menjadi rendah.
2. Pipa suction pompa harus dibuat sependek mungkin jika terpaksa dipakai pipa
hisap yang panjang, sebaiknya diambil pipa yang diameternya satu nomor lebih
besar untuk mengurangi kerugian gesek.
3. Tidak dibenarkan sama sekali untuk memperkecil laju aliran dengan menghambat
aliran sisi hisap.
4. Jika pompa mempunyai head total yang berlebihan maka pompa akan bekerja
dengan kapasitas aliran yang berlebihan pula sehingga kemungkinan akan
terjadinya kapitasi menjadi lebih besar karena itu head total pompa harus
ditentukan sedemikian hingga sesuai dengan yang diperlukan pada kondisi operasi
yang sesengguhnya.
Tiga kelas pompa yang dignakan sekarang in adalah sentrifugal, rotari ( rotary )
dan torak ( reciprocating ). Istilah ini hanya berlaku pada mekanika fluida, bukan pada
design pompa itu sendiri. Hal ini penting, sebab banyak pompa dibuat dan dijual untuk
keperluan khusus, hanya dengan melihat detail design terbaik saja, sehingga masalah
yang berdasarkan kepada kelas dan jenis menjadi terlupakan.
Masing – masing kelas selanjutnya dibagi lagi menjadi sejumlah jenis yang
berbeda. Misalnya yang termasuk klasifikasi pompa rotari adalah pompa kam ( cam ),
sekrup, roda gigi, dan sebagainya. Masing – masing merupakan jenis yang khusus dari
pompa rotary. Untuk maju ke langkah yang berikutnya, dapat diperhatikan bahwa pompa
bahan bakar yang banyak dipakai sekarang ini. Pompa jenis ini merupakan jenis rotari

14

Universitas Sumatera Utara

tiga-sekrup yang tersedia dengan rotor – rotor yang terbuat dari berbagai bahan yang
berbeda dengan empat cara penyeimbangan dorongan aksial.
The hydraulic Institute menyarankan bahwa klasifikasi standar hanya dianggap
berlaku untuk satu jenis saja, yang selanjutnya terserah kepada pembuat untuk membuat
detail yang akan dikembangkan dan telah distandardisasi untuk pompa tersebut. Jadi,
dalam memilih sebuah pompa, sering diperlukan ketelitian membandingkan detail demi
detail sejumlah pompa.
Dalam mengklasifikasikan standar pompa sentrifugal misalnya, The Hydraulic
Institute membaginya berdasarkan : tingkatan ( satu tingkat atau dua tingkat ), jenis
rumah pompa / casing ( rumah keong, lingkaran, atau difuser ), kedudukan ( poros
horizontal atau vertikal ), hisapan ( tunggal atau ganda ).
Bila kita tinjau bedasarkan bahannya, konstruksi The Hydraulic institute memakai
penandaan – penandaan sebagai berikut :
1. Sebagian brons
2. Serba brons
3. Brons dengan komposisi khusus
4. Serba besi
5. Sebagian baja tahan karat
6. Serba tahan karat.
Pompa yang bahannya sebagian brons mempunyai rumah yang terbuat dari besi
cor, impeller, rumah cincin ( casing ring ) dan selongsong ( bila dipakai ) dari brons. Pada
pompa serba brons setiap bagian yang berhubungan langsung dengan cairan terbuat dari
brons sesuai standar pembuatan pompa. Demikian juga dengan penandaan (3) kecuali

15

Universitas Sumatera Utara

bagian yang terbuat dari komposisis brons yang sesuai dengan pengunaan pompa
tersebut. Pompa serba besi mempunyai bagian yang terbuat dari logam besi yang
berhubungan langsung dengan cairan yang dipompakan. Pada pompa yang terbuat dari
sebagian bahan tahan karat, rumah pompa dibuat dari bahan yang sesuai

untuk

keperluaannya, sementara impeller, cincin impeller, dan selongsong poros ( bila dipakai
) terbuat dari baja tahan korosi yang sesuai dengan cairan yang akan dipompakan.pada
pompa serba baja tahan karat, bagian – bagian yang berhubungan langsung dengan cairan
terbuat dari baja tahan korosi yang sesuai dengan penggunaannya, sementara poros
adalah dari baja ahan korosi yang tingkatannya sama dengan bahan bagian – bagian
pompa selebihnya.

2.3. Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal dan instalasi pompa (sistem pemipaan, katup, dan lain-lain)
adalah merupakan 2 buah sistem yang bekerja sama dan saling mempengaruhi..
Dari garis pada diagram h – q pompa sentrifugal, yang sebagai garis karakteristik
pompa atau juga garis peredaman ( hasil pengaturan pembukaan katup ) yang diketahui
ketergantungan kenaikan h terhadap kapasitas q.
Untuk mengatur kapasitas q dari suatu instalasi pompa adalah sebagai berikut ;
Perubahan karakteristik instalasi melalui ( pengaturan pembukaan katup ) karakteristik
diubah dengan memelalui atau menggunakan katup yang dipasang didalam sistem pipa
saluran dengan meningkatkan besarnya kerugian arus aliran fluida maka akan
mengakibatkan perubahan dari karakteristik instalasi sehingga didapatkan titk potong
yang baru dengan karakteristik pompa, gambar diatas pengaturan atau pencekikan (

16

Universitas Sumatera Utara

dengan cara memperbesar atau memperkecil pembukaan katup ) ini mudah dilaksanakan,
tetapi karena caranya dengan memperbesar kerugian arus aliran fluida akibatnya biaya
bekerjanya adalah tinggi.
Didalam titik perencanaan dengan petunjuk notasi besarnya daya untuk alat
penggerak adalah ;
P yang perlu

1

= V1 . φ . g . H B1 / η

Dalam hal ini H statik + tahanan pipa. Dengan kecilnya pembekuan katup
pencekikan berakibat kapasitas fluida didalam saluran tekanan berkurang menjadi V3
maka :
P yang perlu 3 = V 3 .

Q

. g . (H B3 + H v3 ) / η

Bagaimanapun dayanya akan naik sebagai akibat pengaturan ini, tempat dari
instalasi tidak berubah dan disini ada tambahan H v3 .
Sewaktu keadaan tidak tetap ( H
besar dari P

yang perlu 1 ,

statik

yang kecil ) P

yang perlu 3

akan dapat lebih

bila diperhatikan dari sisi instalasi pada suatu kapasitas dari sisi

instalasi pada suata kapasitas V 3 tinggi kenaikan yang dibutuhkan hanya H B3 . Tambahan
H V3 adalah disebabkan oleh pengecilan pembukaan katup pencekik yang merupakan
bentuk dari energi yang tidak berguna.
Pengaturan dengan katup ( throttle ) terutama pada pompa radial harus hati-hati
menggunakannya, karena meningkat keadaan hidrauliknya seperti yang ditunjukan oleh
gambar karakteristik pompa, bahwa pengaturan dengan sistem pengaturan katup adalah
yang paling cepat untuk diijinkan guna dipakai, tetapi hal ini terutama berlaku bila
penyimpangan kapasitas yang dibutuhkan kapasitas nominalnya hanya berlangsung

17

Universitas Sumatera Utara

dalam waktu yang singkat, dan bila daya yang dibutuhkan mesin penggerak pompa pada
kapasitas yang lebih kecil menjadi makin turun ( kurang dan tidak bertambah naik ).

Gambar 2.6. Pompa Sentrifugal.

Pompa sentrifugal terdiri dari beberapa jenis yaitu ;
 Pompa jenis rumah keong ; pada jenis ini impeller membuang cairan dalam rumah
spiral yang berangsur – angsur berkembang, ini dibuat sedemikian rupa untuk
mengurangi kecepatan dapat diubah menadi tekanan statis. Rumah keong ini akan
menyeimbangkan beben – beben radial pada poros pompa sehingga beban akan saling
meniadakan, dengan demikian akan mengurangi pembebanan poros dan resultant
lenturan.
 Pompa jenis difuser ; Pada jenis ini baling – baling pengarah tetap akan
mengelilingi runer atau impeller. Laluan – laluan yang berangsur – angsur
mengembang ini akan mengubah arah cairan dan mengkonversikannya menjadi tinggi
tekan tekanan ( pressure head ).

18

Universitas Sumatera Utara

 Pompa jenis turbin ; Pompa ini juga dikenal dengan pompa vorteks,peri – peri,
dan regeneratif, cairan pada jenis ini dipusar oleh baling – baling impeller dengan
kecepatan yang tinggi selama hampir dalam satu putaran didalam saluran yang
berbentuk cincin ( annular ), tempat impeller tadi berputar. Energi ditambahkan
kecairan kedalam bentuk impuls. Jadi pompa trubin menambah energi pada cairan
dalam sejumlah impuls.
 Jenis aliran campuran dan airan aksial ; Pompa aliran campur menghasilkan tinggi
tekan ( head ) sebagian oleh pengangkatan ( lift ) baling – baling pada cairan.
Diameter sisi buang baling – baling ini lebih besar dari sisi masuknya. Pompa aliran
aksial menghasilkan tinggi tekan oleh propeler atau oleh aksi pengangkatan ( lift )
baling – baling pada cairan. Diameter baling – baling pada sisi hisap sama dengan
pada sisi buang. Pompa propeler merupakan jenis pompa aliran aksial.

2.3.1. Cara Kerja Pompa Sentrifugal

Gambar 2.7. Bagian dari pompa sentrifugal

19

Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan gambar dapat dijelaskan cara kerja pompa sentrifugal sebagai berikut
:
Fluida masuk melalui saluran hisap Ds kemudian dalam arah aliran aksial mengalir
masuk kedalam impeller dengan kecepatan terbatas Cs. Sudu pompa dimulai dai D 1 ,
lebar sudunya b1 . kecepatan mutlak mengalirnya fluida C 1 dan luas penampang yang
dilalui aliran fluida = D1 x π x b1 ; maka menurut persamaan kontinuitas didapat :

Dimana : b 1

= lebar sudu (m)

Q

= kapasitas aliran (m3/det)

D1

= diameter masuk sudu pompa ( m )

C1

= kecepatan mutlak aliran fluida masuk sudu impeller (m/det)

Dengan adanya sudu penampang yang dilewati fluida menjadi semakin sempit
dan dengan demikian kecepatan fluida mengalir masuk naik sekitar 10 %.
Segitiga Aliran Kecepatan Fluida

Gambar 2.8. Segitiga aliran kecepatan fluida

20

Universitas Sumatera Utara

Pada titik 1 dar gambar 2.7. diperoleh kecepatan aliran fluida masukC1 yang
arahnya tegak lurus U1 di dapat dari :

Dimana : n

= kecapatan putaran impeller dalam rpm

D 1 = diameter masuk sudu pompa ( m )
Keterangan gambar :α
W1

= kecepatan relative aliran fluida pada sisi masuk

Β1

= sudut masuk aliran fluida

Lihat gambar segitiga berikut :

Gambar 2.9. Segiitiga kecepatan aliran fluida masuk impeller

Dari titik 1 ( pada gambar 2.7 ) fluidamengalir ke bagian belakang dari sudu
impeller yang melengkung, supaya mendapatkan paenghantaran dan pengaliran yang baik
maka jumlah sudu impeller harus tertentu, karena adanya gaya sentrifugal pada sudu
impeller.
Jadi akibat dari berputarnya impeller dengan kecepatan U dan bentuk sudu
impeller yang sedemikian rupa didapat kecepatan relative aliran fluida dibagian masuk
sudu impeller W1 dan saluran kelar W2 . Besarnya kecepatan W didapat dari persamaan

21

Universitas Sumatera Utara

kontinuitas. Diameter impeller dibagian keluar D 2 dan pada bagian masuk D 1. Lebar sudu
b2 hanya sedikit lebih kecil dari pada dibagian masuk b1 , sehingga pada umumnya W 2
lebih kecil dari W 1 .
Pada titik 2 dari gambar 2.7. fluida mempunyai kecepatan keluar mutlak C 2 .
Kecepatan keliling impeller pada sisi keluar U 2 adalah :

dimana : W2 = kecepatan relative aliran fluida pada sisi keluar impeller
β2

= sudut keluar aliran fluida

Untuk pompa sentrifugal sudut impeller yang berguna adalah 150 – 300 maksimum
sampai 500.

Gambar 2.10. Segitiga kecepatan aliran fluida keluar impeller
Jika pompa dibuat bertingkat, sesudah keluar dari sudu fluida melalui ruang 3
tanpa sudu dan sampai didalam sudu pengarah dengan kecepatan aliran fluida C 4 . tapi
bila konstruksi pompa dibuat sederhana dimana fluida yang keluar dari impeller langsung
masuk kedalam rumah pompa, maka kecepatan mutlak aliran fluida keluar C 2 harus
diarahkan sedemikian rupa, perpindahan fluida dari impeller kerumah pompa sedapat
mungkin bisa bebas tanpa tumbukan.

22

Universitas Sumatera Utara

2.3.3. Persamaan Utama Pada Mesin Arus Aliran Fluida ( Persamaan Euler )
Perpindahan energi didalam sudu impeller adalah dari momen puntir yang bekerja
pada poros diteruskan sedemikian rupa oleh sudu impeller sehingga menimbulkan
kecepatan absolute fluida C 2 u dan C 1 u ( sudu impeller bekerja sebagai tuas untuk
meneruskan momen puntir poros dan menimbulkan arus kecepatan fluida ). Menurut
kaidah impuls, pada umumnya momen puntir diantara sisi bagian luar dan sisi bagian
masuk.

Dimana : m
r

= massa fluida ( cairan )
= panjang tuas yang bekerja (m)

dC u = besarnya perubahan komponen tangensial dari kecepata absolute
dt
fluida terhadap perubahan waktu.

Langkah demi langkah pada waktu melalui impeler dimana :
M

= m/t x (( r 2 x C 2 u ) – ( r 1 x C 1 u ))
= m x (( r 2 x C 2 u ) – ( r 1 x C 1 u ))

Dimana : M

= momen puntir ( kg / mm )

M

= massa fluida ( cairan )

r 1 = r2

= panjang tuas yang bekerja (m)

C 1 u = C 2 u = kecepatan absolute komponen tangensial ( m/det )
Momen puntir ini akan mendapat daya sesuai dengan daya yang diberikan poros
P = M x ω, dimana ω = adalah kecepatan sudut.
P = m x ( r 2 x C2 u – r 1 x C1 u )
Dimana : P = daya yang diperoleh poros

23

Universitas Sumatera Utara

Dan dengan r x ω = U = kecepatan keliling, persamaan diatas disederhanakan
kepersamaan utama Euler.
P = (( U 2 x C 2 u ) ( U 1 x C 1 u )) = kerja spesifik
m

Dimana : U 1 = kecepatan tangensial aliran fluida masuk ( m/det )
U 2 = kecepatan tangensial aliran fluida keluar ( m/det )
Kerja spesifik Y (dalam satuan SI adalah Nm/kg ) adalah kerja mekanis dari poros yang
dipindahkan fluida, kerja tersebut menghisap dan memompakan massa fluida cair.
2.3.4. Hubungan Tingi Kenaikan H dengan Kerja Spesifik Y
Antara tinggi kenaikan H (m) dengan kerja spesifik Y ada hubungannya yaitu :
Y=gxH
Dimana : g

= percepatan grafitasi ( m/det )

H

= tinggi kenaikan ( m )

Y

= kerja spesifik

Keterangan :
Dari persamaan Ueler ini didapat pengertian bahwa kecepatan dari suatu fluida
yang dipompakan tidak diperhitungkan. Demgam demikian tinggi kenaikan pompa tidak
tergantung kepada macamnya fluida yang dipompakan. Persamaan ini berlaku untuk
semua jenis fluida. Persamaan ini juga berlaku untuk kompresor dan ventilator.
Bila kecepatan aliran fluida masuk C 1 diarahkan menjadi tegak lurus, maka C 1 u =
0

Dimana : H

= tinggi kenaikan ( m )

24

Universitas Sumatera Utara

g

= percepatan grafitasi ( m/det )

U2

= kecepatan tangensial aliran fluida masuk

C 2 u = kecepatan absolute komponen tangensial ( m/det )

2.3.5. Kecepatan Spesifik
Kecepatan spesifik adalah suatau istilah yang dipakai untuk memberikan
klasifikasi impeller yang berdasarkan prestasi proporsinya tanpa memperhatikan ukuran
aktual dan kecepatannya dimana impeller – impeller itu beroperasi karena kecepatan
spesifik itu adalah merupakan proporsi impeller. Kecepatan dari impeller adalah konstan
terhadap hal sederetan impeller – impeller yang mempunyai sudut – sudut dan proporsi
yang sama atau untuk salah satu porsi impeller yang beroperasi pada sembarang
kecepatan.
Kecepatan spesifik didefinisikan sebagai kecepatan dalam putaran per menit,
dimana suata porsi impeller akan beroperasi secara bersamaan, umumnya apabila
diperkecil akan dapat memberikan kapasitas teruji ( rating ) sebesra satu Gpm pada tinggi
tekan total sebesar 1 ft. Kecepatan speifikdiberi simbol ( Ns ) yang dinyatakan dengan :
Ns = n . √Q

Dimana : n

= putaran pompa ( rpm )

Q

= kapasitas pompa ( Gpm )

H

= Head pompa ( ft )

Sedangkan menurut M. Khetagur of Marini Auxialiary and System bahwa
kecepatan spesifik itu adalah dihitung menggunakan rumus :
Ns = 51,65 x n √Q

25

Universitas Sumatera Utara

4

Dimana : n

√H3

= putaran pompa ( rpm )

Q

= kapasitas pompa ( Gpm )

H

= Head pompa ( ft )

51,65 = konstanta
Kecepatan spesifik untuk setiap jenis impeller :


Low speed impeller

: Nsi = 40 s/d 80



Moderate speed impeller

: Nsi = 80 s/d 150



High speed impeller

: Nsi = 150 s/d 300



Mixed flow impeller

: Nsi = 300 s/d 600



Axial flow

: Nsi = 600 s/d 2000

2.3.6. Head Total Pompa Sentrifugal
Head total adalah ketinggian yang dapat dicapai oleh fluida oleh pemompaan
yaitu :

H = H d – H 5 + Vd2 – Vs2
2g
2g

2.3.7. Effisiensi Pompa
Perbandingan daya hidraulik terhadap bhp disebut sebagai gross effisiency
pompa, yaitu :
Gross effisiensi =

QγH
bhp

26

Universitas Sumatera Utara

2.3.8. Kurva Performance dan Hukum Affiantas
Variasi head dengan kapasitas pada putaran pompa merupakan satu karakteristik
pompa. Karakteristik yang lengkap dari pompa sentrifugal juga mencakup effisiensi dan
bhp. Head, kapasitas, dan bhp pompa bervariasi terhadap putaranmerupakan fitur dari
kurva karakteristik pompa sentrifugal. Variasi ini mengikuti aturan – aturan hukum
affintas pompa sentrifugal.


Pada saat putaran berubah kapasitas berbanding lurus terhadap putaran.



Variasi head merupakan perbandingan pangkat dua putaran.



Bhp berbanding pangkat tiga pada putaran.
Q 1 = n1 ; H 1 = n1 2 ; ( bhp )1 = n1 3
Q2
n2 H 2
n2 2 ( bhp ) 2
n2 3

2.3.9. Break Horse Power ( bhp )
Dalam dunia teknik mesin kita tidak akan terlepas dari daya yang dihasilkan
ataupun yang dibutuhkan oleh suatu peralatan atau mesin. Daya dalam definisinya adalah
kerja per satuan waktu. Daya dalam satuannya yang sering digunakan adalah dalam
kilowatt ( KW ) dan horse power ( HP ), merupakan besaran turunan yang dapat
ditentukan dengan menggunakan alat ukur daya.
Jika suata gaya diberikan suatau partikel yang bergerak∆x sepanjang lintasannya,
dengan Fx adalah besaran komponen gaya yang menyinggung lintasan, maka usaha yang
diberikan ∆w = Fx . ∆x, dan daya rata – rata adalah :

27

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.11. Gaya yang diberikan pada suatu partikel sepanjang lintasan

Daya :
P = Fx . V
Daya sesaat :
P = Fx . V
Setiap gaya tertentu tidak lain adalah salah satu aspek interaksi bersamaan (
mutual interaction ). Antara dua buah benda. Sudah dibuktikan kalau suatau benda
melakukan gaya kepada benda yang lain maka benda kedua itu selalu melakukan gaya
pula kepada benda pertama, yang sama besarnya dengan arah berlawanan, dan
mempunyai garis kerja yang sama.
2.3.10. Momen Torsi
Besar dan efek yang ditimbulkan oleh suatau gaya pada suatau benda bergantung
pada suatu letak garis kerja gaya itu, jadi pada gambar 2.10. menyebabkan putaran pada
suatu benda.

Gambar 2.12. Momen Torsi

28

Universitas Sumatera Utara

Garis kerja gaya dapat diperinci dengan menentukan jarak tegak lurus antara
sebuah titian patokan dengan garis kerja gaya tersebut. Jarak tegak lurus dari

Dokumen baru

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

97 2714 16

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

35 704 43

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

32 591 23

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

15 390 24

PENGARUH PENERAPAN MODEL DISKUSI TERHADAP KEMAMPUAN TES LISAN SISWA PADA MATA PELAJARAN ALQUR’AN HADIS DI MADRASAH TSANAWIYAH NEGERI TUNGGANGRI KALIDAWIR TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

23 527 23

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

43 891 14

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

43 809 50

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

13 494 17

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

19 734 30

KREATIVITAS GURU DALAM MENGGUNAKAN SUMBER BELAJAR UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS PEMBELAJARAN PENDIDIKAN AGAMA ISLAM DI SMPN 2 NGANTRU TULUNGAGUNG Institutional Repository of IAIN Tulungagung

30 881 23