POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH JUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER

  

POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH

JUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER

TUGAS AKHIR

  Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin

  Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  

MARIANUS WELLY VISILARDO

NIM : 075214006

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2011

  

LOW-SPEED CENTRIFUGAL PUMP NUMBER

BLADES 4 WITH THE HEAD 2,2 METERS

FINAL PROJECT

  A Partial Fulfillment of the requirements to obtain the sarjana teknik degree Mechanical Engineering Study Program

  Mechanical Engineering Department by :

  

MARIANUS WELLY VISILARDO

Student Number : 075214006

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2011

  

POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH

JUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER

  Disusun Oleh:

  

MARIANUS WELLY VISILARDO

NIM : 075214006

  Disetujui oleh Tanggal: Maret 2011 Dosen Pembimbing Ir. YB. Lukiyanto, M.T.

  

TUGAS AKHIR

POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH

JUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER

  Yang dipersiapkan dan disusun oleh : NAMA : MARIANUS WELLY VISILARDO NIM : 075214006

  Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal 1 Maret 2010

  Susunan Dewan Penguji Pembimbing Utama Anggota Dewan Penguji Ir. YB Lukiyanto, M.T. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,MT Budi Sugiharto, S.T.,M.T.

  Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Yogyakarta, Maret 2010

  Fakultas sains dan teknologi Universitas Sanata Dharma

  Yogyakarta Dekan

  Yosef Agung Cahyanta, S.T.,MT

  PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 7 Maret 2011 Marianus Welly Visilardo

  

ABSTRAK

  Dalam usaha mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian listrik untuk memompa air sudah banyak cara dilakukan. Sebagai Negara beriklim tropis, Indonesia mempunyai energi angin yang cukup sebagai pengganti sumber daya yang dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Cara pemanfaatan energi angin untuk memompa air adalah dengan menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversikan energi menjadi energi mekanik. Keuntungan dari pompa sentrifugal dapat dipakai pada kecepatan rendah. Berdasarkan latar belakang di atas, peneliti ingin mengetahui efisiensi dari pompa sentrifugal kecepatan rendah yang dapat diterapkan pada masyarakat umum. Penulis juga ingin mengetahui putaran minimal yang diperlukan untuk menaikan air keluar pipa output, mengetahui debit dan efisiensi maksimal minimal pompa sentrifugal, mengetahui batasan putaran sampai pompa tidak bisa memompa air, kemudian membuat grafik hubungan antara kecepatan putar dan effisiensi, dedit dan kecepatan putar, debit dan daya input.

  Pada penelitian ini digunakan pompa sentrifugal empat sudu kecepatan rendah dengan ketinggian 2,2 m. Debit maksimum yang dapat dihasilkan dan unjuk kerja pompa sentrifugal kecepatan rendah tergantung pada jumlah sudu, ketinggian pompa, kecepatan putar, dan besar pipa output sudu. Pada penelitian ini pompa sentrifugal digerakkan menggunakan motor induksi sebagai pengganti kincir angin dan yang akan divariasikan adalah putaran pompa dengan merubah frekuensi dengan penurunan 2Hz pada setiap penggambilan data. Putaran maksimal yang dipakai pada penelitian ini adalah 273 rpm. Gaya sentrifugal yang bekerja pada pipa output akan menyebabkan air terlempar keluar dan tekanan dalam pipa akan vakum. Air di dalam bak penampung akan mengalir kedalam pompa melalui pipa output. Air akan keluar dari pipa output secara kontinyu karena pompa berputar konstan. Alat-alat yang dipergunakan dalam penelitian ini seperti micro drive controller yang berfungsi seagai pengatur kecepatan dan frekuensi, digital light tachometer sebagai alat mengukur kecepatan putar, timbangan massa sebagai alat mengukur gaya pembebanan, gelas ukur sebagai alat mengukur volum air yang keluar, pompa aquarium sebagai alat menjaga kestabilan air pada bak penampung, tempat penampungan air sebagai tempat penampungan agar air tidak tumpah kemana-mana, katub (sumbat) dengan diameter 1,5 mm yang digunakan sebagai penghalang udara luar masuk kedalam pipa output dan mempermudah pemancingan awal pada proses pemompaan.

  Pompa sentrifugal dengan diameter 70 cm memiliki putaran minimal 196 rpm untuk menaikkan air keluar pipa output dengan head 2,2 m. Debit minimal yang diperoleh pada penelitian ini adalah 0,29 l/m dan maksimal 1,69 l/m. Pompa sentrifugal memiliki efisiensi maksimal 24,46 % dan minimal 12,65 %. Pada putaran 183,4 rpm pompa sudah tidak mampu memompakan air keluar pipa output.

  LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Marianus Welly Visilardo Nomor Mahasiswa : 075214006 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

  

POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH JUMLAH SUDU 4

DENGAN HEAD 2,2 METER

  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.

  Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 7 Maret 2011 Yang menyatakan ( Marianus Welly Visilardo)

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena penyertaan, perlindungan, dan berkat-Nya dalam penyusunan Tugas Akhir ini, sehingga pada akhirnya Tugas Akhir ini dapat kami selesaikan dengan baik.

  Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga dapat dikatakan sebagai wujud pemahaman dari hasil belajar mahasiswa setelah mengikuti kegiatan perkuliahan selama di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai pompa sentrifugal kecepatan rendah empat sudu dengan head 2,2 meter. Dalam Tugas Akhir ini, penulis berencana untuk meneliti unjuk kerja dari pompa sentrifugal kecepatan rendah empat sudu.

  Selama pembuatan tugas akhir ini tentu penulis mengalami berbagai macam hambatan dan cobaan, namun pada akhirnya dapat diselesaikan dengan bantuan saran, nasihat, ide, maupun bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, dengan segenap kerendahan hati kami mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Ir. YB. Lukiyanto, M.T., Dosen pembimbing Tugas Akhir.

  7. Keluarga penulis, khususnya orangtua yang telah membiayai dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  8. Rekan sekelompok penulis yaitu Fransiskus Kale Wutun Wadan dan Gatut Wahyu P, yang telah membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan pengambilan data.

  Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini, namun sebagai manusia tentunya penulis juga menyadari bahwa yang penulis kerjakan masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Saran serta kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis harapkan demi perbaikan dikemudian hari.

  Penulis berharap semoga Tugas Akhir yang telah penulis susun ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca.

  Yogyakarta, 7 Maret 2011 Penulis

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……………………………………….…………………. i

HALAMAN PERSETUJUAN.......................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... iv

PERNYATAAN……………………………………………………………….. v

ABSTRAK ……………………………………………………………………..

  vi

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN................................................ viii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... xi

DAFTAR ISI ………………………………………………………………….. xii

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………. xiii

DAFTAR TABEL ……………………………………………………………..

  xiv

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang ……………………………………………………………

  1 1.2 Rumusan Masalah ……………………………………………………….

  2 1.3 Tujuan Penelitian ………………………………………………………..

  2 1.4 Batasan Masalah .......................................................................................

  3 1.5 Manfaat Penelitian …………………………………………………….

  3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Hukum Kekekalan Energi ........................................................................

  4 2.2 Gaya Sentrifugal ......................................................................................

  5

  2.3 Persamaan-Persamaan yang Bekerja pada Pompa .................................

  18 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data ...............….……………………………….......…….......................

  24 4.3 Analisa Data Percobaan .............................................................................

  23 4.2.5 Perhitungan Besar Efisiensi ...........................................................

  23 4.2.4 Perhitungan Daya Yang Dibutuhkan Pompa....................................

  22 4.2.3 Perhitungan Daya Penggerak Pompa................................................

  22 4.2.2 Perhitungan Torsi ...........................................................................

  22 4.2.1 Perhitungan debit air yang dihasilkan pompa .................................

  20 4.2 Perhitungan Data Percobaan .................………………………………...

  18 3.7 Jalannya Penelitian ....................................................................................

  6 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Skema Alat ..............................................................................................

  17 3.6 Analisa Data ..............................................................................................

  15 3.5 Variabel yang Diukur ...............................................................................

  12 3.4.2 Alat-alat............................................................................................

  12 3.4.1 Pompa sentrifugal kecepatan rendah................................................

  11 3.4 Peralatan Penelitian ...................................................................................

  11 3.3 Variabel yang Divariasikan ........................................................................

  10 3.2 Cara Kerja Alat ................................................…………………............

  25

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan ...................……..........................……………………………

  28 5.2 Saran..…………………………………………….………………............

  28 DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………

  29 LAMPIRAN…………………………………………………………………...

  30

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugal......................................

  14 Gambar 3.8 Micro drive controller.....................................................................

  26 Gambar 4.3 Grafik hubungan antara daya input dan debit ……………….……………….......................................................

  25 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit …………………………..……......................................................

  17 Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan efisiensi.........................................................…..............................

  17 Gambar 3.12 Pompa aquarium.............................................................................

  16 Gambar 3.11 Timbangan massa...........................................................................

  15 Gambar 3.10 Gelas ukur.......................................................................................

  15 Gambar 3.9 Digital light tachometer..................................................................

  14 Gambar 3.7 Katub dengan diameter 1,5 mm.....................................................

  5 Gambar 2.2 Gaya sentifugal..............................................................…….........

  13 Gambar 3.6 Tempat penampungan.....................................................................

  13 Gambar 3.5 Motor listrik....................................................................................

  12 Gambar 3.4 Bosch dengan empat pipa output...................................................

  11 Gambar 3.3 Skema rangkaian pipa output.........................................................

  10 Gambar 3.2 Skema alat pada dudukan motor....................................................

  7 Gambar 3.1 Skema alat pompa sentrifugal.......................................……..........

  7 Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal...........................................................……....................

  5 Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal.....................................................................……..........

  27

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data pada putaran 273 rpm............………………......................

  20 Tabel 4.2 Data pada putaran 261 rpm.....................……………………….

  20 Tabel 4.3 Data pada putaran 249,2 rpm......................…………………….

  20 Tabel 4.4 Data pada putaran 237,3....................................…………..........

  20 Tabel 4.5 Data pada putaran 227,2......……………………........................

  21 Tabel 4.6 Data pada putaran 215,3..................................……....................

  21 Tabel 4.7 Data pada putaran 205,3..............................................................

  21 Tabel 4.8 Data pada putaran 196.....………………………………............

  21 Tabel 4.9 Data beban (F) dengan air dan tanpa air......……………............

  21 Tabel 4.10 Hasil perhitungan debit (l/m) pada pompa sentrifugal diameter 70 cm dengan 4 buah pipa output.....……………..…................

  24 Tabel 4.11 Hasil perhitungan torsi (Nm) pada pompa sentrifugal diameter 70 cm dengan 4 buah pipa output...................………….............

  24 Tabel 4.12 Hasil perhitungan daya (Watt) pada pompa sentrifugal diameter 70 cm dengan 4 buah pipa output...................……......

  25

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Dalam usaha mengurangi dan menggantikan pemakaian listrik untuk mempompa air telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan efisiensi pompa dan mencari sumber energi alternatif untuk mempompa air. Sebagai Negara beriklim tropis, Indonesia mempunyai energi angin yang cukup dengan kecepatan rata-rata 3,5 – 5 m/s.

  Penggunaan pompa bertenaga angin di Indonesia masih jarang ditemui. Hal ini disebabkan karena masih banyak yang menggunakan energi listrik untuk memompa air. Selain itu, cara memompa air dengan jenis pompa sentrifugal ini berbeda dengan kebiasaan di masyarakat yang masih menggunakan pompa listrik.

  Cara pemanfaatan energi angin untuk memompa air adalah dengan menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversikan energi menjadi energi mekanik. Keuntungan dari pompa sentrifugal dapat dipakai pada kecepatan rendah. Pompa sentrifugal dapat digunakan di pinggir pantai dan tempat-tempat di mana angin banyak ditemui.

  Pemanfaatan bahan dasar yang tersedia di pasar lokal merupakan cara untuk menekan biaya pembuatan pompa sentrifugal. Penyederhanaan teknik pembuatan sampai tingkat teknologi yang dapat dikerjakan oleh industri lokal merupakan cara mengatasi kendala teknologi pembuatan pompa sentrifugal. Pemanfaatan bahan dan teknologi yang terdapat di pasar dan industri lokal akan mempengaruhi unjuk kerja pompa sentrifugal ini.

  Berdasarkan latar belakang di atas, peneliti ingin mengetahui efisiensi dari pompa sentrifugal kecepatan rendah yang dapat diterapkan pada masyarakat khususnya daerah pantai.

  Penelitian pompa sentrifugal dua sudu yang pernah dilakukan dapat

  3

  memompa air sebanyak 9,64 l/m atau 0,000161 m /s dengan head 1,2 meter dan diameter 0,75 meter. Efisiensi yang didapat pada penelitian tersebut sebesar 11,5 % pada putaran 178 rpm. (Sutrisno, V.T., 2010)

  1.2 Perumusan Masalah

  Debit maksimum yang dapat dihasilkan dan unjuk kerja pompa sentrifugal kecepatan rendah tergantung pada jumlah sudu, ketinggian pompa, kecepatan putar, dan besar pipa output sudu. Unjuk kerja pipa output ditentukan oleh kemampuan pipa output untuk menghisap air dengan gaya sentrifugal. Unjuk kerja katup pada pipa output ditentukan oleh kemampuan katup untuk mencegah udara masuk kedalam pipa output. Pada penelitian ini pompa sentrifugal digerakkan menggunakan motor induksi sebagai pengganti kincir angin dan yang akan divariasikan adalah putaran pompa.

  1.3 Tujuan

  Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :

  1. Mengetahui putaran minimal yang diperlukan pompa sentrifugal empat sudu untuk menaikan air dengan ketinggian 2,2 meter.

  2. Mengetahui debit minimal dan maksimal dengan 4 pipa output.

  3. Mengetahui efisiensi pompa sentrifugal empat sudu kecepatan rendah dengan ketinggian 2,2 m.

  4. Mengetahui batasan putaran sampai pompa sentrifugal empat sudu kecepatan rendah dengan ketinggian 2,2 meter tidak bisa memompa air.

  5. Membuat grafik hubungan antara kecepatan putar dan effisiensi, dedit dan kecepatan putar, debit dan daya input.

  1.4 Batasan Masalah

  Pada penelitian ini, terdapat batasan masalah, yaitu : 1. Rugi-rugi akibat air yang terbuang dari tempat penampungan air diabaikan.

  1.5 Manfaat Penelitian

  Manfaat yang ingin diperoleh dalam penelitian ini adalah : 1. Menambah kepustakaan teknologi pompa sentrifugal.

  2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototype pompa sentrifugal yang dapat diterima.

  3. Mengurangi ketergantungan penggunaan listrik sehingga ikut mengurangi emisi karbondioksida di atmosfer.

BAB II DASAR TEORI Agar pompa dapat bekerja membutuhkan daya dari motor penggerak

  pompa. Didalam pompa fluida mendapat percepatan sedemikian rupa sehingga fluida tersebut mempunyai kecepatan air keluar dari pipa output. Kecepatan keluar fluida ini selanjutnya akan berkurang dan berubah menjadi kenaikan. Besarnya tekanan yang timbul tergantung pada besarnya kerapatan fluida.

2.1 Hukum Kekekalan Energi

  Persamaan energi untuk aliran tunak pada pompa air yang masuk sistem di titik 1 dan keluar sistim di titik 2 dengan mengabaikan rugi-rugi energi (karena sangat kecil) yang diakibatkan oleh gesekan fluida di dalam saluran. (Bruce R. Munson., jilid 2:219) g

  2 V g P g

  2 V g P ² _{2 2 2} ² _{1 1 1}

         

  Z H Z _L

  (meter)............................(2.1) Dengan : P = Tekanan fluida ( watt ) 

  =

  massa jenis air ( kg/m

  3

  ) g = percepatan gravitasi ( m/s

  2

  ) V = kecepatan aliran fluida ( m/s ) Z = tinggi titik ( m )

  = head lost pompa air ( m )

2 H

Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugalGambar 2.2 Gaya sentrifugal

  Vn ² Vn ¹ Vt ² Vt ¹ _{r 1} r ₂ Permukaan air bak

  1

  2

2.2 Gaya Sentrifugal

  Setiap benda yang bergerak membentuk lintasan lingkaran harus tetap diberikan gaya agar benda tersebut terus berputar. (Halliday.,Resnick, 1985:84).

  Pada pompa sentrifugal, pompa diputar secara terus menerus untuk menghasilkan gaya sentrifugal.

  Besarnya gaya tersebut, dapat dihitung dengan Hukum II Newton untuk komponen radial : Dengan : m = massa benda a = percepatan sentripetal

  r

  r = jari-jari

2.3 Persamaan – Persamaan Yang Bekerja Pada Pompa

   Debit air yang dihasilkan pompa : Dengan menggunakan metode gelas ukur, maka didapat volume air yang dihasilkan pompa per satuan waktu. Debit digunakan untuk menghitung besar daya yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal. Debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.3 (Giles R. V., 1986:79)

  ….…………...………………………………………..(2.3) Dengan :

  V = volume air yang keluar ( l ) t = waktu ( m )  Torsi Torsi atau momen putar adalah hasil perkalian antara gaya dengan panjang lengan gaya. (Soedarjana,1962:32). Torsi yang dihasilkan oleh poros digunakan untuk menghitung besar daya yang dihasilkan oleh poros.

  r

1 Keterangan gambar:

  1.Motor listrik

  2.Tali

2 F

Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal

  1

  2 Keterangan gambar: 1.Motor listrik

  2.Tali

  F

Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal Torsi yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan : ……………………………………………………..(2.4)

  Dengan : F = gaya yang bekerja pada pompa ( N ) r = panjang lengan gaya ( m )

   Daya yang dihasilkan poros Pada poros, bekerja daya. Daya yang dihasilkan poros akan diberikan kepada pompa sentrifugal, dan digunakan untuk menghitung efisiensi pompa sentrifugal. Daya yang dihasilkan pompa ditentukan oleh persamaan di bawah ini. (John Tuzson,2000:63)

  ( W ) …..……..…………...…………….……..(2.5)

  Dengan : = kecepatan sudut ( rad/s ) n = jumlah putaran poros dalam selang waktu tertentu ( rpm )

  T = torsi pada pompa ( Nm )  Daya yang dibutuhkan pompa :

  Daya yang dibutuhkan pompa adalah daya yang bisa digunakan dan dipindahkan ke fluida. (Dietzel.F,1980:242). Daya yang dibutuhkan pompa digunakan untuk menghitung besar efisiensi pompa sentrifugal.

  …………………………………………………(2.6) Dengan :

  3

  = massa jenis air ( kg/m )

  ρ

  2

  g = percepatan gravitasi di atas bumi ( m/s ) H = tinggi kenaikan pada pompa ( m ) Q = debit air ( l/m )

   Efisiensi pompa Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya yang dibutuhkan pompa dengan daya yang dihasilkan poros.

  ……………………………………………………(2.7)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Skema Alat

  Pompa sentrifugal pada penelitian ini mempunyai 2 komponen utama:

  1. Pipa output

  2. Pipa input Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 3.1. Skema Alat Pompa SentrifugalGambar 3.2. Skema Alat pada dudukan motor

  3.2 Cara kerja alat

  Pompa sentrifugal bekerja berdasarkan gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal yang bekerja pada pipa output akan menyebabkan air terlempar keluar dan tekanan dalam pipaakan vakum (kurang dari 1 atm). Air dalam bak penampung akan mengalir kedalam pompa melalui pipa input. Air akan keluar dari pipa output secara kontinyu karena pompa berputar konstan.

  3.3 Variabel yang divariasikan

  Variabel yang divariasikan meliputi variasi putaran dengan merubah frekuensi dengan penurunan 2 Hz.

3.4 Peralatan Penelitian

  3.4.1 Pompa sentrifugal kecepatan rendah

  1. Pipa output Merupakan tempat air keluar, jari-jari antar pipa output 70 cm. Pipa output memiliki diameter luar D = 15,5 mm dan memiliki diameter dalam D

  1 = 13 mm.

Gambar 3.3 Skema rangkaian pipa output

  2. Pipa input Digunakan sebagai pipa air masuk, memiliki diameter 1 ½ inchi. Pipa input memiliki diameter luar D = 31,5 mm dan memiliki diameter dalam D = 29 mm.

  1

  3. Bosch Bosch dibuat menggunakan bahan alumunium. Digunakan untuk menghubungkan pipa input dengan pipa output.

Gambar 3.4 Bosch dengan empat pipa output

  4. Motor Listrik Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik merk MEZ UD0808/1163807- 018-85, membutuhkan tegangan DC 220/380V 50 Hz dan dapat menghasilkan putaran 1720 rpm. Motor listrik digunakan untuk menggerakkan pompa sebagai pengganti kincir angin.

Gambar 3.5 Motor listrik

  5. Tempat penampungan Tempat penampungan dibuat dengan bahan acrilyc yang dibentuk tabung dengan diameter 90 cm. Digunakan untuk menampung air keluar dan menghitung debit yang dihasilkan pompa sentrifugal.

Gambar 3.6 Tempat penampungan

  6. Katub pada pipa output Dalam penelitian ini menggunakan katub yang dipasang pada pipa output dengan diameter 1,5 mm yang berfungsi untuk menahan udara masuk ke pipa sehingga menghambat keluarnya air.

Gambar 3.7 Katup dengan diameter 1,5 mm

  3.4.2 Alat-alat

  1. Micro Drive Controller Digunakan untuk mengatur frekuensi motor dan putaran motor.

Gambar 3.8 Micro Drive Controller

  2. Tachometer Digunakan untuk menghitung putaran pada poros. Tachometer yang digunakan adalah jenis digital light tacho merk Fuji yang memancarkan sinar untuk membaca sensor berupa pemantul cahaya pada poros. Tachometer mempunyai skala 0,1 rpm ~ 5 – 999,9 rpm dan 1 rpm ~ 1000 – 9999 rpm.

Gambar 3.9 Digital Light Tachometer

  3. Stopwatch Digunakan untuk menghitung selang waktu pengambilan data.

  4. Gelas Ukur

  Digunakan untuk menghitung volume air yang dihasilkan pompa pada selang waktu tertentu. Gelas ukur mempunyai kapasitas 1 liter.

Gambar 3.10 Gelas ukur

  5. Ember Digunakan sebagai penampung sumber air yang akan dipompakan.

  6. Timbangan Massa Timbangan yang digunakan adalah Baby Spring Scale yang mempunyai skala 7 kg. Digunakan untuk menghitung besar gaya yang dihasilkan pompa. Gaya yang terukur digunakan untuk menghitung torsi.

Gambar 3.11 Timbangan massa

  7. Pompa Air Aquarium Pompa aquarium digunakan untuk menjaga kesetabilan ketinggian air ember pada pipa input.

Gambar 3.12 Pompa Aquarium

3.5 Variabel yang Diukur

  Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah :

  1. Volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal

  2. Gaya yang bekerja pada motor listrik

  3. Putaran poros

  Pengukuran volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal menggunakan metode gelas ukur. Pengukuran gaya yang bekerja pada motor listrik menggunakan timbangan gaya. Pengukuran putaran poros menggunakan tachometer.

  3.6 Analisa Data a. Menghitung debit yang dihasilkan pompa (Q) dalam selang waktu tertentu (t).

  b. Menghitung gaya yang dihasilkan (F), menghitung torsi yang dihasilkan (T), dan menghitung daya yang dibutuhkan poros (P in ).

  c. Menghitung debit air (Q), dan daya yang dihasilkan pompa (P out ).

  d.

  Menghitung efisiensi pompa (η) Gaya yang terukur pada timbangan massa dilakukan pembulatan, karena timbangan massa yang digunakan kurang presisi.

  3.7 Jalannya Penelitian

  a. Menyiapkan pompa air sentrifugal dengan menggunakan jumlah pipa output 4 buah dengan diameter antar pipa output 70 cm.

  b. Mengatur pompa sentrifugal dengan head 2,2 meter.

  c. Memancing pompa air sentrifugal dengan cara mengisi pipa output dengan air hingga penuh.

  d. Mengatur timbangan gaya agar tegak lurus dengan motor listrik.

  e. Menghidupkan motor listrik dengan putaran 273 rpm menggunakan micro drive controller. f. Setelah putaran motor dan debit air keluar stabil kemudian mengukur debit air yang keluar dari pompa per 1 menit.

  g. Membaca besar massa yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal.

  h. Mengukur banyak putaran pada poros penggerak pompa sentrifugal. i. Mengulangi langkah c sampai h dengan putaran 273 rpm, 261 rpm, 249,2 rpm, 237,3 rpm, 227,2 rpm, 215,3 rpm, 205,3 rpm, dan 196 rpm. j. Menghitung debit air yang dihasilkan. k. Menghitung torsi yang dihasilkan motor. l. Menghitung rugi-rugi daya pompa. m. Menghitung daya input yang dibutuhkan pompa pipa. n. Menghitung daya output yang dibutuhkan pompa pipa. o. Menghitung efisiensi yang dihasilkan oleh pompa pipa.

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data

  Data-data pengukuran yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.9

Tabel 4.1 Data pada putaran 273 rpm

  NO V (liter) F (gram) Head (m)

1 1,7 150 2,2

2 1,7 150 2,2

3 1,7 150 2,2

4 1,65 150 2,2

Tabel 4.2 Data pada putaran 261 rpm

  NO V (liter) F (gram) Head (m)

1 1,45 130 2,2

2 1,45 130 2,2

3 1,45 130 2,2

4 1,45 130 2,2

Tabel 4.3 Data pada putaran 249,2 rpm

  NO V (liter) F (gram) Head (m)

1 1,3 120 2,2

2 1,3 120

  2.2

3 1,3 120 2,2

4 1,3 120 2,2

Tabel 4.4 Data pada putaran 237,3 rpm

  NO V (liter) F (gram) Head (m)

1 1,2 115 2,2

2 1,2 115 2,2

3 1,15 115 2,2

4 1,15 115 2,2

Tabel 4.5 Data pada putaran 227,2 rpm

  NO V (liter) F (gram) Head (m)

  1 1 105 2,2

  2 1 105 2,2

  3 1 105 2,2 4 0,95 105 2,2

Tabel 4.6 Data pada putaran 215,3 rpm

  NO V (liter) F (gram) Head (m) 1 0,8 100 2,2 2 0,8 100 2,2 3 0,8 100 2,2 4 0,8 100 2,2

Tabel 4.7 Data pada putaran 205,3 rpm

  NO V (liter) F (gram) Head (m) 1 0,575 90 2,2 2 0,575 90 2,2 3 0,575 90 2,2 4 0,575 90 2,2

Tabel 4.8 Data pada putaran 196 rpm

  NO V (liter) F (gram) Head (m) 1 0,3 85 2,2 2 0,3 85 2,2 3 0,3 85 2,2 4 0,275 85 2,2

Tabel 4.9 Data beban (F) dengan air dan tanpa air

  n (rpm)

F dg air (kg) F tanpa air(kg)

273

  

0,15 0,085

261

0,13 0,08

249.2

0,12 0,075

237.3

  

0,115 0,07

227.2 0,105 0,065 215.3

0,1 0,063

205.3

0,09 0,06

  196 0,085 0,06

4.2 Perhitungan Data Percobaan Sebagai contoh perhitungan data, digunakan perhitungan data tabel 4.1.

  4.2.1 Perhitungan debit air yang dihasilkan pompa Besarnya debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.3

  4.2.2 Perhitungan besar torsi yang dihasilkan (dengan air) : Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4 Perhitungan besar torsi yang dihasilkan (tanpa air) : Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4

  4.2.3 Perhitungan daya penggerak pompa(dengan air) : Melalui persamaan 2.5 dapat dihitung daya dengan air Perhitungan daya rugi-rugi (tanpa air) : Melalui persamaan 2.5 dapat dihitung daya rugi-rugi

   Perhitungan daya yang dihasilkan pompa

  4.2.4 Perhitungan daya yang dibutuhkan pompa Daya yang dihasilkan pompa dihitung dengan persamaan 2.6

  4.2.5 Perhitungan besar efisiensi Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.7

  19,583 x 227,2 1,00 1,00 1,00 0,95 0,99 16,458 x 215,3 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80

  273 0,15 0,085 0,166 0,244 0,138 261 0,13 0,08 0,166 0,212 0,130 249,2

  T dengan air (Nm) T tanpa air (Nm)

  n(rpm) F dengan air (kg)

F tanpa air (kg) r (m)

Tabel 4.11 Hasil perhitungan Torsi (Nm)

  196 0,30 0,30 0,30 0,28 0,29 4,896 x 183,4

  13,333 x 205,3 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 9,583 x

  24,167 x 249,2 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 21,667 x 237,3 1,20 1,20 1,15 1,15 1,18

  Untuk perhitungan pada data yang lain menggunakan cara seperti di atas. Hasil lengkap dapat dilihat pada tabel 4.10 ; 4.11 dan 4.12

  4 Q rata-rata (l/m) Q (m3/s) 273 1,70 1,70 1,70 1,65 1,69 28,125 x 261 1,45 1,45 1,45 1,45 1,45

  3

  2

  1

  Q (debit) l/menit n(rpm)

Tabel 4.10 Hasil perhitungan debit (l/m)

  0,12 0,075 0,166 0,195 0,122 237,3 0,115 0,07 0,166 0,187 0,114 227,2 0,105 0,065 0,166 0,171 0,106

  215,3 0,1 0,063 0,166 0,163 0,103 205,3 0,09 0,06 0,166 0,147 0,098

  196 0,085 0,06 0,166 0,138 0,098 183,4

Tabel 4.12 Hasil perhitungan daya (W) dan efisiensi

  P dengan air (W) P tanpa air (W) Pin (W) P out (W) η (%)

  6,98 3,95 3,02 0,61 20,07 5,78 3,56 2,22 0,52 23,45 5,09 3,18 1,91 0,47 24,47 4,65 2,83 1,82 0,42 23,22 4,06 2,52 1,55 0,35 22,93 3,67 2,31 1,36 0,28 21,19 3,15 2,09 1,05 0,21 19,70 2,84 2,00 0,83 0,11 12,65

4.3 Analisa Data Percobaan

  Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik Grafik pompa sentrifugal diameter 70 cm dan head 2,2 m

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan efisiensi

  Pada grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar didapat bahwa efisiensi akan naik bersama naiknya putaran putar, akan tetapi kemudian efisiensi akan menurun. Pompa dalam penelitian ini dimungkingkan karena adanya rugi- rugi pada pompa.

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit

  Pada grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit didapatkan bahwa dengan mempertinggi kecepatan putar maka debit yang dihasilkan semakin besar pula. Pada grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit didapatkan bahwa dengan mempertinggi kecepatan putar titik kerja berubah kedudukannya; karakteristik instalasi = konstan (Dietzel,1992:316).

  Karakteristik instalasi pompa pada penelitian ini dapat dibandingkan dengan pompa sentrifugal pada umumnya. Karakteristik instalasi dengan kecepatan putar pompa sentrifugal yang diubah-ubah (Dietzel,1992:316).

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara daya input dan debit

  Dari grafik hubungan antara debit dan daya input didapatkan bahwa besar debit berbanding lurus dengan daya input. Semakin besar debit maka daya input akan bertambah besar.

  Kebutuhan daya pompa pada penelitian dapat dibandingkan dengan pompa sentrifugal pada umumnya. Kebutuhan daya akan naik dengan teratur dengan bertambahnya kapasitas. (Dietzel,1992:313)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan

  Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah :

  1. Pompa sentrifugal dengan diameter 70 cm memiliki putaran minimal 196 rpm untuk menaikkan air keluar pipa output dengan head 2,2 m.

  2. Debit minimal yang diperoleh pada penelitian ini adalah 0,29 l/m dan maksimal 1,69 l/m.

  3. Pompa sentrifugal dengan diameter 70 cm memiliki efisiensi maksimal 24,46% dan minimal 12,65 %.

  4. Pada putaran 183,4 rpm pompa sudah tidak mampu memompakan air keluar pipa output dengan ketinggian 2,2 m.

  5.2 Saran

  Berdasarkan dari analisa data dan kesimpulan, saran yang dapat diajukan adalah sebagai berikut:

  1. Mencari alternatif lain dalam hal penggunaan katub pada pipa output. Sehingga katub tidak digunakan lagi dan debit yang dihasilkan bertambah besar.

  2. Membuat tempat penampungan air yang lebih baik untuk meminimalisir rugi-rugi yang terjadi akibat air terbuang dari tempat penampungan air.

DAFTAR PUSTAKA

  [1] Cengel, Y.A./Boles.M.A. 2006. Thermodinamics:An Engineering Approach . New York: McGraw- Hill. [2] Dietzel, F.D. 1992. Turbin, Pompa dan Kompresor, terjemahan Ir.Dakso Sriyono. Jakarta: PT. Erlangga.

  [3] Sutrisno, V.T. 2010. Pompa Sentrifugal 2 Pipa Output Dengan Variasi Head dan Diameter Antar Pipa Output, Skripsi, Universitas Sanata Dharma.