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

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH

JUMLAH SUDU DUA

DENGAN HEAD 2,4 METER

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

  Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  

GATUT WAHYU PRABOWO

NIM : 075214028

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

LOW-SPEED CENTRIFUGAL PUMP NUMBER BLADES TWO WITH THE HEAD 2,4 METERS FINAL PROJECT

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

  Mechanical Engineering Department by :

  GATUT WAHYU PRABOWO Student Number : 075214028 MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Angin merupakan suatu bentuk energi yang dapat dimanfaatkan untuk membantu kegiatan manusia. Daerah pesisir pantai Indonesia khususnya Yogyakarta mempunyai potensi energi angin yang cukup dengan kecepatan rata- rata 3,5

• – 5 m/s. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk memompa air dengan menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversi energi angin menjadi energi mekanik.

  Alat penelitian terdiri dari motor induksi sebagai pengganti kincir angin, pipa sebagai sudu pompa sentrifugal. Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal, massa yang bekerja pada motor listrik, dan putaran poros (rpm). Untuk pengukuran kecepatan putar poros digunakan tachometer, untuk pengukuran debit air digunakan metode gelas ukur, untuk pengukuran massa digunakan timbangan massa, dan untuk pengukuran waktu digunakan stopwatch. Variabel yang divariasikan adalah jumlah putaran poros.

  Penelitian menghasilkan sebuah model pompa sentrifugal kecepatan maksimal 273 rpm dengan debit sebesar 1,9 liter per menit dan efisiensi 39%, sedangkan debit terkecil yang dihasilkan adalah 0,8 liter per menit pada kecepatan 218 rpm dengan efisiensi 84%. Pompa sudah tidak mengalirkan air pada kecepatan putar 204 rpm.

  Kata kunci : pompa sentrifugal, kecepatan rendah, head 2,4 meter, debit.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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 dua sudu dengan head 2,4 meter. Dalam Tugas Akhir ini, penulis berencana untuk meneliti unjuk kerja dari pompa sentrifugal kecepatan rendah dua 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.

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4. Ir. Rines, M.T. dan Ir. PK. Purwadi, M.T., Dosen penguji Tugas Akhir.

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

  6. Rekan sekelompok penulis yaitu Fransiskus Kale Wutun Wadan dan M.

  Welly V, 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, 15 Februari 2011 Penulis

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL

  i ……………………………………….………………….

  

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

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

PERNYATAAN

  v ………………………………………………………………..

  ABSTRAK

  iv ……………………………………………………………………..

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN................................................ vii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii

DAFTAR ISI

  x …………………………………………………………………..

  DAFTAR GAMBAR

  xii ………………………………………………………….

  DAFTAR TABEL

  …………………………………………………………….. xiii

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang

  1 ……………………………………………………………

  1.2 Rumusan Masalah 2 ……………………………………………………….

  1.3 Tujuan Penelitian 3 ………………………………………………………..

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

  3

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

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

  4

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

  22 4.2 Perhitungan Data Percobaan ................. ………………………………...

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

  24 4.2.6 Menghitung Besar Efisiensi ...........................................................

  23 4.2.5 Menghitung Daya Pompa ...............................................................

  23 4.2.4 Daya Poros ....................................................................................

  22 4.2.3 Kecepatan angular .........................................................................

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

  22 4.2.1 Debit Air yang Dihasilkan Pompa ..................................................

  …………………………………………….......................

  5 2.3 Persamaan-Persamaan yang Bekerja pada Pompa .................................

  20 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data ...............

  20 3.7 Jalannya Penelitian ....................................................................................

  19 3.6 Analisa Data ..............................................................................................

  13 3.5 Variabel yang Diukur ...............................................................................

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

  11 3.2 Cara Kerja Alat ......................... .......................…………………............ 11 3.3 Variabel yang Divariasikan ........................................................................

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

  26 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ...................

  30 ……..........................…………………………… 5.2 Saran..

  30 …………………………………………….………………............

  DAFTAR PUSTAKA

  32 …………………………………………………………

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

  5 Gambar 2.2 Gaya sentrifugal ......................................................................

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

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

  8 Gambar 2.5 Bentuk alat untuk menghitung torsi pada pompa sentrifugal .

  8 Gambar 3.1 Skema Alat ...........................................................................

  12 Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output ...............................

  13 ……..........

Gambar 3.3 Bosch dengan 2 pipa output .....................

  14 .......……................

Gambar 3.4 Motor listrik .........................................................

  14 ……..........

Gambar 3.5 Tempat penampungan ..............................................................

  15 Gambar 3.6 Katup output ............................................................................

  15 Gambar 3.7 Katup input ..............................................................................

  16 Gambar 3.8 Micro Drive Controller ...........................................................

  16 Gambar 3.9 Digital Light Tachometer .........................................................

  17 Gambar 3.10 Gelas ukur ...............................................................................

  17 Gambar 3.11 Timbangan massa ....................................................................

  18 Gambar 3.12 Pompa Aquarium ....................................................................

  18 Gambar 3,13 Katrol .......................................................................................

  19

Gambar 4.1 Grafik Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar .

  26 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan kecepatan putar ...................

  27 Gambar 4.3 Grafik hubungan antara rugi-rugi daya dan kecepatan putar.....

  28 Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan daya input ..........................

  27 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data pompa sentrifugal dua sudu dengan head 2,4 meter ....

  22 Tabel 4.2 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal dua sudu dengan head 2,4 meter ..................................................... ……….......

  25 Tabel 4.4 Lanjutan perhitungan dari table 4.2 ......... …………………..

  25 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

  Indonesia memiliki garis pantai yang cukup panjang dan terdiri dari beribu-ribu pulau. Namun bisa dikatakan pembangunan yang dilakukan oleh pemerintah belum merata pada daerah-daerah yang terpencil. Masih ada pulau-pulau kecil berpenghuni dan daerah pinggir pantai yang belum mendapatkan aliran listrik dari PLN. Beberapa diantara mereka mengandalkan generator listrik yang biayanya lebih mahal daripada menggunakan listrik PLN yang telah disubsidi pemerintah. Hal ini menjadi masalah bagi mereka yang membutuhkan pompa sebagai sarana memompa air tawar (untuk kebutuhan mandi,cuci, dan minum) dan air laut untuk menghasilkan garam. Dengan ketiadaan listrik di daerah-daerah terpencil tersebut, maka dibutuhkan pompa air yang tidak bergantung pada energi listrik.

  Daerah pesisir pantai Indonesia mempunyai potensi energi angin yang cukup dengan kecepatan rata-rata 3,5 – 5 m/s. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk memompa air dengan menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversi energi angin menjadi energi mekanik. Penggunaan pompa air 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  ini berbeda dengan kebiasaan di masyarakat yang masih menggunakan pompa listrik.

  Penelitian yang dilakukan untuk membandingkan dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Sutrisno, V.T., 2009. Pompa pipa yang diteliti oleh Sutrisno, V.T. mempunyai debit terbesar air sebanyak 9,8 liter

  3

  atau 0,000163 m /s dengan heah 1,2 meter kolom air dan diameter sudu 0,75 meter pada putaran 178 rpm. Efisiensi tertinggi pompa sentrifugal yang didapat pada penelitian tersebut sebesar 11,5 %.

1.2 RUMUSAN 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. Selain itu, ujuk kerja pompa sentrifugal kecepatan rendah ditentukan oleh pipa output atau sudu dan katup. 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.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  1.3 Tujuan Penelitian

  Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah : 1. Membuat pompa sentrifugal kecepatan rendah.

  2. Mengetahui putaran minimal yang diperlukan pompa sentrifugal untuk menaikan air dengan ketinggian 2,4 meter.

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

  4. Menghitung rugi-rugi gesekan yang terjadi pada pompa sentrifugal.

  5. Mengetahui hubungan antara kecepatan putar dengan efisiensi.

  1.4 Batasan Masalah

  Pada penelitian ini, terdapat beberapa batasan masalah, antara lain :

  1. Rugi-rugi akibat air yang terbuang dari tempat penampungan air diabaikan.

  2. Penggerak menggunakan motor listrik yang dapat diatur kecepatannya.

  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.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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 (White, Frank M.,1979, p.162) _{2 2} P ₁ V P _{1 2} V ₂ z HL z .....................................(2.1) _{1 − =}

²

  g 2 g g 2 g

  ρ ρ

  Dengan :

  P = Tekanan fluida ( watt )

  3 = massa jenis air ( kg/m )

  ρ

  

2

g = percepatan gravitasi ( m/s ) v = kecepatan aliran fluida ( m/s ) z = tinggi titik ( m ) HL = head lost ( m )
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 H

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2 Gaya Sentrifugal

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  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 : = ∙ = ∙

  2 ar = v /r v = 2πr/T

  = ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (2.2) Dengan :

  m = massa benda ( kg )

  2 a = percepatan sentripetal ( m/s ) r r = jari-jari ( m ) v = kecepatan ( m )

2.3 Persamaan – Persamaan yang Bekerja pada Pompa

  a. Debit air yang dihasilkan pompa : Dengan menggunakan metode bucket (gelas ukur), maka didapat volume air yang dihasilkan pompa per satuan waktu. Debit digunakan untuk menghitung besar daya yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.3 (Giles R. V., 1986:79)

  ….…………...…………………………………..(2.3) =

  Dengan :

  Q = debit air ( l/mnt ) V = volume air yang keluar ( l ) t = waktu ( mnt )

  b. 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. Poros penggerak.

  2

  2.Tali

  F

Gambar 2.3 Tampak atas posisi lengan torsi terhadap tali untuk pengukuran gaya.

  Keterangan gambar: 1.Poros penggerak.

  2.Tali.

Gambar 2.4 Tampak samping posisi lengan torsi terhadap tali untuk pengukuran gaya.Gambar 2.5 Konstuksi alat untuk menghitung torsi pada pompa sentrifugal.

  1

  2 F PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Torsi yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan : )……………………………………………………..(2.4)

  = ∙ ( Dengan :

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

  c. Kecepatan Angular Kecepatan angular didefinisikan sebagai perbandingan pergeseran sudut dengan waktu tempuh dan arah kecepatan sudut. (Ross, Robert

  R,1910:335). Kecepatan angular yang dihasilkan oleh poros digunakan untuk menghitung besar daya yang dihasilkan oleh poros.

  #$

  ...........................................................................(2.5) = ! 2"

  Dengan :

  n = putaran poros ( rpm )

  d. Daya yang dibutuhkan pompa Pada poros, bekerja daya. Daya yang dibutuhkan poros akan diberikan kepada pompa sentrifugal, dan digunakan untuk menghitung efisiensi pompa sentrifugal. Daya yang dibutuhkan poros ditentukan oleh persamaan di bawah ini. (Ross, Robert R,1910:335) % = . (&).…………………………………...........................……(2.6) Dengan :

  T = torsi pada pompa ( Nm ) ω = kecepatan angular ( rad/s)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  )

  ∙ 100%……………………………………………………(2.8)

  , =

  f. Efisiensi pompa Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya yang dibutuhkan pompa dengan daya yang dihasilkan pompa setelah dikurangi rugi-rugi.

  /s )

  3

  H = tinggi kenaikan pada pompa ( m ) Q = debit air ( m

  2

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

  g = percepatan gravitasi di atas bumi ( m/s

  )

  3

  ρ = massa jenis air ( kg/m

  = ) ∙ * ∙ + ∙ …………………………………………………(2.7) Dengan :

  '(

• ./0
• 12

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  3.1 Skema Alat

  Pompa sentrifugal pada penelitian ini mempunyai 2 komponen utama:

  1. Pipa input

  2. Pipa output Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat pada Gambar 2.5, Gambar 3.1 dan Gambar 3.2.

  3.2 Cara Kerja Alat

  Pompa sentrifugal adalah bekerja berdasarkan gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal yang bekerja pada pipa output akan menyebabkan air naik ke atas.

  3.3 Variabel Yang Divariasikan Variabel yang divariasikan meliputi variasi putaran.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.1. Skema Alat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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 = 12,5 mm dan memiliki diameter dalam D = 10,5 mm.

  1 Gambar 3.2 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

  1 = 29 mm.

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.3 Bosch dengan 2 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. Digunakan untuk menggerakkan pompa sebagai pengganti angin.

Gambar 3.4 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.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.5 Tempat penampungan

  6. Katup output Katup digunakan untuk mencegah udara masuk kedalam pipa output pompa sentrifugal.

Gambar 3.6 Katup output

  7. Katup input Katup berfungsi menahan air dalam pompa sentrifugal agar tidak mengalir keluar dari pipa input

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.7 Katup input

  8. Micro Drive Controller Digunakan sebagai alat untuk mengatur frekuensi pada motor sehingga dapat mempengaruhi putaran motor.

Gambar 3.8 Micro Drive Controller

  9. 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.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.9 Digital Light Tachometer

  10. 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

  11. Timbangan Massa Timbangan yang digunakan adalah Baby Spring Scale yang mempunyai skala 1 kg. Digunakan untuk menghitung besar gaya yang dihasilkan pompa. Gaya yang terukur digunakan untuk menghitung torsi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.11 Timbangan massa

  12. Pompa Air Aquarium Digunakan untuk menjaga kesetabilan ketinggian air ember pada pipa input.

Gambar 3.12 Pompa Aquarium

  13. Stopwatch Digunakan untuk menghitung selang waktu pengambilan data.

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  15. Katrol Digunakan sebagai alat bantu dalam pengukuran gaya yang dihasilkan pompa.

Gambar 3.13 Katrol.

3.5 Variabel yang Diukur

  Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah :

  1. Volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal

  2. Massa yang bekerja pada motor listrik

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  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

  Jalannya Penelitian

  a. Menyiapkan pompa air sentrifugal dengan menggunakan jumlah pipa output 2 buah dengan diameter antar pipa output 70 cm.

  b. Mengatur pompa sentrifugal dengan head 2,4 meter.

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

  d. Mengatur timbangan gaya agar tegak lurus dengan lengan torsi.

  e. Atur motor listrik pada putaran maksimal dengan 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 gaya yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI h. Mengukur jumlah putaran permenit.

  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 dengan cara mengurangi frekuensi yang masuk pada motor. 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. n. Menghitung daya output yang dibutuhkan pompa. o. Menghitung efisiensi yang dihasilkan oleh pompa.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

  4.1 Data

  Didapat data-data pengukuran seperti tabel 4.1 Tabel 4.1 Data percobaan pompa sentrifugal.

  n(rpm) Q (debit) l/menit Q (m3/s) data 1 data 2 data 3 data 4 Q rata-rata

  

273 1,90 1,90 1,85 1,85 1,88 0,00003125

257 1,75 1,70 1,70 1,75 1,73 0,00002875

249 1,65 1,60 1,65 1,60 1,63 0,00002708

238 1,45 1,45 1,40 1,40 1,43 0,00002375

230 1,25 1,20 1,20 1,20 1,21 0,00002021

218 0,80 0,80 0,80 0,78 0,79 0,00001323

204 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00000000

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

  4.2.1 Debit Air yang Dihasilkan Pompa Besarnya debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.3

  =

  6 =

  1,88 1 9 : = 1,88

  4.2.2 Torsi Perhitungan besar torsi yang dihasilkan penggerak :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4 ;9 **9 < = ∙

  = 0,1 <* ∙ 0,166 ∙ 9,806 ? = 0,163

  Perhitungan besar torsi rugi-rugi yang dihasilkan : Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4

  A*: − A*: = ∙ = 0,06 <* ∙ 0,166 ∙ 9,806 ? = 0,098

  4.2.3 Kecepatan Angular Kecepatan angular yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.5.

  D = 60?! 2" C ? E 273 D =

  60? ! 2" C ? E D

  = 28,57 ( ? )

  4.2.4 Daya poros Perhitungan Daya penggerak : Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya dengan air %(;9 **9 <) = .

  %(;9 **9 <) = 0,163 ! 28,57

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  P(penggerak) = 4,648 & Perhitungan daya ( rugi-rugi) : Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya rugi-rugi % ( A*: − A*:) = .

  %( A*: − A*:) = 0,098!2,857

  %( A*: − A*:) = 2,789 &

  Perhitungan daya yang dibutuhkan poros (P in) Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya yang dibutuhkan poros % = % (;9 **9 <) − % ( A*: − A*:)

  Q = 4,648 & − 2,789 & = 1,859 &

  4.2.5 Perhitungan Daya Pompa Daya yang dihasilkan pompa (P out) dihitung dengan persamaan

  2.7 % = ) ∙ * ∙ + ∙

  '( R

  = 1000 <*

  R

  ? ∙ 9,806 ? ∙ 2,4 ∙ 0,00003125

  = 0,735 &

  4.2.6 Perhitungan Besar Efisiensi Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.8

  %

  '(

  , = ∙ 100% %

  Q

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  0,735 & = × 100%

  1,859 & = 39,53% Untuk perhitungan pada data yang lain menggunakan cara seperti di atas.

  Hasil lengkap dapat dilihat pada tabel 4.2 dan table 4.3.

Tabel 4.2 Hasil perhitungan pompa.

  penggerak rugi-rugi n(rpm) F (N) F (N) r (m) penggerak rugi-rugi (Nm) (Nm)

  τ τ 273 0,1 0,06 0,166 0,163 0,098 257 0,09 0,06 0,166 0,146 0,098 249 0,084 0,055 0,166 0,137 0,089 238 0,075 0,053 0,166 0,122 0,086 230 0,07 0,05 0,166 0,114 0,081 218 0,055 0,045 0,166 0,089 0,073 204 0,045 0,043 0,166 0,073 0,070 Tabel 4.3 Lanjutan perhitungan dari Table 4.2. penggerak rugi-rugi

  

ω (rad/s) P (w) P (w) P in (w) P out (w) η (%)

28,57 4,648 2,789 1,859 0,735 39,530 26,90 3,938 2,626 1,313 0,676 51,508 26,06 3,561 2,332 1,230 0,637 51,808

24,91 3,039 2,148 0,892 0,559 62,655

  24,07 2,741 1,958 0,783 0,475 60,683

22,82 2,042 1,670 0,371 0,311 83,824

21,35 1,563 1,494 0,069 0,000

  0,000

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

4.3 Analisa Data Percobaan

  Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik

  90

  2 Ƞ = 0,008n - 4,814n + 733,3

80 R² = 0,924

  70

  60 (%) Ƞ

  50

  40

  30 200 210 220 230 240 250 260 270 280 n ( rpm ) Gambar 4.1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar.

  Dari hasil perhitungan yang telah diubah dalam bentuk grafik dapat diketahui bahwa semakin tinggi kecepatan putar maka efisiensi semakin rendah.

  .

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  2,0

  2 Q = -0,000n + 0,170n - 21,75 R² = 0,998 1,5

  ) it b e 1,0 d ( Q

  0,5 0,0 200 210 220 230 240 250 260 270 280 n (rpm) Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan kecepatan putar.

  Dari hasil perhitungan yang telah diubah dalam bentuk grafik dapat diketahui bahwa semakin tinggi kecepatan putar atau rpm maka semakin besar pula debit yang dihasilkan. Sehingga kenaikan debit berbanding lurus dengan kecepatan putar atau rpm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  3,0 ₂ rugi-rugi P = -0,000n + 0,074n - 9,382 R² = 0,987

  2,5 i g ru i- g ru P

  2,0 1,5

200 210 220 230 240 250 260 270 280

n (rpm)

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara rugi-rugi daya dan kecepatan putar.

  Dari grafik hubungan antara rugi-rugi daya dan kecepatan putar dapat diketahui bahwa semakin besar kecepatan putarnya maka rugi-rugi daya yang terjadi akan bertambah besar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  2,0

  2

in in

  Q = -0,424P + 1,685P + 0,214 R² = 0,990 1,5 t) n m r/ lt ( Q

  1,0 0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

  P in (w) Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan daya input.

  Dari grafik hubungan antara debit dan daya input dapat diketahui bahwa semakin besar daya input yang bekerja pada pompa maka besar debit yang dihasilkan juga akan semakin besar .

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan

  Dari hasil data percobaan yang diperoleh kemudian dilakukan perhitungan dan dibuat grafik dapat disimpulkan bahwa:

  1. Pompa sentrifugal kecepatan rendah telah dibuat.

  2. Kecepatan putar minimal yang diperlukan untuk memompa air dengan head 2,4 meter adalah sebesar 218 rpm.

  3. Debit maksimal dan minimal yang dihasilkan oleh pompa adalah 1,9 liter/menit dan 0,8 liter/menit.

  4. Efisiensi maksimal yang dihasilkan pompa adalah sebesar 84 % pada ₂ putaran 218 rpm dengan persamaan η = 0,008n - 4,814n + 733,3 .

  5. Besar rugi-rugi gesekan yang terjadi pada pompa dapat dihitung dengan ₂ P rugi-rugi = -0,000n + 0,074n - 9,382. persamaan

  5.2 Saran

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

  1. Mencari alternatif lain dalam hal menyambung antara pipa input dan pipa output.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

  3. Membuat katup pada pipa output yang ideal supaya udara tidak bisa masuk ke dalam pipa output dan menghasilkan debit air yang besar.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  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] Giancoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Kelima, terjemahan Dra.

  Yuhilza Hanur, M.Eng. Jakarta: PT. Erlangga. [4] Sutrisno, V.T. 2010. Pompa Sentrifugal 2 Pipa Output Dengan

  Variasi Head dan Diameter Antar Pipa Output, Skripsi, Universitas Sanata Dharma.