TUGAS AKHIR - PERENCANAAN ULANG POMPA SENTRIFUGAL BERKAPASITAS 50 LITER/DETIK PEMAKAIAN PADA UNIT PRODUKSI PDAM TIRTA UNIT MEULABOH - Repository utu

  

TUGAS AKHIR

PERENCANAAN ULANG POMPA SENTRIFUGAL

BERKAPASITAS 50 LITER/DETIK PEMAKAIAN PADA UNIT

PRODUKSI PDAM TIRTA UNIT MEULABOH

  

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Universitas Teuku Umar

  Disusun Oleh :

RIKI TANDIYUS

  Nim : 06C10202013 Jurusan : Teknik Mesin Bidang Studi : Teknik Konversi Energi

  

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TEUKU UMAR

LEMBARAN PERSEMBAHAN

  Melati kuntum tumbuh melata, Sayang merbah di pohon cemara, Assalammualaikum mulanya kata, Saya sembah pembuka bicara.

  

Yang Utama Dari Segalanya...

Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT. Taburan cinta dan kasih sayang-Mu

telah memberikanku kekuatan, membekaliku dengan ilmu serta memperkenalkanku dengan

cinta. Atas karunia serta kemudahan yang Engkau berikan akhirnya Tugas Akhir yang

sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat dan salam selalu terlimpahkan keharibaan

Rasullah Muhammad SAW.

  “Dia memberikan hikmah (ilmu yang berguna) kepada siapa yang dikehendaki-Nya.

Barang siapa yang mendapat hikmah itu Sesungguhnya ia telah mendapat kebajikan yang

banyak. Dan tiadalah yang menerima peringatan melainkan orang- orang yang berakal”. (Q.S. Al-Baqarah : 269) “Bukanlah suatu aib jika kamu gagal dalam suatu usaha, yang merupakan aib adalah jika kamu tidak bangkit dari kegagalan itu ”. (Ali bin Abu Thalib)

  

Ungkapan hati sebagai rasa Terima Kasihku Kupersembahkan Tugas Akhir

sederhana ini kepada orang

• – orang yang sangat kukasihi dan kusayangi.

  Ibunda dan Ayahanda serta Nenek Tercinta

  Sebagai tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga

  kupersembahkan karya kecil ini kepada Ibu dan Ayah serta nenek yang telah memberikan kasih

  sayang, segala dukungan, dan cinta kasih yang tiada terhingga yang tiada mungkin dapat

  kubalas hanya dengan selembar kertas yang bertuliskan kata cinta dan persembahan.

  Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat Ibu dan Ayah serta nenek bahagia

karna kusadar, selama ini belum bisa berbuat yang lebih. Untuk Ibu dan Ayah serta nenek

yang selalu membuatku termotivasi dan selalu menyirami kasih sayang, selalu mendoakanku,

selalu menasehatiku untuk menjadi yang lebih baik,

  

My Family dan Sister

Untuk Cutbang Boby, Cutbang Aswat, serta Cutkak istri dari kedua cutbang juga

keponakanku , dan adik - adikku, tiada yang paling mengharukan saat kumpul bersama kalian,

walaupun sering bertengkar tapi hal itu selalu menjadi warna yang tak akan bisa tergantikan,

terima kasih atas doa, cinta dan bantuan kalian selama ini, hanya karya kecil ini yang dapat aq

persembahkan. Maaf belum bisa menjadi panutan seutuhnya, tapi aq akan selalu menjadi yang

terbaik untuk kalian semua...

  

My Best friend’s

Buat sahabat setiaku forever “Akbar Atnelyn “ terima kasih atas bantuan, doa, nasehat,

hiburan, traktiran, ejekkan, dan semangat yang kamu berikan selama aku kuliah, aku tak akan

melupakan semua yang telah kamu berikan selama ini.

  Buat sahabat - sahabatku angkatan Mesin 06, 07, 08 serta Alumni Mesin yang turut

membantu selama ini, “Sulaiman Ali. ST, Irwandi, Agus Ferizal, Helmi, Musliyadi dan semua

teman - teman yang lain” terima kasih atas bantuan kalian, semoga keakraban di antara angkatan Teknik Mesin mulai dari 2006 hingga angkatan seterusnya selalu terjaga.

  “Salam Solidarity M Forever ” Hidup Mesin.‼

Dosen Pembimbing Tugas Akhirku

  Bapak Syurkarni Ali, ST, MT dan Bapak Maidi Saputra, ST, MT selaku dosen

pembimbing Tugas Akhir saya, terima kasih banyak pak...saya sudah dibantu selama ini, sudah

dinasehati, sudah diajari, saya tidak akan lupa atas bantuan dan kesabaran dari bapak. Terima

kasih banyak pak....bapak adalah dosen favorit saya...

  

Seluruh Dosen Pengajar di Fakultas Teknik

Terima kasih banyak untuk semua ilmu, didikan dan pengalaman yang sangat berarti yang telah kalian berikan kepada kami…

  

Staf Akademik

Bapak Darul Qudni, ST dan semua staf akademik di Fakultas Teknik, terima kasih banyak atas semua bantuan kalian…

  Pada akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu (insyaAlloh) , bila meminjam pepatah lama “Tak ada gading yang tak retak” maka sangatlah

pantas bila pepatah itu disandingkan dengan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan

wujud dari kegigihan dalam ikhtiar untuk sebuah makna kesempurnaan dengan tanpa berharap

melampaui kemaha sempurnaan sang maha sempurna.

  Terakhir, untuk seseorang yang masih dalam misteri yang dijanjikan Ilahi yang siapapun itu, terimakasih telah menjadi baik dan bertahan di sana. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini membawa kebermanfaatan. Jika hidup bisa

kuceritakan di atas kertas, entah berapa banyak yang dibutuhkan hanya untuk kuucapkan

terima kasih... Wassalam…

  

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

  Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah memberi berkah serta rahmat-Nya yang begitu besar sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini pada waktunya. Selawat dan salam kepada

• – junjungan Alam Nabi Besar Muhammad SAW dan kepada Keluarga dan Sahabat sahabat Rasullullah dan juga Para ‘Alim ‘Ulama sekalian.

  Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat bagi Mahasiswa untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar dengan judul

  “Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal

  

Berkapasitas 50 liter/detik Pemakaian Pada Unit Produksi PDAM Tirta

Meulaboh

  ”. Penulis berupaya semaksimal mungkin untuk mendapatkan hasil terbaik, yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh berbagai pihak yang membutuhkan. Namun penulis sadar bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, baik dalam bahasa dan ruang lingkup pembahasannya. Hal ini tidak terlepas dari keterbatasan ilmu pengetahuan yang penulis miliki. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan kritikan dan saran yang membangun dari berbagai pihak yang konstruktif demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak mendapat dukungan, bimbingan, pengarahan dan bantuan baik moral dan material dari berbagai pihak terutama dari pembimbing. Untuk itu penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar

• – besarnya yang amat tulus kepada Bapak Syurkarni Ali ST, MT, selaku Dosen Pembimbing I, dan kepada Bapak Maidi Saputra ST, MT, selaku Pembimbing II, yang telah memberikan bimbingan yang sangat berguna bagi penulis dari sejak awal hingga selesai penulisan Tugas Akhir ini.

  Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih sebesar - besarnya dan penghargaan yang setinggi

• – tingginya Kepada :

  1. Bapak Ir. Rusman AR, MSME, Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar.

  2. Bapak Syurkarni Ali, ST, MT, Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar.

  3. Bapak Pribadyo, ST, MT, Selaku Dosen Penguji I.

  4. Bapak Ir. Rusman AR, MSME, Selaku Dosen Penguji II.

  5. Dosen

• – dosen dilingkungan Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar yang telah banyak mengajarkan ilmu dan pengetahuan kepada penulis.

  6. Bapak Kurnia Yulizar, Selaku Kabag Teknik pada PDAM Tirta Meulaboh.

  7. Bapak Gempar Renaldy Margolang, Selaku Kabag pada Unit Produksi beserta staf dan karyawan PDAM Tirta Meulaboh yang telah banyak meluangkan waktu serta arahannya guna membantu penulis dalam mengumpulkan data - data yang diperlukan untuk penyelesaian Tugas Akhir Ini.

  8. Kedua Orang tuaku serta Nenek yang tercinta beserta keluarga besarku dengan segala kasih sayangnya dan jasa - jasanya yang telah memberikan dukungan moril maupun materil dan semangat kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

  9. Teman

• – teman di Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar “Salam Solidarity M Forever” serta kepada semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah membantu selama penulisan Tugas Akhir ini.

  Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan bagi pembaca sekalian. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat, nikmat,dan karunia-NYA kepada kita semua, Aamin..... Wassalamu‘alaikum Wr. Wb.

  Meulaboh, 23 Juli 2014 Penulis,

   Riki Tandiyus Nim. 06C10202013

PERENCANAAN ULANG POMPA SENTRIFUGAL BERKAPASITAS

  

50 LITER/DETIK PEMAKAIAN PADA UNIT PRODUKSI

PDAM TIRTA UNIT MEULABOH

  RIKI TANDIYUS

  06C10202013 Teknik Konversi Energi

  Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar

  

ABSTRAK

Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan

dinamis, dimana prinsip kerja 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. Agar lebih efektif dan efisien pada proses produksi, maka

dirancang mesin - mesin fluida yaitu pompa sentrifugal untuk

menyuplai air bersih bagi konsumen PDAM Tirta unit Meulaboh

dengan kapasitas 50 liter/detik.

Berdasarkan hasil perencanaan jenis pompa yang akan dirancang

ulang adalah pompa sentrifugal satu tingkat, dengan tipe impeler

radial terbuka, head pompa 50 m, daya pompa sebesar 75 Kw.

Perencanaan tersebut dilakukan perhitungan secara keseluruhan,

meliputi perhitungan head pompa, jumlah tingkat, impeller, elemen -

elemen pendukung, efesiensi, dan karakteristik pompa. Pompa

digerakkan oleh motor listrik AC, dengan voltase sebesar 380 Volt,

putaran/ frekuensi motor yaitu + 3000 rpm/50 Hz.

Dengan demikian proses pada unit produksi akan berlangsung secara

kontinyu, dimana air besih yang dihasilkan dapat di alirkan bagi

masyarakat sesuai dengan spesifikasi pompa tersebut.

  

Kata Kunci : Pompa sentrifugal, Metode perencanaan, Head pompa,

Daya pompa, Daya poros, Efisiensi pompa.

  DAFTAR ISI Halaman LEMBARAN TUGAS AKHIR ............................................................... i

LEMBARAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR .................................. ii

LEMBARAN PENGESAHAN FAKULTAS ......................................... iii LEMBARAN PENGESAHAN JURUSAN ............................................. iv LEMBARAN PERSEMBAHAN ............................................................ v SURAT PERNYATAAN ......................................................................... vii

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

ABSTRAK ................................................................................................. xi DAFTAR ISI .............................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xvi

DAFTAR TABEL .................................................................................... xviii

DAFTAR NOTASI ................................................................................... xix BAB

  I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang Masalah …………………..……………… 1 1.2 Tujuan Penelitian .................................................................

  3

  1.3 Batasan Masalah ………………………………………….. 3

  BAB

  II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Jenis

• – jenis Pompa …………………………………...…... 5

  2.2 Karakteristik Pompa ………………………….………..….. 5

  2.3 Dasar

• – dasar Pemilihan Pompa ……………………...…… 7

  2.4 Pengertian Pompa Sentrifugal ……………………...……... 7

  2.4.1 Cara kerja Pompa Sentrifugal ……………………. 8

  2.4.2 Kecepatan Spesifikasi Pompa …………..……..…. 11

  2.4.3 Keuntungan dan Kerugian Pompa Sentrifugal ....... 15

  3.4 Susunan Pompa ………………………………...………..... 32

  2.9 Tekanan …………………………………………….....…... 28

  3.3.3 Daya Pompa ……………………………………..... 31

  3.3.2 Head Pompa …………………………………..…... 31

  3.3.1 Kapasitas Pompa …………………………..……… 31

  3.3 Analisa Data ………………………………………..……... 31

  3.2 Data Awal Pompa …………………………………..…...... 30

  3.1 Tempat dan Waktu ………………………..………………. 30

  III METODOLOGI PERANCANGAN

  BAB

  2.10 Daya Pompa ……………………………………...……….. 28

  2.8.1 Macam

  2.5 Klasifikasi Pompa Sentrifugal …………………………...... 16

  2.8 Head Pompa ………………………………………….…… 26

  2.7 Kapasitas ……………………………………………….…. 26

  2.6.1 Rumah Pompa Sentrifugal ……………………...... 23

  2.6 Komponen Utama Pompa Sentrifugal dan Prinsip Kerjanya 23

  2.5.5 Menurut Letak Poros …………………..…………. 22

  2.5.4 Menurut Jumlah Tingkat ………………..………... 21

  2.5.3 Menurut Bentuk Rumah ……………..…………… 19

  2.5.2 Menurut Jenis Impeller ............................................ 18

  2.5.1 Menurut Jenis Aliran Dalam Impeller …………..... 16

• – macam Head Loss ……………..……..... 27

  3.4.2 Susunan Paralel ………………………………….... 33

  3.5 Penggerak Pompa ……………………………….………… 35

  BAB

  IV PEMBAHASAN

  4.1 Perencanaan Komponen Pompa ……………………...….... 36

  4.1.1 Kapasitas Pompa ………………………...…..……. 36

  4.1.2 Daya Pompa ………………………………...…..… 37

  4.1.2.1 Daya Air ( Pw ) ………………………….. 38

  4.1.2.2 Daya Poros Pompa ( Pp) …………...…..... 38

  4.1.2.3 Daya Motor Penggerak Pompa ( Pm ) ....... 39

  4.1.3 Perencanaan Poros ……………………..……...….. 40

  4.1.3.1 Momen Puntir ………………………….... 42

  4.1.3.2 Diameter Poros ……………………….…. 43

  4.1.4 Perencanaan Impeller ………………………….….. 45

  4.1.4.1 Ukuran

• – ukuran Impeller Pada Sisi Masuk 46

  4.1.4.2 Ukuran

• – ukuran Impeller Pada Sisi Keluar 52

  4.1.4.3 Perencanaan Sudu …………………...…... 59

  4.1.5 Perencanaan Rumah Pompa ( Casing) …………… 64

  4.1.5.1 Tebal Rumah Pompa ……………..…….... 65

  4.1.5.2 Baut Pengikat Rumah Pompa ………….... 66

  4.2 Perencanaan Komponen Pendukung ……………..……...... 68

  4.2.1 Perencanaan Bantalan …………………………...… 68

  4.2.2 Perencanaan Pasak ………………………………... 70

  4.2.2.1 Dimensi

• – dimensi Pasak ……………....... 71

  4.2.2.2 Penyekat Poros ( Shaft seal ) ……….…… 73

  BAB

  V PENUTUP

  5.1 Kesimpulan ……………………………………..……...…. 74

  5.1.1 Spesifikasi Hasil Perencanaan ………………..…... 74

  5.2 Saran …………………………………………………….... 76

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN – LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Halaman

  Gambar 2.8 Pompa sentrifugal aliran campur………………………….. 17

  Gambar 2.14 Pompa diffuser………………………………………….…. 20

  Gambar 2.13 Pompa volut…………………………………………….…. 20

  Gambar 2.12 Impeller terbuka………………………………………….... 19

  Gambar 2.11 Impeller setengah terbuka……………………………….… 19

  Gambar 2.10 Impeller tertutup……………………………………….….. 18

  Gambar 2.9 Pompa aliran aksial………………………………………... 18

  Gambar 2.7 Pompa sentrifugal aliran radial……………………………. 17

Gambar 2.1 Instalansi pompa pada PDAM TIRTA

  Gambar 2.6 Bagian pompa sentrifugal beserta penggeraknya…………. 13

  Gambar 2.5 Ns dan bentuk impeller……………………………………. 12

Gambar 2.4 Segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar pompa.. 10

  Lintasan aliran cairan didalam pompa sentrifugal…….…... 9

  Pompa sentrifugal………………………………….………. 8 Gambar 2.3

  ………………….…. 4 Gambar 2.2

  Gambar 2.15 Pompa satu tingkat…………………………………….…... 21

Gambar 2.16 Pompa banyak tingkat (mustistage)

  ………………………... 22 Gambar 2.17

  Pompa poros vertical………………………………….…… 22 Gambar 2.18

  Pompa poros horizontal……………………………….…… 23 Gambar 2.19

  Komponen pada rumah pompa sentrifugal………………... 24

Gambar 3.1 Pompa susunan seri

  ………………………………………… 33 Gambar 3.2

  Pompa susunan parallel……………………………………. 34

Gambar 4.1 Dimensi impeller pompa………………………………...… 46Gambar 4.2 Segitiga kecepatan

  ………………………………………..... 51

Gambar 4.3 Segitiga kecepatan

  ……………………………………..….. 59

Gambar 4.4 Kurva kapasitas, tinggi tekan semu dan diagram kecepatan

  Pada sisi keluar dari berbagai sudut………………….......... 60 Gambar 4.5

  Pasak dan dimensinya………………………………...……. 71

  

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1 Ukuran

• – ukuran utama impeller pada sisi masuk…….…... 51 Tabel 4.2

  Hasil perhitungan yang bervariasi………………….……… 55

Tabel 4.3 Ukuran

• – ukuran utama impeller pada sisi keluar………… 58

  DAFTAR NOTASI Lambang Nama Satuan

  2 A Luas Penampang Pipa Isap [ m ]

  B Luas bantalan [ m ] B Lebar pasak [ m ]

  Lebar sisi masuk impeller [ m ]

  b1 b2 Lebar sisi keluar impeller [ m ]

  Kapasitas nominal dinamis spesifik [ N ]

  Q

  Kapasitas nominal statis spesifik [ N ]

  Co

  Diameter poros pompa [ m ]

  Ds

Co Kecepatan absolut fluida saat memasuki impeler [ m/det ]

  Diameter luar bantalan [ m ]

  D D Diameter dalam bantalan [ m ]

  Diameter dalam pipa [ m ]

  Di Ds Diameter poros pompa [ m ]

  Kecepatan absolut fluida saat memasuki impeler [ m/det ]

  Co

  Diameter mata impeler [ m ]

  D0

  Diameter sisi masuk impeler [ m ]

  D1 D2 Diameter sisi keluar impeler [ m ]

  Diameter hub impeller [ m ]

  Dh

  

g Percepatan gravitasi [ m/det2 ]

Ha

  Putaran poros [ rpm ]

  Re

  Kapasitas teoritis pompa [ m3/s ]

  Qts

  Kapasitas pompa [ m3/s ]

  Qp

  Jarak antar sudu [ m ]

  Pv

  Tekanan didepan impeler [ Pa ]

  Pi Tekanan dibelakang impeler [ Pa ] P

  Putaran spesifik pompa [ rpm ]

  ns

  Np Daya poros pompa [ Hp ] np

  Head aktual [ m ]

  Daya motor listrik [ Hp ]

  Nm

  Daya rencana yang ditransmisikan poros [ Hp ]

  Nd

  Momen torsi [ Nm ]

  Ln Panjang sudu [ m ] M Massa [ Kg ] Mt

  Perbedaan head tekanan [ m ]

  ΔHv

  Perbedaan tekanan [ m ]

  Htr Head teoritis pompa [ m ] ΔHp

  Head pompa [ m ]

  Hp

  Bilangan reynold

• jari lingkaran sudu keluar keluar impeler [ m ]

  Kecepatan radial pada sisi keluar [ m/det ]

  Zi Jumlah sudu Z1 Head hisap pompa [ m ] Z2

  Kecepatan relative pada sisi keluar impeler [ m/det ]

  w2

  Kecepatan relatife pada sisi masuk impeller [ m/det ]

  V Viskositas kinematik [ m/det ] w1

  Kecepatan absolut fluida pada sisi keluar impeler [ m/det ]

  v2

  Kecepatan absolut fluida pada sisi masuk impeler [ m/det ]

  vu Komponen tangensial kecepatan absolut fluida [ m/det ] v1

  vr2

  R1 Jari - jari lingkaran sudu masuk keluar impeler [ m ] R2 Jari

  Kecepatan radial pada sisi masuk [ m/det ]

  vr1

  Kecepatan absolut fluida saat akan memasuki impeler [ m/det ]

  vs Kecepatan aliran fluida dalam Pipa Isap [ m/det] Vo

  Kecepatan aliran fluida dalam pipa tekan [ m/det ]

  vd

  Kecepatan tangensial keluar impeler [ m/det ]

  u1 Kecepatan tangensial masuk impeler [ m/det ] u2

  Jari - jari dalam volute [ m ]

  R3

  Head statis pompa [ m ]

  Simbol Yunani α

  Kekuatan tarik bahan [ N/m2 ]

  ηp Efisiensi pompa [ % ] ηt

  Jari - jari besar sudu [ m ]

  Rk

  Kecepatan sudut kritis [ rad/s ]

  

τgi Tegangan geser izin [ N/m2 ]

τρ Tegangan tumbuk yang timbul [ N/m2 ]

ϖ

  Tegangan geser yang timbul [ N/m2 ]

  τ

  υ Koefisien tinggi tekan σb

  Sudut antara v dan u [ ◦ ]

  Rapat massa [ kg/m3 ]

  ρ

  Berat jenis material [ N/m3 ]

  γ

  [ ◦ ]

  Δβ Perubahan sudut impeler

  Sudut antara w dan u [ ◦ ]

  β

  Efisiensi transmisi [ % ]

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Pompa merupakan pesawat angkut yang bertujuan untuk memindahkan zat cair melalui saluran tertutup. Pompa menghasilkan suatu tekanan yang sifatnya hanya mengalir dari suatu tempat ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Atas dasar kenyataan tersebut maka pompa harus mampu membangkitkan tekanan fluida sehingga dapat mengalir atau berpindah. Fluida yang dipindahkan adalah fluida inkompresibel atau fluida yang tidak dapat dimampatkan.

  Prinsip kerja pompa adalah menghisap dan melakukan penekanan terhadap fluida. Pada sisi hisap (suction) elemen pompa akan menurunkan tekanan dalam ruang pompa sehingga akan terjadi perbedaan tekanan antara ruang pompa dengan permukaan fluida yang dihisap. Akibatnya fluida akan mengalir ke ruang pompa. Oleh elemen pompa fluida ini akan didorong atau diberikan tekanan sehingga fluida akan mengalir ke dalam saluran tekan (discharge) melalui lubang tekan. Proses kerja ini akan berlangsung terus selama pompa beroperasi.

  Pompa yang dipergunakan sebelumnya harus diketahui karakteristik pada kondisi kerja yang berbeda, dengan demikian dapat ditentukan batas - batas kondisi kerja dimana pompa tersebut bisa mencapai efisiensi maksimum. Hal ini perlu dilakukan karena pada kenyataannya sangat sulit untuk memastikan performansi pompa pada kondisi kerja yang sebenarnya.

  Mulai dari tujuan penggunaanya, jenis dan sifat fluida yang dipompa, keadaan lingkungan, head dan kapasitasnya, pemilihan penggeraknya, bahkan sampai instalasi dan perawatannya. Dalam hal ini pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik ke dalam energi hidrolik melalui aktifitas sentrifugal, yaitu tekanan fluida yang sedang di pompa. selain itu pompa sentrifugal merupakan salah satu peralatan yang sederhana, tapi sangat diperlukan.

  Proses kerja pompa sentrifugal yaitu aliran fluida yang radial akan menimbulkan efek sentrifugal dari impeler diberikan kepada fluida. Pada jenis pompa sentrifugal ini dimana, fluida masuk melalui bagian tengah impeler dalam arah yang pada dasarnya aksial. Fluida keluar melalui celah - celah antara sudut dan piringan dan meninggalkan bagian luar impeler pada tekanan yang tinggi dan kecepatan agak tinggi ketika memasuki casing atau volute. Volute akan mengubah head kinetik yang berupa kecepatan buang tinggi menjadi head tekanan sebelum fluida meninggalkan pipa keluaran pompa. Jika casing dilengkapi dengan sirip pemandu (guide vane), pompa tersebut disebut diffuser atau pompa turbin. yaitu bagian dari pompa yang berputar yang mengubah tenaga mesin ke

  Impeler

  tenaga kinetik. Volute yaitu bagian dari pompa yang diam yang mengubah tenaga kinetik ke bentuk tekanan.

  Industri - industri banyak menggunakan pompa sebagai salah satu peralatan bantu yang penting untuk proses produksi. Sebagai contoh seperti yang digunakan oleh PDAM Tirta untuk mensirkulasikan atau menyuplai air bagi masyarakat untuk keperluan seperti mandi, mencuci, dan juga untuk minum.

  Untuk memperoleh sumber penyediaan air bersih, penggunaan sumber daya alam ( SDA ) seperti sungai adalah salah satu alternatif yang sering dipakai.

  Hal ini yang mendasari penggunaan air sungai yang tersedia sebagai pengindustrian air bersih kepada masyarakat setempat. Sehingga untuk menggunakannya relatif tidak memerlukan proses yang begitu lama, jumlahnya pun relatif stabil. Namun kendala yang sering timbul adalah ketika musim kemarau melanda, dimana pasokan daya air menjadi berkurang yang bisa mengakibatkan persediaan air bersih untuk masyarakat menjadi sedikit.

  Mengingat akan pentingnya penggunaan pompa sentrifugal itulah yang mendasari keinginan penulis untuk mencoba merencanakan ulang pompa sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik pada PDAM Tirta Unit Meulaboh yang digunakan untuk penyediaan air bersih.

  1.2 Tujuan Penelitian

  Adapun tujuan dari penelitian dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah Merencanakan ulang pompa air sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik untuk pemakaian pada unit produksi PDAM Tirta Meulaboh.

  1.3 Batasan Masalah

  Dalam penulisan Tugas Akhir ini, permasalahan dibatasi pada :

  1. Difokuskan pada perencanaan ulang pompa sentrifugal pada komponen utama pompa.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pompa adalah salah satu jenis mesin fluida yang berfungsi untuk

  memberikan energi kepada fluida, dimana fluida adalah zat cair, sehingga zat cair tersebut dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat yang lain. Perbedaan tekanan atau energi dapat ditimbulkan dengan alat yang disebut dengan pompa. Dalam operasinya pompa perlu digerakkan oleh suatu penggerak mula, dalam hal ini dapat digunakan motor listrik maupun motor torak seperti yang terlihat pada (Gambar 2.1) dibawah ini. Sebagai contohnya adalah sebagai berikut :

  1. Memindahkan air baku dari sungai ke tempat pengolahan

  2. Menyalurkan air bersih ke konsumen

  3. Memompakan larutan alum ke bak pencampur cepat 4. _{Dan lain-lain.}

  Pipa Bagian Tekan

  Sumber Air

  Unit Pelayanan Konsumen Pompa

  Motor Listrik Pipa Bagian Hisab

  2.1 Jenis – Jenis Pompa

  Berbagai macam jenis pompa dibuat oleh orang menurut tujuan dari penggunaannya, sesuai dengan cara kerjanya pompa dibedakan dalam kelompok utama yang terbagi atas :

  1. Pompa desak

  2. Pompa sentrifugal

  3. Pompa ulir

  4. Pompa aliran pusar Pompa yang sering dipakai dalam sistem penyediaan air bersih terdiri dari dua jenis yaitu sebagai berikut :

  1. Pompa desak sering digunakan untuk memompakan zat kimia.

  2. Pompa sentrifugal sering digunakan untuk memompakan air baku ke tempat pengolahan air bersih ke konsumen.

  2.2 Karakteristik Pompa

  Karakter pompa sering digambarkan dalam bentuk garis lengkung untuk menyatakan hubungan antara debit dan tinggi tekanan manometris dari suatu pompa. Pompa yang dipilih harus mempunyai karakteristik, sehingga dapat memenuhi karakteristik dari sistem distribusi.

  Karakteristik sistem sering juga disebut kurva tinggi tekan sistem. Tinggi tekan sistem adalah fungsi dari debit atau aliran volume air persatuan waktu.

  Adapun beberapa hal yang penting pada karakteristik pompa adalah sebagai

  1. Head (H) Head adalah energi angkat atau dapat digunakan sebagai perbandingan antara suatu energi pompa per satuan berat fluida. Pengukuran dilakukan dengan mengukur beda tekanan antara pipa isap dengan pipa tekan, satuannya adalah meter (m).

  2. Kapasitas (Q) Kapasitas adalah jumlah fluida yang dialirkan persatuan waktu, satuannya adalah (m³/s).

  3. Putaran (n) Putaran adalah dinyatakan dalam rpm dan diukur dengan tachometer, satuannya (rpm).

  4. Daya (P) Daya dibedakan atas dua macam, yaitu daya dengan poros yang diberikan motor listrik dan daya air yang dihasilkan oleh pompa, satuannya adalah

  (watt).

  5. Momen puntir (T) Momen puntir diukur dengan memakai motor listrik arus searah, dilengkapi dengan pengukur momen, satuannya adalah (N/m).

  6. Efisiensi (Ef) Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya air yang dihasilkan pompa dengan daya poros dari motor listrik, satuannya adalah (%).

  2.3 Dasar - dasar Pemilihan Pompa

  Dasar pertimbangan pemilihan pompa, didasarkan pada sistem ekonomisnya, yakni keuntungan dan kerugian jika pompa tersebut digunakan dan dapat memenuhi kebutuhan pemindahan fluida sesuai dengan kondisi yang direncanakan.

  Dalam pemilihan jenis pompa pada perencanaan ini, yang perlu diperhatikan adalah fungsi terhadap instalasi pemipaan, kapasitas, head,

  

viskositas , temperatur kerja dan jenis motor penggerak. Kondisi yang diinginkan

  dalam perencanaan ini adalah terdiri dari : 1. Kapasitas dan head pompa harus mampu dipenuhi.

  2. Fluida yang mengalir harus secara kontinyu.

  3. Pompa yang dipasang pada kedudukan yang tetap.

  4. Konstruksinya sederhana.

  5. Mempunyai efisiensi yang tinggi.

  6. Harga awal relatif murah serta perawatannya juga harus mudah.

  2.4 Pengertian Pompa Sentrifugal

  Pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik menjadi energi fluida menggunakan gaya sentrifugal (Sularso, 2004), pompa sentrifugal terdiri dari sebuah impeller yang berputar di dalam sebuah rumah pompa (Casing). Pada rumah pompa dihubungkan dengan saluran hisap dan saluran keluar. Sedangkan impeller terdiri dari sebuah cakram yang terdapat sudu - sudu, arah putaran sudu - sudu itu biasanya diarahkan ke belakang terhadap

Gambar 2.2 Pompa sentrifugal.

  Sumber : Zulkifli harahap. 1986 Keterangan :

  1. Casing

  2. Impeller

  3. Shaft seal

  4. Bearing housing

  5. Shaft

  6. Lubricating reservoir

  7. Eye of impeller

2.4.1 Cara Kerja Pompa Sentrifugal

  Pompa sentrifugal mempunyai impeller untuk mengangkat zat cair dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeller di dalam zat cair, maka zat cair yang ada di dalam impeller, oleh dorongan sudu - sudu ikut berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah - tengah impeller ke

  Di sini head tekan zat cair menjadi lebih tinggi, demikian pula head kecepatannya bertambah besar karena zat cair mengalami percepatan. Jadi

  

impeller pompa berfungsi memberikan kerja kepada zat cair sehingga energi yang

  dikandungnya menjadi bertambah besar. Selisih energi per satuan berat atau head total zat cair antara saluran hisap dan saluran keluar pompa disebut head total pompa. Dari uraian di atas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang menyebabkan pertambahan head tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara kontinyu (Sularso, 2004).

  Rumah pompa Aliran buang Aliran masuk Poros

  Putaran impeller Gambar 2.3. Lintasan aliran cairan di dalam pompa sentrifugal. Kerja yang dilakukan atau daya yang diperlukan oleh pompa, dapat diketahui dengan cara menggambarkan segitiga kecepatan pada sisi masuk dan pada sisi keluar sudu pompa. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini Gambar 2.4. Segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar pompa.

  Sumber : Manahan.1988 Keterangan :

  V = Kecepatan absolut/mutlak air masuk sudu D = Diameter sudu pada sisi masuk

  Kecepatan tangensial sudu pada sisi masuk

  V =

  Vr = Kecepatan relatif air terhadap roda sudu pada sisi masuk Vf = Kecepatan aliran pada sisi masuk N = Kecepatan sudu dalam rpm

  = Sudut sudu pada sisi masuk Θ

  = Sudut pada saat air meninggalkan sudu Β Ø = Sudut sudu pada sisi keluar

2.4.2 Kecepatan Spesifik Pompa

  Kecepatan spesifik dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut : Dimana harga n, Q dan H adalah harga pada titik efisiensi maksimum pompa. Harga ns dpaat dipakai sebagai parameter untuk menyatakan jenis pompa.

  Jika ns sudah ditentukan maka bentuk impeller pompa tersebut sudah tertentu pula. Gambar berikut menunjukkan harga ns dalam hubungan dengan bentuk

  impeller .

  Kecepatan spesifik yang didefinisikan dalam persamaan tersebut diatas adalah sama untuk pompa

• – pompa yang sebangun (atau sama bentuk impeller nya), meskipun ukuran dan putarannya berbeda. Dengan lain perkataan, harga n dapat dipakai sebagai parameter untuk menyatakan jenis pompa. Jadi jika n suatu pompa sudah ditentukan maka bentuk impeller pompa tersebut sudah tertentu pula.

  Dalam menghitung ns untuk pompa sentrifugal jenis isapan ganda (double suction) harus dipakai harga Q/2 sebagai ganti Q. Karena kapasitas aliran yang melalui sebelah impeller adalah setengah dari kapasitas aliran seluruhnya.

  Adapun untuk pompa bertingkat banyak, head H yang dipakai dalam perhitungan ns adalah head per tingkat dari pompa tersebut. Perlu diperhatikan bahwa ns adalah bukan bilangan tak berdimensi. Jadi untuk bentuk impeller yang sama, besarnya angka ns dapat berbeda tergantung pada satuan yang dipakai untuk

Gambar 2.5. ns dan bentuk impeller.

  Sumber : Sularso, 2004 Pada prinsipnya pompa sentrifugal mempunyai dua komponen utama yaitu terdiri atas :

  1. Elemen berputar yang terdiri atas impeller dan poros

  2. Elemen stasioner (diam) yaitu rumah pompa (casing) yang mengalirkan fluida menuju ke impeller dengan tekanan dan kecepatan tinggi.

  Pada sistem pompa untuk mendistribusikan suatu fluida harus dilengkapi dengan motor sebagai penggeraknya. Poros motor yang berputar akan dihubungkan dengan poros pompa menggunakan coupling. Sehingga secara keseluruhan bagian

• – bagian sistem kerja pompa terdiri dari tiga bagian yaitu : impeller side, coupling side, dan driver side.

1. Impeller side

  Pada bagian impeller side terdiri dari beberapa komponen, yaitu :

  

Impeller - Volute casing - Diffuser - Stuffing box - Shaft sleeve - Bearing

  2. Coupling side

  berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari shaft

  Coupling side

  motor menuju shaft pompa. Pada bagian coupling side terdiri dari dua komponen, antara lain : Coupling - Shaft - Rubber coupling - Coupling housing.

  3. Driver side

  berfungsi sebagai sumber penggerak pada poros pompa yang

  Driver side

  nantinya akan memutar impeller. Driver side terdiri dari tiga komponen penting, antara lain : Frame - Stator

• – Rotor.