Pompa sentrifugal 2 pipa output dengan variasi head dan diameter antar pipa output - USD Repository

  

POMPA SENTRIFUGAL 2 PIPA OUTPUT DENGAN

  

VARIASI HEAD DAN DIAMETER

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Untuk

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Di

  

Program Studi Teknik Mesin

Oleh:

  

Veri Tri Sutrisno

NIM : 065214029

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2010

TWO PIPE OUTPUT CENTRIFUGAL PUMP WITH

  

VARIATION OF HEAD AND DIAMETER

FINAL ASSIGNMENT

Presented as a partial fulfillment to obtain

the Sarjana Teknik degree

  

In Mechanical Engineering study program

by

Veri Tri Sutrisno

Student Number : 065214029

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2010

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta: Nama : Veri Tri Sutrisno Nim : 065214029

  

POMPA SENTRIFUGAL 2 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD DAN

DIAMETER

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). 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 royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

  Yogyakarta, 20 Mei 2010 Veri Tri Sutrisno

  

ABSTRAK

Masyarakat di sebagian pantai utara Pulau Jawa sudah cukup lama

memanfaatkan energi angin. Energi angin ini dimanfaatkan oleh petani garam untuk

memompa air laut ke ladang garam. Kincir angin yang bentuknya sederhana

menggerakkan pompa torak. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan alternatif

jenis pompa yang lebih sederhana dan diharapkan lebih mudah dalam pembuatannya.

  Dalam penelitian ini dibuat pompa sentrifugal sederhana dengan 2 pipa

output. Pompa sentrifugal ini hanya tersusun dari pipa aluminium dengan

menggunakan 1 pipa input dengan ukuran diameter 32 mm dan keluaran

menggunakan 2 pipa output dengan ukuran diameter 7 mm yang dibentuk huruf Y

(ketapel). Bentuk pipa ini diputar dengan sumbu putarnya adalah bagian pipa vertikal.

Pada saat berputar, air akan keluar dari ujung pipa bagian atas karena adanya gaya

sentrifugal. Air masuk melalui bagian bawah pipa vertikal. Variasi yang dilakukan

adalah : diameter pompa (75 cm dan 80 cm), head pompa (0,8; 0,9; 1,0; 1,1 dan 1,2

meter) dan putaran motor penggerak.

  Berdasarkan data diperoleh dan perhitungan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan :

  1. Debit maksimal adalah 12,89 liter/menit pada head 0,8 meter dan putaran 181 rpm.

  2. Efisiensi tertinggi adalah 7,83% pada head 1,2 meter dan putaran 182 rpm.

  3. Torsi tertinggi 1,96 N-m pada head 0,9 meter dan putaran 178 rpm.

  

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan

karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

dengan lancar dan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini adalah salah satu syarat

untuk mencapai derajat sarjana S1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Sekarang telah memasuki era globalisasi sehingga banyak tenaga kerja yang

terampil dan berkualitas dibutuhkan oleh perusahaan-perusahaan. Oleh sebab itu,

program studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta telah mempersiapkan mahasiswa dengan melatih keterampilan

melalui Tugas Akhir ini sebagai bekal masuk dalam dunia kerja. Penulis

mengharapkan hasil yang maksimal dari Tugas Akhir yang dilaksanakan selama

kurang lebih 1 semester di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan,

Maguwoharjo Yogyakarta.

  Penulis telah membuat laporan hasil dari Tugas Akhir yang telah diadakan

dan dilaksanakan di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan, Maguwoharjo

Yogyakarta. Dalam laporan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.

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

  2. Ir. YB Lukiyanto, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  3. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta atas bimbingan dan fasilitas yang diberikan.

  4. Orang tua yang memberi dukungan baik material maupun spiritual dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

  5. Teman-teman yang memberikan masukan-masukan dan dukungannya.

  6. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan dalam laporan ini.

  Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak

kesalahan-kesalahan yang disengaja atau tidak disengaja sehingga masih jauh dari

harapan dan kesempurnaan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan kritik

yang membangun dari para dosen dan pembaca agar laporan ini berguna bagi penulis

pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Terima kasih.

  Yogyakarta, 20 Mei 2010 Veri Tri Sutrisno

  

DAFTAR ISI

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

TITLE PAGE ............................................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................ iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI ................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...................................................................... v

PERNYATAAN PUBLIKSI ...................................................................................... vi

ABSTRAK ................................................................................................................ vii

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

DAFTAR ISI ............................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xii

DAFTAR TABEL .................................................................................................... xiv

  

BAB I PENDAHULUAN………………………………………………………...…1

  1.1 Latar Belakang…………………………………………………………...1

  1.2 Perumusan Masalah…………………………………………….………...2

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

  1.4 Batasan Masalah……………………………………………………….…3

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

  

BAB II DASAR TEORI……………………………………………………..……....4

  2.1 Hukum Kekekalan Energi…………………………...…………………...4

  2.2 Gaya Sentrifugal…………………………………………………………6

  2.3 Persamaan – Persamaan yang Digunakan……………………………….7

  2.4 Tinjauan Pustaka………………………………………………………..11

  

BAB III METODOLOGI PENELITIAN………………………………………..….12

  3.1 Skema Alat…………………………………………….........................12

  3.2 Cara kerja alat…………………………………………….………..…..13

  3.3 Variabel yang divariasikan……………………………...…………..…13

  3.4 Peralatan Penelitian…………………………………………………....13

  3.5 Variabel yang diukur…………………………………………………..18

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

  3.7 Jalannya Penelitian………………………………………………….....19

  

BAB IV DATA dan PEMBAHASAN……………………………………………..21

  4.1 Data Penelitian………………………………………………………...21

  4.2 Perhitungan Data Percobaan…………………………………………..23

  4.3 Penghitungan Analisa Data Percobaan…………………………….….27

  

BAB V KESIMPULAN…………………………………………………………..37

  5.1 Kesimpulan……………………………………………………….…...37

  5.2 Saran……………….………………………………………………….37

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………...39

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arah aliran dan gaya pada pompa sentrifugal...........................................5Gambar 2.2 Gaya sentrifugal.........................................................................................6Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal............................7Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal.....................8Gambar 3.1 Skema alat................................................................................................12Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output...................................................................13Gambar 3.3 Bosch dengan 4 pipa output.....................................................................14Gambar 3.4 Motor listrik.............................................................................................15Gambar 3.5 Tempat penampungan..............................................................................15Gambar 3.6 Adaptor....................................................................................................16Gambar 3.7 Digital Light Tachometer.........................................................................17Gambar 3.8 Gelas ukur................................................................................................17Gambar 3.9 Timbangan massa....................................................................................18Gambar 4.1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan spesifik pada pompa sentrifugal diameter 75 ............................................................................27Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 75 cm........................................................................................................28Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Q’ dan kecepatan pada mulut isap pada pompa sentrifugal diameter 75 cm.......................................................................29Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal diameter 75 cm.........................................................................................29Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada pompa sentrifugal diameter 80 cm...............................................................……30Gambar 4.6 Grafik hubungan debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 80 cm.............................................................................................................31Gambar 4.7 Grafik hubungan Q’ dan kecepatan pada mulut isap pada pompa sentrifugal diameter 80 cm.......................................................................32Gambar 4.8 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal diameter 80 cm.......................................................................................32Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada variasi diameter antar pipa output.....................................................................33Gambar 4.10 Grafik hubungan antara debit dan head pada variasi diameter antar pipa output.....................................................................................................34Gambar 4.11 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air masuk pada variasi diameter antar pipa output.........................................................35Gambar 4.12 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada variasi diameter antar pipa output..................................................................................36

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data pada head 0,8 meter…………………………………….…………...21Tabel 4.2 Data pada head 0,9 meter…………………………………………….…...21Tabel 4.3 Data pada head 1 meter…………………………………………………...21Tabel 4.4 Data pada head 1,1 meter………………………………………………....22Tabel 4.5 Data pada head 1,2 meter………………………………………................22Tabel 4.6 Data pada head 0,8 meter………………………………………………....22Tabel 4.7 Data pada head 0,9 meter………………………………………………....22Tabel 4.8 Data pada head 1 meter…………………………………………………...22Tabel 4.9 Data pada head 1,1 meter………………………………………………....23Tabel 4.10 Data pada head 1,2 meter………………………………………………..23

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

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

  Cara pemanfaatan energi angin untuk memompa air adalah dengan menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversikan energi angin yang datang menjadi energi mekanik. Penggunaan pompa ini juga sejalan dengan target pengurangan emisi karbondioksida di atmosfer (berdasarkan protocol KYOTO).

  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.

  Memompa air dengan pompa pipa hanya dapat dilakukan bila ketinggian air kurang dari 2,5 meter, sehingga tidak dapat digunakan untuk memompa air sumur dengan kedalaman 10 meter. Kelemahan lain dari yang cukup untuk memutar kincir angin. Pompa sentrifugal dapat digunakan di pinggir pantai di mana angin bertiup cukup kencang.

  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.

1.2 Perumusan Masalah

  Untuk memompa air hingga ketinggian 1,2 meter menggunakan pompa sentrifugal, dibutuhkan pipa-pipa yang terbuat dari alumunium. Pipa input yang akan digunakan sebagai pipa air masuk, menggunakan pipa alumunium dengan diameter luar 31,5 mm dan diameter dalam 29 mm.

  Sedangkan pipa output yang akan digunakan sebagai pipa air keluar menggunakan pipa alumunium dengan diameter luar 8,4 mm dan diameter dalam 7 mm. Pompa sentrifugal yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai 2 buah pipa output, dengan diameter antar pipa output yang bervariasi. Dari penjelasan di atas peneliti menemukan beberapa

  1. Membandingkan lebih efektif menggunakan diameter pompa pipa output yang lebih kecil dengan diameter pipa output yang lebih besar.

  2. Menganalisa kesamaan karakteristik pompa sentrifugal pada penelitian ini dengan pompa sentrifugal pada umumnya.

1.3 Tujuan

  Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah : 1.

  Mengetahui efisiensi dan membuat pompa sentrifugal dengan variasi diameter antar pipa output.

2. Mengetahui karakteristik pompa sentrifugal dengan jumlah pipa output 2 buah.

1.4 Batasan Masalah

  Pada penelitian ini, terdapat beberapa batasan masalah, antara lain : 1.

  Rugi-rugi gesekan yang terjadi di dalam pompa sentrifugal diabaikan.

2. 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

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)

  P ₁

  1 P ² ₂

  1 ² V z V z h (meter) ............................(2.1) _{1 1} = − + + + + _{2 2 P} 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 )

  _Vn

  2 _{Vt 2} Vn ¹ Vt ¹ _{r 1} r ²

  2 ² _{Perm ukaan air bak 1} H

Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugal

2.2 Gaya Sentrifugal

Gambar 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 :

  =

  ∙

  =

  ∙

  = ( 2.2)

  ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ Dengan : m = massa benda r = jari-jari

2.2 Persamaan – Persamaan Yang Bekerja Pada Pompa

• Debit air yang dihasilkan pompa :

  Dengan menggunakan metode bucket, 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

  2.Tali

• Daya yang dibutuhkan poros

  ( 2

  1

  .………………………………………(2.6)

  ( )

  ∙ ∙ ̇ ∙

  = ̇ = 2

  ……………..……………………….……..(2.5)

  ( )

  ∙ ∙ ∙

  ) ( ) = 2

  ∙ ∙ ∙

  ∙

  Keterangan gambar: 1.Motor listrik

  ( ) =

  ∙

  =

  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. (Cengel,2006:66)

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

  ( )

  ∙

  =

  Torsi yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan :

Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal

  2.Tali

  2 F

• Daya yang dihasilkan pompa :

  ) g = percepatan gravitasi di atas bumi ( m/s

  100%

  ∙

  =

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

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

  2

  

3

  ρ = massa jenis air ( kg/m

  ∙ ∙ ∙ …………………………………………………(2.7) Dengan :

  =

  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.

  = jumlah putaran poros dalam selang waktu tertentu ( rpm ) T = torsi pada pompa ( Nm )

  Dengan : F = gaya terukur pada pompa sentrifugal ( N ) s = jarak tempuh ( m ) r = jarak antara gaya dan pusat motor ( m ) n = putaran poros ( rpm ) ̇

• Efisiensi pompa

  ……………………………………………………(2.8) Perhitungan kecepatan spesifik digunakan untuk membuat grafik antara kecepatan spesifik dan head. Grafik yang dibuat akan dibandingkan dengan grafik pompa sentrifugal pada umumnya. Kecepatan spesifik dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini.(Dietzel,1992:248)

  = ( 2.9)

  ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙

  ,

  Dengan : n = putaran poros ( rpm ) Q = debit pompa ( l/m ) H = tinggi kenaikan pompa ( m )

• Menghitung kecepatan air masuk

  Debit air masuk dihitung untuk membuat grafik antara debit air masuk dan kecepatan air masuk. Grafik yang terbentuk digunakan untuk menganalisa apakah terjadi kavitasi atau tidak.

  = 1,05 ( 2.10)

  ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ Nilai 1,05 adalah nilai rugi-rugi maksimal yang terjadi di dalam pompa.

  Kecepatan air masuk dihitung dengan persamaan berikut (Dietzel,1992:261)

  =

  ∙

  = ( 2.11)

  ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ Dengan : Q’ = debit air masuk ( l/m )

2.3 Tinjauan Pustaka

  Penelitian yang dilakukan untuk membandingkan dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Pius Wiwit Prastyono. Pompa pipa yang diteliti oleh Pius Wiwit Prastyono mempunyai debit terbesar 0,000327 m3/s yang tercapai pada diameter pipa output 11 mm dan head 75 cm. Pompa pipa tersebut menghasilkan efisiensi tertinggi sebesar 28,41 % pada kondisi diameter pipa lengan 7 mm dan head 75 cm.(Prastyono,2008)

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 sebagai berikut :

  1

  2 Gambar 3.1. Skema Alat

  Keterangan Gambar: 1. Pipa output

  2. Pipa input

  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 head yaitu 0,8 meter, 0,9 meter, 1 meter, 1,1 meter, dan 1,2 meter dan variasi diameter antar pipa output yaitu 80 cm dan 75 cm.

  3.4 Peralatan Penelitian

  3.4.1 Pompa sentrifugal kecepatan rendah 1.

  Pipa output Merupakan tempat air keluar, memiliki diameter ¼ inchi dan jari- jari antar pipa output 80 cm. Pipa output memiliki diameter luar D = 8,4 mm dan memiliki diameter dalam D 1 = 7 mm.

  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.

Gambar 3.3 Bosch dengan 4 pipa output 4.

  Motor Listrik Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik tipe GMX-

  8MC013A, membutuhkan tegangan DC 28 V dan dapat menghasilkan putaran 175 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.

Gambar 3.5 Tempat penampungan

  3.4.2 Alat-alat 1.

  Adaptor Adalah alat yang digunakan untuk merubah arus AC menjadi arus DC. Memiliki tegangan 12 Volt dan 24 Volt. Adaptor yang digunakan adalah Telwin tipe Leader 400. Pada penilitian tegangan yang digunakan adalah 24 Volt.

Gambar 3.6 Adaptor 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 3.7 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 3.8 Gelas ukur 5.

  Ember

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 3.9 Timbangan massa

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 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.

  out ).

  Menghitung debit air (Q), dan daya yang dihasilkan pompa (P 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 sentrifugal dengan menggunakan jumlah pipa output 4 buah, dan diameter antar pipa output 80 cm.

  b.

  Menyeting pompa pipa pada head 1,2 meter.

  c.

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

  d.

  Menghidupkan motor listrik.

  e.

  Menyeting timbangan gaya sedemikian hingga tegak lurus dengan motor listrik.

  f.

  Setelah putaran motor steady stade (stabil), mengukur volume air yang keluar dari pompa dalam selang waktu 1 menit. h.

  Membaca besar putaran pada poros penggerak pompa sentrifugal. i.

  

Mengulangi langkah b sampai f dengan head 1,1 meter, 1 meter, 0,9 meter, 0,8

meter. j.

  Mengganti pipa output dengan variasi diameter 75 cm k.

  Mengulangi langkah b s.d. i l. Menghitung debit air yang dihasilkan m.

  Menghitung torsi yang dihasilkan motor n. Menghitung daya input yang dibutuhkan pompa pipa o. Menghitung daya output yang dibutuhkan pompa pipa p. Menghitung efisiensi yang dihasilkan oleh pompa pipa.

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data

  Didapat data-data pengukuran seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.15

  4.1.1 Untuk pompa sentrifugal diameter 80 cm dengan jumlah pipa output 2 buah :

Tabel 4.1 Data pada head 0,8 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 12,80 2 12,95 3 13,30 4 12,70 5 12,70

  1900 181

Tabel 4.2 Data pada head 0,9 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 12,35 2 12,05 3 12,15 4 12,35 5 12,50

  2000 178

Tabel 4.3 Data pada head 1 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 12,10 2 12,50 3 11,80 4 11,95 5 12,20

  1800 184

Tabel 4.4 Data pada head 1,1 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 11,70 2 11,90 3 11,90 4 11,70 5 11,70

  1900 183

Tabel 4.5 Data pada head 1,2 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 11,30 2 11,15 3 11,10 4 11,35 5 11,00

  1500 182

  4.1.2 Untuk pompa sentrifugal diameter 75 cm dengan jumlah pipa output 2 buah :

Tabel 4.6 Data pada head 0,8 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 11,35 2 11,35 3 11,25 4 11,40 5 11,50

  300 171

Tabel 4.7 Data pada head 0,9 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 11,00 2 11,10 3 11,00 4 11,10 5 11,20

  400 168

Tabel 4.8 Data pada head 1 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 10,30 2 10,30 3 10,40 4 10,20 500 168

Tabel 4.9 Data pada head 1,1 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 9,90 2 9,90 500 175 3 10,00 4 10,00 5 10,00

Tabel 4.10 Data pada head 1,2 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 9,60 2 9,50 900 178 3 9,60 4 9,70 5 9,80

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

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

  = 0,01137 =

  60 = 0,00019 = 11,37

  4.2.2 Menghitung besar torsi yang dihasilkan Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4

  1 = 300 0,1 9,806

  ∙ ∙

  

1000

  ∙

  = 0,2942

4.2.3 Menghitung daya yang dibutuhkan poros

  Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya yang dibutuhkan poros

  = 2

  ∙ ∙ ̇ ∙

  1

  1 = 2 171 0,2942 ∙ ∙ ∙ ∙

  60

  1 = 5,27

  4.2.4 Menghitung daya yang dihasilkan pompa Daya yang dihasilkan pompa dihitung dengan persamaan 2.7

  =

  ∙ ∙ ∙

  

= 1000 9,806 0,8 0,00019

  ∙ ∙ ∙

  = 1,49

  4.2.5 Menghitung besar efisiensi Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.8

  = 100%

  ∙

  1,49 = × 100% 5,27 = 28,23 %

  4.2.6 Menghitung kecepatan spesifik

  =

  √

  = 171

  √

  0,00019 0,8 = 2,78

  4.2.7 Menghitung debit air masuk Debit air masuk dapat dihitung dengan persamaan 2.10

  = 1,05

  ∙

  = 1,05

  ∙

  0,00019 = 0,00020 = 11,94

  4.2.8 Menghitung kecepatan air masuk Kecepatan air masuk dapat dihitung dengan persamaan 2.11

  =

  ∙

  = 0,00020 0,029 = 0,0069

  ⁄ Untuk perhitungan pada data yang lain menggunakan cara seperti di atas. Hasil lengkap dapat dilihat pada tabel 4.11

Tabel 4.11 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal diameter 75 cm dengan 2 buah pipa output

  η

Head Q T Pin Pout n nq Q' c0

(m) (l/m) (Nm) (W) (W) (%) (rpm) (rpm) (l/m) (m/s)

0,8 11,37 0,29 5,27 1,49 28,23 171 681,65 11,94 411,67

  0,9 11,08 0,39 6,90 1,63 23,63 168 605,20 11,63 401,17 1,0 10,30 0,49 8,62 1,68 19,53 168 539,17 10,82 372,93 1,1 9,96 0,49 8,98 1,79 19,94 175 514,19 10,46 360,62 1,2 9,64 0,88 16,44 1,89 11,50 178 482,03 10,12 349,03

Tabel 4.12 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal diameter 80 cm dengan 2 buah pipa output

  

Head Q T Pin Pout η n nq Q' c0

(m) (l/m) (Nm) (W) (W) (%) (rpm) (rpm) (l/m) (m/s)

0,8 12,89 1,86 35,30 1,69 4,77 181 768,22 13,53 466,71 0,9 12,28 1,96 36,54 1,81 4,94 178 675,05 12,89 444,62 1,0 12,11 1,77 33,99 1,98 5,82 184 640,31 12,72 438,47 1,1 11,78 1,86 35,69 2,12 5,93 183 584,76 12,37 426,52 1,2 11,18 1,47 28,02 2,19 7,83 182 530,77 11,74 404,79

4.3 Analisa Data Percobaan

  Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik

  4.3.1 Grafik pompa sentrifugal diameter 75 cm

  30.00

  25.00

  20.00 ) % ( si n

  15.00 e si fi E

  10.00

  5.00

  0.00 460.00 510.00 560.00 610.00 660.00 kecepatan putar spesifik (rpm)

  Gambar 1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar spesifik pada pompa sentrifugal diameter 75 cm Pada grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar spesifik didapat bahwa untuk kecepatan spesifik yang makin tinggi, efisiensi akan bertambah besar dan mencapai efisiensi maksimum. Bila dibandingkan dengan pompa sentrifugal putaran tinggi,maka bentuk grafik di atas sesuai dengan grafik efisiensi efektif untuk 1 tingkat pompa sentrifugal, 1 aliran aksial, dan pompa sentrifugal setengah aksial (Dietzel,1992:243)

  1.4

  1.2

  1 ) m

  0.8 ( d a e

0.6 H

  0.4

  0.2

  9.00

  9.50

  10.00

  10.50

  11.00

  11.50

  12.00 Debit (liter/ menit)

  Gambar 2 Grafik hubungan antara debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 75 cm Pada grafik hubungan antara head dan debit didapatkan bahwa untuk head debit akan semakin besar untuk head yang semakin rendah.

  Bentuk grafik tersebut sesuai dengan bentuk grafik pada daerah penggunaan pompa radial 1 sampai 14 tingkat (Dietzel,1992:253).

  Pompa sentrifugal diameter 75 cm juga termasuk karakteristik pompa sentrifugal yang stabil (Dietzel, 1992:317).

  Menganalisa daerah kerja debit dan head, maka pompa sentrifugal diameter 75 cm tidak termasuk dalam daerah kerja konstruksi pompa sentrifugal (Pompa aksial, pompa saluran roda, pompa radial bertingkat satu, pompa radial bertingkat banyak, pompa diagonal) (Dietzel,1992:282) Gambar 3 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan pada mulut isap pada pompa sentrifugal diameter 75 cm Dari grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air masuk didapatkan bahwa besar kecepatan air masuk berbanding lurus dengan kecepatan air masuk. Bentuk grafik sesuai dengan harga-harga informatif untuk kecepatan pada mulut isap yang diijinkan (Dietzel,1992:261)

  10.00

  1.80

  11.50

  11.00

  10.50

  10.00

  9.50

  9.00

  2.00

  1.60

  10.50

  1.40

  1.20

  1.00

  D e b it ( li te r/ m e n it ) c (m/ s)

  12.50 340.00 360.00 380.00 400.00 420.00

  12.00

  11.50

  11.00

  12.00 D a y a O u tp u t (W ) Debit (liter/ menit) Gambar 4 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal diameter 75 cm Dari grafik hubungan antara debit dan daya output didapat bahwa bentuk grafik sesuai dengan perubahan karakteristik dari pompa propeller akibat dari pengaturan posisi sudu jalan pada kecepatan putar kerja yang konstan (Dietzel,1992:326) Melihat bentuk grafik di atas, maka pompa sentrifugal diameter 75 cm tidak termasuk pompa radial, pompa setengah aksial, dan pompa radial (Dietzel 1992:314)

  4.3.2 Grafik pompa sentrifugal diameter 80 cm Gambar 5 Grafik hubungan antara kecepatan putar spesifik dan efisiensi pada pompa sentrifugal diameter 80 cm

  Dari grafik hubungan antara kecepatan putar spesifik dan efisiensi didapatkan bahwa untuk kecepatan spesifik yang makin tinggi,

  0.00

  2.00

  4.00