Pompa Bensin Untuk Mengisi Tangki Pengangkut

  Pompa Bensin Untuk Mengisi Tangki Pengangkut TUGAS AKHIR No : 700 / TA / FT-USD / TM / September / 2006 Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Disusun oleh: Suliongto Susanto Sutiono NIM: 035214044 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2007

  

Gasoline Pump for Tank Trailer

FINAL PROJECT

No : 700 / TA / FT-USD / TM / September / 2006

  

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

  

Created by:

Suliongto Susanto Sutiono

Student Number: 035214044

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

ENGINEERING FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2007

  Motto ¾ Jika kamu berpikir kamu bisa, maka kamu bisa. Jika kamu berpikir kamu tidak bisa, maka kamu tidak bisa (Henry Ford).

  ¾ Ada potensi – potensi yang mengagumkan pada setiap manusia, percayalah pada kekuatanmu dan usia mudamu.

  ¾ Didunia ini tak bisa ditemukan orang yang lebih kaya daripada orang Cina (Ibnu Batutah).

  

¾ Dalam ilmu pengetahuan kesalahan selalu mendahului

kebenaran.(Horace Walpole).

  

¾ Tuhan telah memberikan potensi dalam hidupmu, bukan untuk

mengikuti sejarah, namun untuk membuat sebuah sejarah (The

History Maker).

  ¾ Ora et Labora (belajar / bekerja sambil berdoa)

¾ Banyak orang bertanya, mengapa saya ada didunia ini.

  

Jawabannya sangat sederhana, saya ada untuk menggembirakan

dan memuji Tuhan.

  ¾ Setiap orang sukses adalah seseorang yang pernah gagal, tetapi tidak pernah menganggap dirinya pecundang.

  

¾ Sukses adalah mengetahui maksud anda dalam kehidupan,

Bertumbuh untuk meraih potensi maksimal anda dan menaburkan

benih yang menguntungkan sesama.

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

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

  Yogyakarta,

  10 Maret 2007 Penulis

  Suliongto Susanto Sutiono

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan bimbingannya-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, dengan judul “ Pompa Bensin untuk mengisi tangki pengangkut ”.

  Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan salah satu kewajiban untuk melengkapi syarat dalam mencapai gelar sarjana Teknik Mesin Program Studi Teknik Mesin di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Atas tersusunnya Tugas Akhir ini, tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Yesus Kristus dan Bunda Maria yang selalu menjadi pegangan hidup saya.

  2. Romo Ir. Greg. Heliarko SJ.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan dan Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  4. Bapak Ir. YB. Lukiyanto, M.T., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

  5. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen pembimbing akademik.

  6. Dosen-dosen Teknik Mesin yang telah membimbing selama kuliah.

  7. Mas Tri dan teman-teman yang bekerja di Sekretariat Fakultas Teknik.

  8. Papa dan Mama tercinta yang selalu memberikan dukungan kepada penulis dalam doa dan kasih sayangnya.

  9. Sumingto Susanto Sutiono, Lingnawati Dewi Sutiono, yang selalu mendukung dan memberi semangat pada penulis.

  10. Teman dan sahabatku Lia, Meidi, Mira, Rubi, Lisa, Vina, Jatmiko, Vero, Siska, Yulianto, Elyasib, Linda yang selalu memberi support bagi penulis.

  11. Anak-anak Kost Patria (Safat, Purnomo, Ade,Yosi, Broto, Mula,Yoseph, dll).

  12. Teman-teman Kerja Praktek (Dani Fabian, Daniel Endro, Yohanes).

  13. Fosin, Yandy, Tata, Andrian Liem yang telah membantu penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

  14. Teman-teman angkatan 2003, terima kasih atas kebersamaannya di waktu kuliah.

  15. Dan teruntuk semua yang telah membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini sampai selesai.

  Akhir kata penulis mohon maaf sebesar-besarnya apabila pada tulisan Tugas Akhir ini masih banyak memiliki kelemahan dan kekurangan, maka dari itu kritik dan saran dari pembaca sangat diharapkan oleh penulis.

  Yogyakarta, 10 Maret 2007 Penulis

  Suliongto Susanto Sutiono

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ………………………………………………... iv

MOTO ……………………………………………………………………… v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA …………………………………… vi

KATA PENGANTAR ………………………………………………..……. vii

DAFTAR ISI ………………………………………….…………........…..... ix

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvi

  

INTISARI ...……………………………………..…………….…….……… xvii

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

  1.1. Tinjauan Umum Pompa ..………………….......……......... 1

  1.2. Prinsip Kerja Pompa ...…………………………………..... 1

  1.3. Klasifikasi Pompa ...…………………………………......... 1

  1.4. Spesifikasi Pompa ...………………………………............. 4

  1.5. Konstruksi pompa ……………………………………........ 6

  1.5.1. Klasifikasi Menurut Impeler …………….....….….. 6

  1.5.2. Klasifikasi Menurut Bentuk Rumah ………………. 9

  1.5.3. Klasifikasi Menurut Jumlah Tingkat ………………10

  1.5.4. Klasifikasi Menurut Letak Poros ………………..... 11

  1.5.5. Klasifikasi Menurut Belahan Rumah …………..…. 12

  1.5.6. Klasifikasi Menurut Sisi Masuk Impeler ………..... 14

  1.5.7. Pompa Jenis Tumpuan Sumbu …………………..... 15

  

BAB II PERANCANGAN POMPA ....................................................... 16

  2.1. Dasar Perancangan ……………………………………..... 16

  2.2. Penentuan Motor Penggerak ....……………………............ 17

  2.3. Penentuan Kecepatan Spesifik Pompa ……………………. 18

  2.4. Penentuan Efisiensi Pompa ………………………..…….... 19

  2.5. Daya Pemompaan ………………………….……………... 20

  2.6. Daya Poros …………………………………….………...... 21

  2.7. Pemilihan Diameter Pipa …………………………….…… 21

  2.7.1. Diameter Pipa Hisap ................................................ 21

  2.7.2. Diameter Pipa Tekan …………………..…….…… 22

  2.8. Pemilihan Jenis Pompa …………………………….……... 24

  2.9. Spesifikasi Pompa ................................................................ 24

  

BAB III PERANCANGAN IMPELER POMPA .................................... 26

  3.1. Perhitungan Ukuran Utama Impeler .................................... 26

  3.1.1. Diameter Poros ......................................................... 26

  3.1.2. Diameter Hub ........................................................... 29

  3.1.3. Diameter Mata Impeler ............................................ 30

  3.1.4. Diameter Sisi Masuk ................................................ 31

  3.1.5. Lebar Sisi Masuk ...................................................... 31

  3.1.6. Diameter Sisi Keluar ................................................ 32

  3.1.7. Lebar Impeler Sisi Keluar ........................................ 33

  3.2. Segitiga Kecepatan .............................................................. 34

  3.2.1. Perhitungan Kecepatan Sisi Masuk .......................... 35

  3.2.2. Perhitungan Kecepatan Sisi Keluar .......................... 38

  3.3. Bentuk Sudu ......................................................................... 40

  3.4. Menentukan Jumlah Sudu .................................................... 42

  3.5. Melukis Sudu ........................................................................ 43

  3.6. Menentukan Tebal Sudu ....................................................... 45

  BAB IV PERANCANGAN RUMAH POMPA ....................................... 49

  4.1. Pendahuluan ......................................................................... 49

  4.2. Perancangan Volute Casing ................................................. 50

  4.3. Discharge Nozzle (Nosel Buang) ......................................... 57

  4.4. Bahan Rumah Pompa ........................................................... 59

  BAB V PERANCANGAN POROS DAN PASAK ................................. 60

  5.1. Poros ..................................................................................... 60

  5.1.1. Konstruksi Poros ....................................................... 60

  5.1.2. Tinjauan Poros akibat Beban .................................... 61

  5.1.3. Tinjauan Konsentrasi Tegangan Poros pada alur pasak 65

  5.1.4. Tinjauan Poros terhadap Batas Defleksi ................... 67

  5.1.5. Tinjauan Poros terhadap Defleksi Puntiran .............. 68

  5.1.6. Tinjauan Poros terhadap Putaran Kritis .................... 69

  5.2. Perancangan Pasak ............................................................... 70

  

BAB VI PERANCANGAN ELEMEN PENDUKUNG .......................... 74

  6.1. Alat Pengimbang .................................................................. 74

  6.1.1. Gaya Aksial ............................................................... 74

  6.2. Kotak Paking ........................................................................ 77

  6.3. Bantalan ............................................................................... 79

  6.4. Kopling ................................................................................. 85

  

BAB VII KARAKTERISTIK POMPA ..................................................... 89

  7.1. Karakteristik Pompa dalam Hubungan Antara Head Euler dan Kapasitas ........................................................................ 91

  7.1.1. Head Euler ................................................................ 91

  7.1.2. Head Teoritis ............................................................ 93

  7.1.3. Head Aktual .............................................................. 93

  7.2. Karakteristik Pompa Hubungan Antara Kapasitas dengan Daya dan Efisiensi ................................................... 99

  7.2.1. Daya Kuda Fluida ..................................................... 100

  7.2.2. Daya Kuda untuk Mengatasi Kebocoran .................. 100

  7.2.3. Daya Kuda untuk Mengatasi Gesekan Impeler ........ 101

  7.2.4. Daya Kuda untuk Mengatasi Kerugian Hidrolis ...... 102

  7.2.5. Daya Kuda untuk Mengatasi Kerugian Mekanis ..... 103

  7.2.6. Daya Kuda Rem ....................................................... 103

  7.2.7. Efisiensi Pompa ....................................................... 103

  BAB VIII KESIMPULAN ........................................................................... 106

  8.1. Spesifikasi Pompa .................................................................. 106

  8.2. Impeler ................................................................................... 106

  8.3. Rumah Pompa ........................................................................ 107

  8.4. Poros ...................................................................................... 107

  8.5. Pasak ...................................................................................... 107

  8.6. Kopling .................................................................................. 107

  8.7. Bantalan ................................................................................. 107

  8.8. Penutup .................................................................................. 108

  

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 109

LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Pompa Volut .......................................................................... 2Gambar 1.2. Pompa Diffuser ...................................................................... 2Gambar 1.3. Pompa Isapan Ganda ............................................................. 2Gambar 1.4. Pompa Aliran Campur ........................................................... 2Gambar 1.5. Pompa Aliran Aksial ............................................................. 3Gambar 1.6. Pompa Sentrifugal ................................................................. 7Gambar 1.7. Pompa Aliran Campur Mendatar .......................................... 8Gambar 1.8. Pompa Aliran Aksial Mendatar ............................................ 9Gambar 1.9. Pompa Aliran Campur Jenis Volut ....................................... 10Gambar 1.10. Pompa Bertingkat Banyak .................................................... 11Gambar 1.11. Pompa Aliran Campur Tegak ............................................... 12Gambar 1.12. Pompa Jenis Belah Mendatar ............................................... 13Gambar 1.13. Pompa Volut Jenis Isapan Ganda ......................................... 15Gambar 1.14. Pompa Jenis Belah Mendatar ............................................... 15Gambar 2.1. Grafik Efisiensi sebagai Fungsi Kecepatan Spesifik dan

  Kapasitas ............................................................................... 19

Gambar 2.2. Grafik Penentuan Jenis Pompa ............................................. 24Gambar 3.1. Titik – titik Koefisien Tinggi Tekan ..................................... 32Gambar 3.2. Diagram Kecepatan Masuk dan Keluar Impeler ................... 34Gambar 3.3. Segitiga Kecepatan pada Sisi Masuk ..................................... 36Gambar 3.4. Segitiga Kecepatan pada Sisi Keluar ..................................... 40Gambar 3.5. Diagram Kecepatan Masuk dan Keluar suatu Impeler ......... 41Gambar 3.6. Pelukisan Sudu dengan Busur Lingkaran Tangen ................. 44Gambar 3.7. Desain Sudu dengan Menggunakan Arkus Tangen ............. 45Gambar 4.1. Rumah Spiral ........................................................................ 49Gambar 4.2. Gambar Melintang Volute Casing ......................................... 51Gambar 4.3. Sketsa Perencanaan Discharge Nosel .................................... 58Gambar 5.1. Konstruksi Poros ................................................................... 60Gambar 5.2. Harga Koefisien Kr ................................................................ 61Gambar 5.3. Faktor Konsentrasi Tegangan ................................................ 66Gambar 6.1. Kotak Paking ......................................................................... 77Gambar 6.2. Bentuk Kopling Flens .......................................................... 85Gambar 7.1. Hubungan Kapasitas dengan Head ........................................ 99Gambar 7.2. Hubungan Kapasitas dengan Daya ........................................ 105Gambar 7.3. Hubungan Kapasitas dengan Efisiensi .................................. 105

  DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Klasifikasi pompa turbo ....................................................... 4Tabel 1.2. Data yang diperlukan untuk pemilihan pompa .................... 5Tabel 3.1. Diameter Poros Standar ........................................................ 29Tabel 4.1. Harga

  V untuk setiap R volute ................................. 56

  θ dan _ave

Tabel 5.1. Ukuran Pasak dan Alur Pasak ............................................... 71Tabel 6.1. Ukuran Bantalan Bola ........................................................... 81Tabel 6.2. Faktor-faktor V, X, Y, dan X , Y ...................................... 84 0 ..Tabel 6.3. Harga Faktor Keandalan Bantalan ....................................... 84Tabel 6.4. Ukuran Kopling Flens .......................................................... 86Tabel 6.5. Bahan untuk Flens dan Baut Kopling Tetap ........................ 87Tabel 7.1. Hubungan Kapasitas dengan Head ...................................... 98Tabel 7.2. Hubungan Kapasitas dengan Daya dan Efisiensi ................ 104

  

INTISARI

  Pompa yang dirancang ini adalah pompa jenis radial, yaitu pompa

  3

  sentrifugal yang terdiri 1 tingkat dengan kapasitas 31,98 m /jam dan head pemompaan adalah 10 meter, dengan putaran motor penggerak 2940 rpm. Jenis impeler yang digunakan pompa adalah jenis impeler tertutup yang dibuat dari perunggu cor (brons) dan dengan jumlah sudu impelernya 10 buah. Dan rumah pompa yang digunakan adalah rumah pompa volut atau rumah keong.

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Tinjauan Umum Pompa

  Pompa adalah suatu mesin kerja fluida yang berguna untuk membangkitkan tekanan agar fluida tidak mampu mampat (incompressible fluid) dapat mengalir. Hal ini disebabkan oleh sifat fluida tersebut, yang mengalir apabila terjadi perbedaan tekanan. Maka pompa dapat dikatakan sebagai mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ketempat lain.

  1.2 Prinsip Kerja Pompa

  Daya dari motor listrik diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeler di dalam zat cair. Maka zat cair yang ada di dalam impeler, oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeler ke luar melalui saluran diantara sudu-sudu. Disini head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi. Demikian pula head kecepatannya bertambah besar karena zat cair mengalami percepatan. Zat cair yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran yang berbentuk volut (spiral) dikeliling impeler dan di salurkan ke luar pompa melalui nosel. Di dalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran di ubah menjadi head tekanan.

  2

1.3 Klasifikasi Pompa

  3 Jika kapasitas dinyatakan dalam m , head total dalam m, dan putaran dalam rpm, maka harga n s pompa sentrifugal akan berkisar antara 100 sampai 700.

  Pompa sentrifugal dapat digolongkan lebih lanjut atas pompa volut dan pompa difuser. Sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 1.1, aliran yang keluar dari impeler pompa volut ditampung di dalam volut (atau rumah spiral), yang selanjutnya akan menyalurkan ke nosel keluar. Harga n dari pompa volut

  s bervarasi pada daerah yang cukup luas, yaitu antara 100 sampai 700.

  Adapun pompa difuser mempunyai difuser yang dipasang mengelilingi impeler seperti diperlihatkan dalam Gambar 1.2. Guna dari difuser ini adalah untuk menurunkan kecepatan aliran yang keluar dari impeler, sehingga energi kinetik aliran dapat diubah menjadi energi tekanan secara efisien. Pompa difuser dipakai untuk memperoleh head total yang tinggi. Harga n s pompa ini berkisar antara 100 sampai 300.

Gambar 1.1 Pompa volut Gambar 1.2 Pompa difuser

  3 Gambar 1.3 Pompa isapan ganda Gambar 1.4 Pompa aliran campur

Gambar 1.5 Pompa aliran aksial

  

(Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 8)

  Pompa sentrifugal juga dapat menggunakan dua macam impeler, yaitu jenis isapan tunggal dan isapan ganda (Gambar 1.3). Selain itu pompa sentrifugal juga dapat disusun dengan satu tingkat atau bertingkat banyak. Susunan bertingkat banyak dipakai apabila diingini head total pompa yang tinggi.

  Untuk head yang sedikit lebih rendah, dapat dipilih pompa aliran campur

  

(Gambar 1.4). Harga n s pompa jenis ini berkisar antara 350 sampai 1300. Pompa

  ini umumnya menggunakan rumah difuser dengan sudu antar seperti terdapat dalam gambar. Jika pompa menggunakan rumah volut untuk menampung

  4 langsung aliran yang keluar dari impeler, maka disebut “pompa aliran campur jenis volut”.

  Pompa jenis aksial dipakai untuk head yang lebih rendah lagi. Aliran didalam pompa ini mempunyai arah aksial (sejajar poros) seperti diperlihatkan didalam (Gambar 1.5). Untuk mengubah head kecepatan menjadi head tekanan, dipakai sudu antar yang berfungsi sebagai difuser.

  Kadang-kadang jenis-jenis pompa tersebut diatas (pompa sentrifugal / radial, pompa aliran campur, dan pompa aksial) disebut pompa turbo. Secara skematis pompa ini diperlihatkan dalam Tabel 1.1

  Pompa volut Pompa Sentrifugal Pompa difuser Pompa Aliran Pompa campur jenis Turbo volut

Pompa Aliran

campur Pompa aliran campur jenis difu ser

  

Pompa Aliran

Aksial

Tabel 1.1 Klasifikasi pompa turbo

  5

1.4 Spesifikasi Pompa

  Dalam memilih suatu pompa untuk suatu maksud tertentu, terlebih dahulu harus diketahui kapasitas aliran serta head yang diperlukan untuk mengalirkan zat cair yang akan dipompa.

  Selain daripada itu, agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, perlu ditaksir berapa tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk pompa yang terpasang pada instalasinya. Atas dasar tekanan isap ini maka putaran pompa dapat ditentukan.

  Kapasitas aliran, head, dan putaran pompa dapat ditentukan seperti tersebut diatas. Tetapi apabila perubahan kondisi operasi sangat besar (khususnya perubahan kapasitas dan head) maka putaran dan ukuran pompa yang akan dipilih harus ditentukan dengan memperhitungkan hal tersebut.

  Selanjutnya untuk menentukan penggerak mula yang akan dipakai, harus lebih dahulu dilakukan penyelidikan tentang jenis sumber tenaga yang dapat dipergunakan di tempat yang bersangkutan.

  Contoh data yang umumnya diperlukan untuk memilih pompa dapat

  Sumber: Pompa dan Kompresor, Sularso hal. 13

  dilihat pada Tabel 1.2 ( ) Tabel 1.2 Data yang diperlukan untuk pemilihan pompa.

  No. Data yang diperlukan Keterangan

  1 Kapasitas Diperlukan juga keterangan mengenai kapasitas maksimum dan minimum.

  6

  2 Kondisi isap Tinggi isap dari permukaan air isap ke level pompa.

  Tinggi fluktuasi permukaan air isap. Tekanan yang bekerja pada permukaan air isap. Kondisi pipa isap.

  3 Kondisi keluar Tinggi permukaan air keluar ke level pompa.

  Tinggi fluktuasi permukaan air keluar. Besarnya tekanan pada permukaan air keluar. Kondisi pipa keluar.

  4 Head total pompa Harus ditentukan berdasarkan kondisi-kondisi diatas.

  5 Jenis zat cair Air tawar, air laut, minyak, zat cair khusus (zat kimia), temperatur, berat jenis, viskositas, kandungan zat padat, dll.

  6 Jumlah pompa

  7 Kondisi kerja Kerja terus-menerus, terputus-putus, jumlah jam kerja seluruhnya dalm setahun.

  8 Penggerak Motor listrik, motor bakar torak, turbin uap.

  9 Poros tegak atau Hal ini kadang-kadang ditentukan oleh pabrik mendatar pompa yang bersangkutan berdasarkan instalasinya.

  10 Tempat instalasi Pembatasan-pembatasan pada ruang instalasi, ketinggian diatas permukaan laut, diluar atau didalam gedung, fluktuasi temperatur.

  11 Lain-lain

  7

1.5 Konstruksi Pompa

1.5.1 Klasifikasi Menurut Jenis Impeler

1. Pompa sentrifugal

  Pompa ini mempunyai konstruksi sedemikian rupa hingga aliran zat cair yang keluar dari impeller akan melalui sebuah bidang tegak lurus poros pompa. Hal ini secara diagramatik diperlihatkan dalam Gambar 1.1. Namun konstruksi yang sebenarnya dari pompa-pompa yang banyak dipakai adalah seperti diperlihatkan dalam Gambar 1.6.

  Impeler dipasang pada satu ujung poros, dan pada ujung yang lain dipasang kopling untuk meneruskan daya dari penggerak. Poros ditumpu oleh dua buah bantalan. Sebuah paking atau perapat dipasang pada bagian rumah yang ditembus poros, untuk mencegah air membocor keluar atau udara masuk kedalam pompa. Dalam Gambar. 1.6 diperlihatkan paking sebagai perapat poros. Namun selain paking juga dapat digunakan perapat mekanis.

Gambar 1.6 Pompa Sentrifugal

  

(Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 75)

  8

  2. Pompa Aliran Campur

  Seperti diperlihatkan dalam Gambar.1.4 secara diagramatik aliran yang meninggalkan impeler akan bergerak sepanjang permukaan kerucut didalam pompa aliran campur ini. Adapun konstruksi yang sesungguhnya diperlihatkan dalam Gambar 1.7.

Gambar 1.7 Pompa Aliran Campur Mendatar

  (Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 76)

  Salah satu ujung poros dimana impeler dipasang, ditumpu oleh bantalan dalam. Pada ujung yang lain dipasang kopling dengan sebuah bantalan luar didekatnya. Bantalan luar terdiri dari sebuah bantalan aksial dan sebuah bantalan radial, yang pada umumnya berupa bantalan gelinding. Untuk bantalan dalam dipakai jenis bantalan luncur yang dilumasi gemuk.

  3. Pompa Aliran Aksial

  Seperti diperlihatkan dalam Gambar.1.5, aliran zat cair yang meninggalkan impeler akan bergerak sepanjang permukaan silinder ke luar. Adapun konstruksi pompa aliran aksial yang sesungguhnya

  9 Konstruksi pompa ini mirip pompa aliran campur, kecuali bentuk impeler dan difuser keluarnya.

Gambar 1.8 Pompa Aliran Aksial Mendatar

  

(Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 76)

1.5.2 Klasifikasi Menurut Bentuk Rumah

  1. Pompa volut

  Sebuah pompa sentrifugal dimana zat cair dari impeler secara langsung dibawa ke rumah volut, seperti diperlihatkan dalam Gambar 1.1 atau Gambar 1.6, disebut pompa volut.

  2. Pompa diffuser

  Seperti terlihat dalam Gambar 1.2, pompa ini adalah sebuah pompa sentrifugal yang dilengkapi dengan sudu difuser dikeliling luar impelernya. Konstruksi bagian-bagian lain pompa ini adalah sama dengan pompa volut.

  Karena sudu-sudu difuser, disamping memperbaiki efisiensi pompa, juga menambah kokoh rumah, maka konstruksi ini sering dipakai pada pompa besar dengan head tinggi. Pompa ini juga sering dipakai

  10 sebagai pompa bertingkat banyak karena aliran dari satu tingkat ketingkat berikutnya dapat dilakukan tanpa menggunakan rumah volut.

3. Pompa aliran campur jenis volut

  Pompa ini mempunyai impeler jenis aliran campur dan sebuah rumah volut seperti diperlihatkan dalam Gambar 1.9. Disini tidak dipakai sudu-sudu difuser melainkan dipakai saluran yang lebar untuk mengalirkan zat cair. Dengan demikian pompa sulit tersumbat oleh benda yang terisap seperti pompa air limbah.

Gambar 1.9 Pompa Aliran Campur Jenis Volut

  

(Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 77)

1.5.3 Klasifikasi Menurut Jumlah Tingkat

  1. Pompa Satu Tingkat

  Pompa ini hanya mempunyai satu impeler. Head total yang ditimbulkan hanya berasal dari satu impeler, relatip rendah.

  2. Pompa Bertingkat Banyak

  Pompa ini menggunakan beberapa impeler yang dipasang secara berderet (seri) pada satu poros. Zat cair yang keluar dari impeler pertama

  11 dimasukkan ke impeler berikutnya dan seterusnya hingga impeler yang terakhir. Head total pompa ini merupakan jumlahan dari head yang ditimbulkan oleh masing-masing impeler sehingga relatif tinggi.

  Pada umumnya impeler-impeler tersebut dipasang menghadap ke satu arah pada poros seperti Gambar 1.10.

Gambar 1.10 Pompa Bertingkat Banyak

  

(Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 78)

1.5.4 Klasifikasi Menurut Letak Poros

  1. Pompa Jenis Poros Mendatar Pompa ini mempunyai poros dengan posisi mendatar.

  2. Pompa Jenis Poros Tegak

  Pompa ini mempunyai poros dengan posisi tegak. Pompa aliran campur dan pompa aksial sering dibuat dengan poros tegak seperti dalam

  Gambar1.11

  12 Gambar 1.11 Pompa Aliran Campur Tegak

  

(Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 78)

1.5.5 Klasifikasi Menurut Belahan Rumah

1. Pompa Jenis Belahan Mendatar

  Pompa jenis ini mempunyai rumah yang dapat dibelah dua menjadi bagian bawah dan bagian atas oleh bidang mendatar yang melalui sumbu poros. Jadi bagian yang berputar dapat diangkat setelah rumah belahan atas dibuka Gambar 1.12. Karena nosel isap dan nosel keluar keduanya terpasang pada rumah belahan bawah, maka pada waktu pompa dibuka, pipa isap dan pipa keluar tidak perlu dilepaskan. Dengan demikian pembongkaran dapat dilakukan lebih mudah. Karena keuntungan ini pompa jenis rumah terbelah sering dipakai pada pompa berukuran menengah dan besar dengan poros mendatar.

  13 Gambar 1.12 Pompa Jenis Belah Mendatar

  (Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 79)

  2. Pompa Jenis Belahan Radial

  Rumah pompa jenis ini terbagi oleh sebuah bidang yang tegak lurus poros, seperti diperlihatkan dalam Gambar 1.6. Pompa ini mempunyai konstruksi yang relatip sederhana serta menguntungkan sebagai bejana bertekanan karena bidang belahan tidak mudah bocor. Sebab itu konstruksi seperti ini sering dipakai untuk pompa-pompa kecil dengan poros mendatar.

  3. Pompa Jenis Berderet

  Jenis ini terdapat pada pompa bertingkat banyak yang dimana rumah pompa terbagi oleh bidang-bidang tegak lurus poros sesuai dengan jumlah tingkat yang ada. Tiap bagian rumah ini berbentuk cincin seperti terlihat dalam Gambar 1.10

  Konstruksi seperti ini pada dasarnya mirip jenis belahan radial yang tidak mudah bocor oleh tekanan dari dalam. Selain itu, masing-masing tingkat biasanya dibuat dengan bentuk dan ukuran yang sama sehingga

  14 dapat disusun dalam jumlah yang sesuai untuk mendapatkan head total pompa yang dikehendaki.

1.5.6 Klasifikasi Menurut Sisi Masuk Impeler

1. Pompa Isapan Tunggal

  Pada pompa ini zat cair masuk dari satu sisi impeler seperti pada Gambar.1.6. Konstruksinya sangat sederhana sehingga banyak dipakai.

  Namun, tekanan yang bekerja pada masing-masing sisi impeler tidak sama sehingga akan timbul gaya aksial kearah sisi isap. Gaya ini dapat ditahan oleh bantalan aksial jika ukuran pompa kecil. Namun untuk pompa besar harus dicari cara untuk mengurangi gaya aksial ini agar tidak perlu dipakai bantalan aksial yang terlalu besar.

  2. Pompa Isapan Ganda Pompa ini memasukkan air melalui kedua sisi impeler. Adapun bentuk sesungguhnya diperlihatkan dalam Gambar 1.13. Disini poros yang menggerakkan impeler dipasang menembus kedua sisi rumah dan impeler, dan ditumpu oleh bantalan diluar rumah. Karena itu poros menjadi lebih panjang dari pada pompa jenis lain.

  Impeler jenis ini pada dasarnya sama dengan dua buah impeler pompa isapan tunggal yang dipasang secara bertolak belakang. Dengan demikian gaya aksial yang timbul akan saling mengimbangi menjadi nol.

  15 Gambar 1.13 Pompa Volut Jenis Isapan Ganda

  

(Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 80)

1.5.7 Pompa Jenis Tumpuan Sumbu

  Pompa jenis ini mempunyai kaki yang diperpanjang sampai setinggi sumbu poros untuk menumpu rumah. Maksudnya adalah apabila terjadi pemuaian pada rumah karena kenaikkan temperatur, tinggi sumbu poros tidak berubah. Dengan demikian sumbu poros pompa akan tetap segaris dengan sumbu poros motor penggerak, atau dengan perkataan lain, tidak terjadi misalignment.

Gambar 1.14 Pompa Jenis Belah Mendatar

  

(Sumber : Sularso, Pompa dan Kompresor, 2004, halaman 81)

BAB II PERANCANGAN POMPA

2.1 Dasar Perancangan

  Untuk merancang pompa di perlukan beberapa data awal antara lain: kapasitas (Q), kondisi isap, kondisi keluar, head total (H), jenis zat cair yang dipompa, penggerak dll. Data perancangan :

  a. Head (H) = 10 m = 32,8 ft

  b. Kapasitas (Q) = 16000 liter/30 menit = 533,33 liter/menit = 31,98 m

  3

  /jam = 0,533 m

  3

  /menit = 0,0088 m

  3

  /detik = 0,3105 ft

  3

  /detik =139,05 GPM c. Fluida yang dialirkan adalah bensin.

  d. Putaran Pompa : disesuaikan dengan putaran motor listrik (dipilih sendiri).

  e. Motor penggerak : motor listrik.

  Jika pompa dipakai untuk memompa zat cair yang mempunyai kekentalan kinematik lebih tinggi daripada air maka unjuk kerja pompa akan menurun.

• 6

  Bensin mempunyai kekentalan kinematik (0,745x10

  stokes) yang lebih rendah dibandingkan dengan air (1,550x10

• 6

  stokes), sehingga tidak diperlukan koreksi performansi untuk zat cair kental. (sumber : Schaum, Tabel dan Diagram, hal 257) Maka spesifikasi pompa untuk fluida air :

  3

• Kapasitas Pompa (Q) = 0,553 m

  /menit

• Head Pompa (H) = 10 m

2.2 Penentuan Motor Penggerak Motor penggerak dapat berupa motor listrik, motor bakar atau turbin.

  p f p f n _syc

  120

  Untuk motor listrik putaran motor dapat dipilih putaran motor asinkron atau sinkron. Pada perancangan ini penggerak mula direncanakan menggunakan motor sinkron. Putaran motor sinkron ditentukan menggunakan persamaan :

  =

  dengan : n

  syc

  = putaran standar motor syncron (rpm) f = frekuensi listrik, 50 Hz (sumber PLN) p = jumlah kutub, diambil 2 pole maka:

  2 120 50 120 ×

  = ×

  =

  p f n _syc

  = 3000 rpm Karena adanya slip, maka putaran motor listrik diambil sebesar 1 sampai 2

  % lebih kecil dari harga yang diberikan (Sularso, hal 50).

  60 2 × = × × Sehingga putaran motor asinkron menjadi : n p = n syc – ( kerugian slip x n ) = 3000 – (2% x 3000) = 2940 rpm Maka dalam perancangan ini digunakan motor listrik asinkron dengan putaran 2940 rpm.

2.3 Penentuan Kecepatan Spesifik Pompa Kecepatan spesifik didefinisikan sebagai kecepatan putaran per menit.

  Kecepatan spesifik yang didefinisikan dalam persamaan dibawah ini adalah sama untuk pompa-pompa yang sebangun (atau sama bentuk impelernya), meskipun ukuran dan putarannya berbeda. Dengan perkataan lain, harga Ns dapat dipakai sebagai parameter untuk menyatakan jenis pompa. Jadi jika Ns suatu pompa sudah ditentukan maka bentuk impeler pompa tersebut dapat ditentukan pula.

  Untuk menentukan kecepatan putaran spesifik dari pompa, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : _{75 ,}

  H Q n Ns

  × = dengan :

  Ns = kecepatan spesifik (rpm) N = putaran poros pompa (2940 rpm) Q = Kapasitas pemompaan single suction (SI: 0,0088 m

  3

  /detik) H = head pompa per tingkat (SI : 10 m) Ns minimal adalah 10 rpm karena bila Ns di bawah 10 rpm efisiensinya sangat rendah. maka : Untuk pompa satu tingkat :

  n × Q Ns = _{, 75} H 2940 0,0088 ×

  = _{, 75}

  10

  = 49,04 rpm

2.4 Penentuan Efisiensi Pompa

Gambar 2.1 Grafik Efisiensi sebagai Fungsi Kecepatan Spesifik dan Kapasitas

  ( sumber : Igor J. Karassik, 1996, hal 2-167) Dalam perancangan ini diperoleh efisiensi pompa ( p ) adalah : η

  Untuk pompa satu tingkat maka : p = 72 % η

  Efisiensi pompa satu tingkat sudah tinggi sehingga cukup digunakan pompa satu tingkat.

2.5 Daya Pemompaan

  Daya adalah energi yang secara efektif diterima oleh bensin dari pompa persatuan waktu. Daya ini ditulis dengan persamaan :

  P = γ × Q × H × g _W

  dengan :

  P = daya bensin (watt) _W

  3

  3

  γ = kerapatan fluida (kg/m ) = (879 kg/m ) ; (Schaum, Tabel dan Diagram, hal

  257)

  3 Q = kapasitas aliran pompa (0,0088 m /detik)

  H = head total pompa (10 m)

  

2

G = percepatan gravitasi (9,81m/s )

  maka :

  P = γ × Q × H × g _W

  = 897 × 0,0088 × 10 × 9,81 = 774,36 watt = 0,774 kW = 1,038 Hp

  2.6 Daya Poros P , 774 _W P = =

  ,

  72 η _P

   = 1,075 kW

  dengan : P = daya poros sebuah pompa (kW) η = efisiensi pompa

  Motor listrik yang digunakan dapat dipilih dari katalog motor listrik dengan daya minimal 1,075 kW

  2.7 Pemilihan Diameter Pipa

  Dalam perancangan pompa, untuk menghindari masalah-masalah akibat terjadinya kavitasi, maka diameter pipa suction biasa dibuat lebih besar ukurannya disbanding dengan flens suction pompa, dan keduanya dibuat lebih besar daripada diameter flens dan pipa buang pompa. Diameter-diameter dalam flens dan pipa yang standar adalah :1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 14; 18; 30; dan 36 inchi.

2.7.1 Diameter Pipa Hisap

  Berdasarkan diameter standar pipa diatas, maka diameter suction diambil :

• Diameter = 2,5 inch

  = 6,35 cm = 0,0635 m Kemudian untuk kecepatan aliran fluida pada saluran suction, menurut persamaan:

  Q V = _S A

  Dengan :

  V = Kecepatan aliran (m/detik) _S

3 Q = Kapasitas (0,0088 m /detik)

  2 A = Luas penampang pipa hisap (m )

  1 ₂

  π = × × d

  4

  2

  = 0,0031 m maka :

  Q V = _S A

  , 0088 =

  , 0031 = 2,838 m/detik = 9,3 ft/detik Syarat yang harus dipenuhi untuk kecepatan pada saluran hisap (suction) adalah 4

  Austin H. Church,1990,hal:90 sampai 18 ft/detik. ( ).

2.7.2 Diameter Pipa Tekan

  Diameter pipa tekan biasanya dibuat lebih kecil dari diameter pipa hisap, untuk menghindari kesukaran-kesukaran akibat kavitasi, maka pada perancangan sesuai

• Diameter = 2 inch

  = 5,08 cm = 0,0508 m

  Maka besarnya kecepatan aliran pada sisi tekan pipa adalah

  Q Vd =

  A

  dengan :

  Vd = Kecepatan aliran fluida (m/detik)

3 Q = Kapasitas (0,0088 m /detik)

  2 A = Luas penampang pipa hisap (m )

  1 ₂

  π = × × d

  4

  2

  = 0,002 m maka :

  Q V = _d A

  , 0088 =

  , 002 = 4,4 m/detik = 14,43 ft/detik Syarat kecepatan aliran pada pipa tekan adalah 12 sampai 40 ft/detik (Austin H.

  Church,1990,hal:90).sehingga kecepatan aliran dalam perencanaan pompa ini adalah memenuhi syarat.

  2.8 Pemilihan Jenis Pompa

  Untuk mengetahui jenis pompa yang digunakan sesuai dengan kebutuhan, maka dapat digunakan grafik penentuan jenis pompa dibawah ini, dengan pertimbangan :

• Kapasitas 139,05 GPM
• Head 32,8 ft

Gambar 2.1 Grafik Penentuan Jenis Pompa

  sumber : Austin. H. Church, 1997, hal 56)

  ( Jadi sesuai dengan grafik yang ditunjukkan, pompa yang digunakan dipilih pompa radial.

  2.9 Spesifikasi Pompa

  Dari hasil perancangan diatas, maka dapat diambil spesifikasi pompa yang digunakan sebagai berikut :

  3

• Kapasitas Pompa : 0,553 m /menit
• Head: 10 m - Motor Penggerak : motor listrik asinkron dengan putaran 2940 rpm.
• Daya Pemompaan : 0,774 kW
• Daya Poros : 1,075 kW
• Diameter Pipa Hisap : 2,5 inch
• Diameter Pipa Tekan : 2 inch
• Jenis Pompa radial

BAB III PERANCANGAN IMPELER Karena fluida yang akan dipompakan adalah bensin (dianggap zat cair bersih), maka digunakan impeler jenis tertutup.

  (sumber : Sularso & K. Suga, 1987, hal 9)

  D : Diameter mata impeler D : Diameter hub

  h

  D s : Diameter poros D

  1 : Diameter sisi masuk

  D

  2 : Diameter sisi keluar

3.1 Perhitungan Ukuran Utama Impeler :

3.1.1 Diameter poros

  Diameter poros dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan : _{, 33}

  ⎛ ⎞ 5 ,

1 Sularso, K. Suga, 2004, hal :8)

  ds = × Kt × Cb × T ( ⎜⎜ ⎟⎟

  τ _a

  ⎝ ⎠

  dengan : ds = diameter poros (mm)

• Momen Torsi (T)
• Tegangan Geser ( _a

  × = 974000

  (

  σ τ

  × =

  S S