Pompa sentrifugal 3 pipa output dengan variasi head dan diameter - USD Repository

  

POMPA SENTRIFUGAL 3 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:

  

Bartholomeus Yuka Pradipta

NIM : 065214042

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2010

i

  

THREE 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

Bartholomeus Yuka Pradipta

Student Number : 065214042

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2010

ii iii

  v vi

  

ABSTRAK

Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian listrik untuk

memompa air, masyarakat di sebagian pantai utara Pulau Jawa contohnya di daerah

  

Demak dan Lamongan sudah cukup lama memanfaatkan energi angin. Energi angin

tersebut dimanfaatkan oleh petani garam untuk memompa air laut ke ladang garam.

Kincir angin yang bentuknya sederhana berputar untuk 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 3 pipa

output. Pompa sentrifugal ini hanya tersusun dari pipa air dengan menggunakan 1

pipa input dengan keluaran menggunakan 3 pipa output. 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 yang diperoleh dan perhitungan yang telah dilakukan,

diperoleh kesimpulan pompa sentrifugal dengan diameter 75 cm memiliki efisiensi

maksimal 35,30% dan debit maksimal 15,05 liter/menit. Daya yang dibutuhkan poros

pada pompa sentrifugal berdiameter 75 cm ini 10,28 watt dengan daya yang

dihasilkan pompa 2,27 watt. Sedangkan untuk pompa sentrifugal dengan diameter 80

cm memiliki efisiensi maksimal 14,22% dan debit maksimal 18,3 liter/menit. Daya

yang dibutuhkan poros 30,22 watt dengan daya yang dihasilkan pompa 3,12 watt.

vii

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. Kedua Orang Tua saya yang telah membesarkan, mendidik, dan selalu memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis.

  

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

viii ix

  

DAFTAR ISI

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

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

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

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

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

PERNYATAAN PUBLIKASI...................................................................................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

x

  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...........................................................................................38

  5.1 Kesimpulan ...........................................................................................38

  5.2 Saran......................................................................................................38

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

xi

  

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 .......................................................................................30Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada pompa sentrifugal diameter 80 cm .....................................................................31Gambar 4.6 Grafik hubungan debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 80 cm ................................................................................................................32

  

xii

Gambar 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......................................................................................33Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada variasi diameter antar pipa output ...................................................................34Gambar 4.10 Grafik hubungan antara debit dan head pada variasi diameter antar pipa output ...................................................................................................35Gambar 4.11 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air masuk pada variasi diameter antar pipa output .......................................................36Gambar 4.12 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada variasi diameter antar pipa output .................................................................................. 37

  

xiii

  

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 ..............................................................................23Tabel 4.9 Data pada head 1,1 meter ...........................................................................23Tabel 4.10 Data pada head 1,2 meter.........................................................................23

  

xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian listrik untuk memompa 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 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 pompa pipa tersebut adalah hanya dapat dipakai pada saat kecepatan angin 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 3 buah pipa output, dengan diameter antar pipa output yang bervariasi. Dari penjelasan di atas peneliti menemukan beberapa permasalahan, antara lain:

  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 prinsip kerja dan membuat pompa sentrifugal dengan variasi head dan diameter

  2. Mengetahui debit, daya input, daya output, dan efisiensi pompa sentrifugal dengan variasi head dan diameter.

  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.

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) Dengan : P = Tekanan fluida ( watt )

  3

   = massa jenis air ( kg/m )

  2

  g = percepatan gravitasi di atas bumi ( m/s ) V = kecepatan aliran fluida ( m/s ) z = tinggi titik ( m ) h = tinggi tekan (head) pompa air ( m )

  P

Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugal

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

  1

  2

2 H

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 : Dengan : m = massa benda ( kg )

  2

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

2.3 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 ( liter ) t = waktu ( menit )

   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

  F

Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal

  Keterangan gambar: 1.Motor listrik

  2.Tali

Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal

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

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

   Daya yang dibutuhkan poros 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)

  ……………..……………………….……..(2.5) .……………………………………(2.6)

  1

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

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

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

  …………………………………………………(2.7) Dengan :

  ρ

  = massa jenis air ( kg/m

  

3

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

  2

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

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

  ……………………………………………………(2.8)

   Menghitung kecepatan spesifik 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) Dengan : n = putaran poros ( rpm ) Q = debit pompa ( liter/menit ) 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.

  Nilai 1,05 adalah nilai rugi-rugi maksimal yang terjadi di dalam pompa.  Kecepatan air masuk dihitung dengan persamaan berikut

  (Dietzel,1992:261)

  Dengan : Q’ = debit air masuk ( liter/menit )

  2 A = luas penampang pipa input ( m )

2.4 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.

Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output

  2. Pipa input Digunakan sebagai pipa air masuk, memiliki diameter 1 ½ inchi.

  Pipa input memiliki diameter luar D = 31,5 mm dan memiliki diameter dalam D

  1 = 29 mm.

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

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 Digunakan untuk menampung air yang akan masuk ke pipa input.

  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 :

   Volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal  Massa yang bekerja pada motor listrik

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

  3.6 Analisa Data

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

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

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

  d.

  Menghitung efisiensi pompa (η) Dalam pengukuran gaya yang dihasilkan (F) menggunakan timbangan massa dilakukan pembulatan nilai gaya. Hal ini dilakukan karena ketelitian alat yang digunakan kurang.

  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 stabil, mengukur volume air yang keluar dari pompa dalam selang waktu 1 menit.

  g. Membaca besar massa yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal. 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

  17.3 1500 165

  17.1 1600 160

  5

  17.5

  4

  17.1

  3

  17.0

  2

  17.5

  1

  NO V (liter) F(gram) n (rpm)

Tabel 4.3 Data pada head 1 meter

  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 3 buah :

  17.4

  4

  17.0

  3

  17.4

  2

  17.1

  1

  NO V (liter) F(gram) n (rpm)

Tabel 4.2 Data pada head 0,9 meter

  1400 170

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 18,3 2 18,1 3 18,3 4 18,5 5 18,3

Tabel 4.1 Data pada head 0,8 meter

  5

Tabel 4.4 Data pada head 1,1 meter

  1

  15.0

  4

  15.0

  5

  15.0 500 165

Tabel 4.7 Data pada head 0,9 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm)

  14.8

  15.4

  2

  14.7

  3

  14.7

  4

  14.7

  5

  3

  2

  NO V (liter) F(gram) n (rpm) 1 16,4 2 16,2 3 16,3 4 16,3 5 16,5

  3

  1100 180

Tabel 4.5 Data pada head 1,2 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm)

  1

  15.8

  2

  16.0

  15.8

  14.9

  4

  16.0

  5

  16.0 1700 183

  4.1.2 Untuk pompa sentrifugal diameter 75 cm dengan jumlah pipa output 3 buah :

Tabel 4.6 Data pada head 0,8 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm)

  1

  14.9 400 168

Tabel 4.8 Data pada head 1 meter

  2

  5

  13.5 500 165

Tabel 4.10 Data pada head 1,2 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm)

  1

  12.4

  12.4

  4

  3

  12.3

  4

  12.4

  5

  12.2 400 167

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

  13.7

  13.5

  NO V (liter) F(gram) n (rpm)

  14.0

  1

  13.9

  2

  13.8

  3

  13.8

  4

  5

  3

  14.0 600 167

Tabel 4.9 Data pada head 1,1 meter

  NO V (liter) F(gram) n (rpm)

  1

  13.4

  2

  13.4

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

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

  4.2.3 Menghitung daya yang dibutuhkan poros Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya yang dibutuhkan poros

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

  4.2.5 Menghitung besar efisiensi Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.8

  4.2.6 Menghitung kecepatan spesifik Kecepatan spesifik dapat diitung dengan persamaan 2.9

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

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

  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 3 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

  15.1

  0.5

  8.5

  2.0 23.2 165.0 756.8 15.8 545.1

  0.9

  14.7

  0.4

  6.9

  2.2 31.4 168.0 698.0 15.5 533.7

  1.0

  13.9

  0.6

  10.3

  2.3 22.0 167.0 621.9 14.6 502.2

  1.1

  13.5

  0.5

  8.5

  2.4 28.6 165.0 564.2 14.2 488.4

  1.2

  12.3

  0.4

  6.9

  2.4 35.3 167.0 511.7 13.0 446.8

Tabel 4.12 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal diameter 80 cm dengan 3 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

  18.3

  1.4

  26.0

  2.4 9.2 170.0 859.7 19.2 662.6

  0.9

  17.2

  1.5

  27.4

  2.5 9.3 165.0 741.4 18.1 624.2

  1.0

  17.2

  1.6

  30.2

  2.8 9.3 160.0 664.3 18.1 624.2

  1.1

  16.3

  1.1

  20.7

  2.9 14.2 180.0 677.4 17.2 591.6

  1.2

  15.9

  1.7

  31.8

  3.1 9.8 183.0 636.8 16.7 576.4

4.3 Analisa Data Percobaan

  Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik

  4.3.1 Grafik pompa sentrifugal diameter 75 cm

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan spesifik pada pompa sentrifugal diameter 75 cm

  Pada grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan spesifik didapat bahwa untuk kecepatan spesifik yang makin tinggi, efisiensi akan turun dan akan naik setelah mencapai efisiensi minimal. Bila dibandingkan dengan pompa sentrifugal putaran tinggi,maka bentuk grafik di atas tidak sesuai dengan grafik efisiensi efektif untuk 1 tingkat pompa sentrifugal, 1 aliran aksial, dan pompa sentrifugal setengah aksial (Dietzel,1992:243)

Gambar 4.2 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 4.3 Grafik hubungan antara Q’ 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).

Gambar 4.4 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 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada pompa sentrifugal diameter 80 cm

  Dari grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi didapatkan bahwa untuk kecepatan spesifik yang makin tinggi, efisiensi akan menurun. Bentuk grafik ini tidak sesuai dengan efisiensi efektif untuk pompa 1 tingkat, 1 aliran aksial, dan pompa sentrifugal setengah aksial (Dietzel,1992:243).

Gambar 4.6 Grafik hubungan debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 80 cm

  Dari grafik hubungan antara debit dan head didapat bahwa debit akan semakin besar untuk head yang semakin rendah. Bentuk grafik di atas termasuk karakteristik pompa sentrifugal yang stabil (Dietzel, 1992:317).

Gambar 4.7 Grafik hubungan Q’ dan kecepatan pada mulut isap pada pompa sentrifugal diameter 80 cm

  Pada grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air masuk didapatkan bahwa bentuk grafik sesuai dengan harga-harga informatif untuk kecepatan pada mulut yang diijinkan (Dietzel,1992:261).

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal diameter 80 cm

  Pada grafik hubungan antara debit dan daya output didapat bahwa untuk debit yang semakin besar, maka daya yang dibutuhkan pompa sentrifugal akan semakin kecil. Bentuk grafik di atas sesuai dengan perubahan karakteristik pompa propeller (Dietzel,1992:326).

  4.3.3 Grafik gabungan pompa sentrifugal diameter 75 cm dan diameter 80 cm

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensipada variasi diameter antar pipa output

  Dari grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi terlihat bahwa untuk daerah kerja kecepatan spesifik yang sama, ternyata pompa sentrifugal diameter 75 cm memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada diameter 80 cm. Hal ini dapat disebabkan karena untuk diameter antar pipa output yang semakin kecil, debit yang dihasilkan akan semakin rendah. Pompa sentrifugal dengan diameter yang lebih besar menghasilkan torsi yang lebih besar. Daya output yang dibutuhkan semakin besar akan membuat efisiensi semakin turun.

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara debit dan head pada variasi diameter antar pipa output

  Dari grafik hubungan antara debit dan head didapatkan bahwa pompa sentrifugal dengan diameter antar pipa output yang semakin besar akan menghasilkan debit yang lebih besar untuk daerah kerja head yang sama. Gaya sentrifugal akan semakin besar untuk diameter yang semakin besar.

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air masuk pada variasi diameter antar pipa output

  Debit air masuk pada pompa sentrifugal berbanding lurus dengan kecepatan air masuk. Pompa sentrifugal dengan diameter yang lebih besar mempunyai debit air masuk yang semakin besar. Dengan persamaan kontiunuitas, untuk debit air masuk yang lebih besar akan menghasilkan debit output yang semakin besar. Besar kecepatan air masuk tidak boleh melebihi harga yang sudah ditentukan untuk menghindari terjadinya kavitasi. Dari grafik didapat bahwa kecepatan air masuk belum melebihi harga yang sudah ditentukan.

Gambar 4.12 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada variasi diameter antar pipa output

  Daya output yang dihasilkan akan semakin besar untuk debit yang semakin kecil Debit yang semakin kecil dihasilkan pada head yang semakin besar. Dengan head yang semakin besar dan debit yang semakin kecil, maka daya output akan menjadi semakin besar.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan

  Dalam penelitian ini dapat disimpulkan bahwa diameter pompa sentrifugal yang lebih kecil mempunyai unjuk kerja yang lebih baik daripada diameter pompa sentrifugal yang lebih besar. Pompa sentrifugal dengan diameter 75 cm memiliki efisiensi maksimal 35,30% dan debit maksimal 15,05 liter/menit. Daya yang dibutuhkan poros pada pompa sentrifugal berdiameter 75 cm ini 10,28 watt dengan daya yang dihasilkan pompa 2,27 watt. Sedangkan untuk pompa sentrifugal dengan diameter 80 cm memiliki efisiensi maksimal 14,22% dan debit maksimal 18,3 liter/menit. Daya yang dibutuhkan poros 30,22 watt dengan daya yang dihasilkan pompa 3,12 watt.

  5.2 Saran

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

  1. Mencari alternatif lain untuk menyambung antar pipa input dan pipa output.

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

DAFTAR PUSTAKA

  Dietzel, F. 1993. Turbin, Pompa, dan Kompresor. Cetakan ke-4, Jakarta: Erlangga. Halliday dan Resnick. 1985. Fisika jilid 1. Cetakan 2, Jakarta: Erlangga. Giles, R.V. 1986. Mekanika Fluida dan Hidraulika. Edisi 2, Jakarta: Erlangga. Prastyono, Pius Wiwit. 2008. Tugas Akhir Pompa Pipa dengan Variasi Diameter Pipa Lengan . Yogyakarta.