POMPA PIPA DENGAN VARIASI DIAMETER PIPA BAWAH

  

POMPA PIPA

DENGAN VARIASI DIAMETER PIPA BAWAH

Tugas Akhir

  Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

  Disusun oleh :

  

AGUNG PRABOWO

NIM : 045214061

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2008

  

PIPE PUMP

WITH VARIOUS DIAMETERS OF LOWER PIPE

Final Project

  Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering by

  

AGUNG PRABOWO

Student Number : 045214061

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2008

  

INTISARI

  Dalam penelitian ini yang dilakukan yaitu untuk mengetahui dan mencari efisiensi dari Pompa Pipa Dengan Variasi Diameter Pipa Bawah serta unjuk kerja dari pompa pipa. Latar belakang dari penelitian ini adalah kebutuhan manusia akan air sangat besar khususnya masyarakat Indonesia, pompa pipa merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan tersebut.

  Pompa Pipa ini dibuat dengan bahan alumunium. Dalam pengujian pompa pipa tersebut menggunakan 2 keluaran. Variasi yang digunakan untuk penelitian adalah diameter pipa bawah, putaran dan head. Pengujian ini dilakukan dengan cara memutar poros pompa dengan tiga macam variasi putaran, yaitu putaran pertama (155 – 160 rpm), putaran kedua (180 – 190 rpm) dan putaran ketiga (200

• – 210 rpm). menggunakan motor DC yang dihubungkan dengan adaptor yang memiliki tegangan 24 volt.

  Hasil penelitian ini diperoleh debit maksimum 0,1572 Liter/s pada variasi diameter pipa bawah 14mm, 0,1520 Liter/s pada variasi diameter pipa bawah 16mm dan 0,1824 Liter/s pada variasi diameter pipa bawah 21mm. Efisiensi tertinggi adalah 26,46 % pada variasi diameter pipa bawah 21mm.

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Agung Prabowo Nomor Mahasiswa : 045214061 Demi Perkembangan ilmu pengetahuan, saya meberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

  “POMPA PIPA DENGAN VARIASI DIAMETER PIPA BAWAH” 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 royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikina pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

  Dibuat di Yogyakarta. Pada Tanggal : 21 Juli 2008 Yang menyatakan.

  (Agung Prabowo) vii

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga Tugas Akhir dengan judul “ Pompa Pipa Dengan Variasi

  

Diameter Pipa Bawah “ ini dapat selesai. Tugas Akhir ini adalah sebagian syarat

  untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  Tugas Akhir ini dapat selesai karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Ir. Greg. Heliarko, S.J, S.S, B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  2. Budi Sugiharto S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

  3. Ir. YB. Lukiyanto, M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  4. Wibowo Kusbandono S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

  5. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing penulis selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

  6. Keluargaku yang memberi doa, dorongan mental dan semangat kepada penulis.

  7. Kepala Laboratorium dan Laboran Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ijin untuk menggunakan fasilitas yang telah dipergunakan dalam penelitian ini.

  8. Semua rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin, khususnya angkatan 2004.

  9. Serta semua pihak yang telah membantu atas terselesainya Tugas Akhir ini yang belum tersebut.

  Penulis menyadari dalam pembahasan dalam naskah Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, maka dari itu penulis menerima kritik dan saran yang membangun dari para pembaca.

  Semoga naskah Tugas Akhir ini berguna bagi para pembaca, khususnya mahasiswa Teknik Mesin yang akan meneruskan penelitian ini. Jika ada kesalahan dalam penulisan naskah, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya.

  Yogyakarta, 21 Juli 2008 Penulis

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

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

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

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

  

INTISARI ....................................................................................................... vi

LEMBAR PUBLIKASI ................................................................................. vii

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

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

DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xiii

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

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

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

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

  1.3. Batasan masalah ..................................................................................... 2

  1.4. Tujuan penelitian .................................................................................... 3

  1.5. Asumsi ................................................................................................... 3

  1.6. Deskripsi Alat ........................................................................................ 4

  1.6.1 Gambar dan Keterangan ................................................................... 4

  1.6.2 Cara kerja alat .................................................................................. 6

  BAB II. DASAR TEORI ............................................................................... 7

  2.1 Landasan Teori ....................................................................................... 7

  2.2 Hukum Kekekalan Massa ...................................................................... 7

  2.3 Hukum Kekekalan Momentum Angular ................................................ 8

  2.4 Persamaan Daya Pada Pompa sentrifugal .............................................. 9

  

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ................................................... 11

  3.1 Metode Pengumpulan Data ................................................................. 11

  3.2 Sarana Penelitian ................................................................................. 11

  3.3 Peralatan Penalitian ............................................................................. 11

  4.2.1. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,60 m. ..................................................................... 29

  4.4.1. Grafik dari variasi head 0,60 m. .................................................... 39

  4.4. Grafik dan Pembahasan. .......................................................................... 38

  4.3.3. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. ..................................................................... 37

  4.3.2. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. ..................................................................... 35

  4.3.1. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,60 m. ..................................................................... 34

  4.3.Data dan Perhitungan dari Variasi Ketiga ................................................. 33

  4.2.3. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,90 m. ..................................................................... 32

  4.2.2. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m. ..................................................................... 30

  4.2. Data dan Perhitungan dari Variasi Kedua ................................................ 28

  3.4 Variabel Pengujian .............................................................................. 12

  4.1.3. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. .................................................................... 27

  4.1.2. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. .................................................................... 25

  4.1.1. Data dan perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm pada dengan head 0,60 m.................................................. 18

  4.1. Data dan Perhitungan dari Variasi Pertama ........................................... 18

  BAB IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .................................... 18

  3.7 Persamaan yang digunakan ................................................................. 15

  3.6 Jalanya Penelitian ................................................................................ 14

  3.5 Analisa Data ........................................................................................ 13

  4.4.2. Grafik dari variasi head 0,75 m...................................................... 40

  4.4.3. Grafik dari variasi head 0,90 m. .................................................... 42

  4.4.4. Grafik dari variasi diameter pipa bawah. ...................................... 43

  4.4.5. Pembahasan ................................................................................... 45

  

BAB V. PENUTUP ........................................................................................ 47

  5.1. Kesimpulan .............................................................................................. 47

  5.2. Saran ......................................................................................................... 48

  

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 49

LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Pompa pipa ................................................................................. 4Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada momen pipa ........................................ 7Gambar 2.2. Gaya yang bekerja pada benda yang diputar .............................. 8Gambar 2.3. Gaya yang bekerja pada tuas poros ............................................ 10Gambar 4.1. Grafik hubungan putaran dengan debit pada head 0,60 m ................................................................................ 39Gambar 4.2. Grafik hubungan putaran dengan daya pada head 0,60 m ................................................................................ 39Gambar 4.3. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada head 0,60 m ................................................................................ 40Gambar 4.4. Grafik hubungan putaran dengan debit pada head 0,75 m ................................................................................ 40Gambar 4.5. Grafik hubungan putaran dengan daya pada head 0,75 m ................................................................................ 41Gambar 4.6. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada head 0,75 m ................................................................................ 41Gambar 4.7. Grafik hubungan putaran dengan debit pada head 0,90 m ................................................................................. 42Gambar 4.8. Grafik hubungan putaran dengan daya pada head 0,90 m ................................................................................ 42Gambar 4.9. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada head 0,90 m ................................................................................ 43Gambar 4.10. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran pertama ..................................................... 43Gambar 4.11. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran kedua ......................................................... 44Gambar 4.12. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran ketiga ........................................................ 44

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m. ...................................... 18Tabel 4.2. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m. ...................................... 20Tabel 4.3. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m. ...................................... 23Tabel 4.4. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,6 m. ....................................................................... 25Tabel 4.5. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. ...................................... 25Tabel 4.6. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 26Tabel 4.7. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. ...................................... 26Tabel 4.8. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. ..................................................................... 27Tabel 4.9. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. ...................................... 27Tabel 4.10. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 27Tabel 4.11. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 28Tabel 4.12. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. .................................................................... 28Tabel 4.13. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 29Tabel 4.14. Data pada putaran kedua (185 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 29Tabel 4.15. Data pada putaran ketiga (206 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 29Tabel 4.16. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,6 m. ...................................................................... 30Tabel 4.17. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 30Tabel 4.18. Data pada putaran kedua (185 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 31Tabel 4.19. Data pada putaran ketiga (206 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 31Tabel 4.20. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m. .................................................................... 32Tabel 4.21. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 32Tabel 4.22. Data pada putaran kedua (185 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 32Tabel 4.23. Data pada putaran ketiga (206 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,90 m. ...................................... 33Tabel 4.24. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,9 m. ...................................................................... 33Tabel 4.25. Data pada putaran pertama (155 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 34Tabel 4.26. Data pada putaran kedua (180 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 34Tabel 4.27. Data pada putaran ketiga (200 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 34Tabel 4.28. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,6 m. ...................................................................... 35Tabel 4.29. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 35Tabel 4.30. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 36Tabel 4.31. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 36Tabel 4.32. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. .................................................................... 37Tabel 4.33. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 37Tabel 4.34. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 37Tabel 4.35. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 38Tabel 4.36. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. .................................................................... 38

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi secara pesat pada zaman

  sekarang ini mendorong setiap orang untuk berpikir secara keras untuk mengembangkan ilmu pengetahuan guna mencapai kemudahan dalam memenuhi kebutuhan hidupnya. Pada zaman dahulu manusia dalam mengerjakan sesuatu dengan mengeluarkan tenaga dan waktu yang relatif banyak. Maka pada masa sekarang ini manusia dituntut untuk dapat meminimalkan tenaga dan waktu dengan memaksimalkan hasil.

  Air merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat pokok khususnya masyarakat Indonesia. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak, pengairan sawah, serta masih banyak lainnya. Karena negara kita terletak di daerah beriklim tropis, maka dari itu ketersediaan air dinegara kita sangat berlimpah. Berlimpahnya air dinegara kita merupakan salah satu keunggulan tersendiri. Akan tetapi keunggulan tersebut sampai saat ini belum dapat dioptimalkan dan akan menjadi sia-sia apabila tidak kita olah dengan sebaik- baiknya. Selama ini dalam memenuhi kebutuhan sehari – hari kita selalu mempunyai ketergantungan terhadap bangsa lain, padahal potensi yang dimiliki bangsa ini sudah cukup untuk memenuhi kebutuhannya sendiri. Kekayaan negara kita tidak hanya dari ketersediaan air yang melimpah, tetapi juga sarana untuk mengolah atau mengelola pun sudah tersedia.

  2 Adapun alat yang digunakan untuk mencukupi kebutuhan sehari-hari adalah pompa air. Jenis – jenis pompa air yang sering digunakan saat ini misalkan untuk keperluan pompa sumur yang dalam dan pompa lubang bor, pompa air untuk irigasi, pompa sumur air, pompa pembuangan air, pompa menara air, pompa air hujan. Akan tetapi pompa yang sering digunakan saat ini selain mahal juga tidak bisa dibuat sendiri. Maka dari itu dibutuhkan suatu pompa yang relatif lebih murah, mudah dan sederhana dalam pembuatan dan perawatannya. Salah satu contoh pompa yang dimaksud adalah pompa pipa setrifugal, atau bisa disebut pompa pipa saja. Dipilih pompa pipa karena pembuatannya relatif lebih mudah dan sederhana, hanya dengan satu buah pipa sebagai pipa utama dan dua buah pipa yang ukurannya lebih kecil sebagai sudu atau impeler. Selain sederhana biaya yang dikeluarkan untuk membuatnya relatif lebih murah dibandingkan dengan pompa yang lain dan bahan yang digunakan juga mudah didapat.

  1.2. Perumusan Masalah

  Bagaimana perbandingan debit (Q), daya (P) dan efisiensi ( η) yang dihasilkan oleh berbagai macam variasi diameter pipa bawah dari pompa pipa?

  1.3. Batasan masalah

  Dalam tugas akhir ini penulis melakukan penelitian tentang pompa pipa dua sudu dengan variasi diameter pipa bawah. Dalam penelitian ini hasil yang didapatkan adalah debit, daya dan efisiensi dari berbagai macam variasi diameter pipa bawah pompa pipa. Variasi diameter pipa bawah yang digunakan dalam

  3 penelitian ini adalah 14mm, 16mm dan 21mm. Sedangkan ukuran diameter pipa lengan yang digunakan adalah 7mm dengan jari – jari jarak sudu 325 mm. Bahan yang digunakan untuk pompa pipa terbuat dari alumunium.

  1.4. Tujuan penelitian

  1. Mengetahui pengaruh variasi diameter pipa bawah dengan debit yang dihasilkan pompa pipa.

  2. Mengetahui pengaruh variasi diameter pipa bawah dengan daya yang dihasilkan pompa pipa.

  3. Mengetahui pengaruh variasi diameter pipa bawah dengan efisiensi yang dihasilkan pompa pipa.

  4. Mengetahui pengaruh putaran pompa pipa dengan debit yang dihasilkan pompa pipa.

  5. Mengetahui pengaruh putaran pompa pipa dengan daya yang dihasilkan pompa pipa.

  6. Mengetahui pengaruh putaran pompa pipa dengan efisiensi yang dihasilkan pompa pipa.

  1.5. Asumsi

  Dalam penelitian ini penulis mengasumsikan: 1. Gesekan antara air dan dinding pipa bagian dalam diabaikan.

  2. Sudut dan ukuran dari pipa pada pompa pipa sama pada kedua sudunya.

  4

  3. Kecepatan putar dari poros adalah konstan.

  4. Diameter pipa yang digunakan dalam perhitungan adalah diameter dalam (D

  in ).

1.6. Deskripsi Alat

  1.6.1 Gambar dan Keterangan

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  8

  7 Gambar 1.1 Pompa Pipa

  5 Keterangan dari bagian – bagian pompa pipa:

  1. Kerangka Kerangka digunakan untuk meletakkan dudukan poros dan penampung air.

  2. Dudukan Poros Dudukan poros digunakan untuk meletakkan poros, agar pada saat berputar poros tidak goyang dan selalu pada posisinya.

  3. Penampung air Penampung air digunakan untuk menampung cipratan air yang keluar dari sudu pompa pipa pada saat berputar.

  4. Poros Poros digunakan untuk meletakkan pompa pipa dan meneruskan daya ke pompa pipa.

  5. Sudu Sudu berfungsi untuk menghasilkan gaya sentrifugal pada saat diputar.

  6. Bosh Bosh digunakan untuk menyambung pipa bawah, pipa lengan / sudu dan poros sehingga membentuk satu kesatuan pompa pipa.

  7. Pipa bawah Pipa bawah digunakan untuk menyedot air yang berada diujung bawahnya.

  6

  8. Klep Klep dipasang pada pompa pipa berfungsi sebagai pembatas agar air yang sudah ada didalam pompa pipa tidak keluar melalui lubang pada pipa bawah atau tidak turun kebawah pada saat pompa pipa tidak bekerja atau berputar.

  1.6.2 Cara kerja alat. Cara kerja dari Pompa Pipa adalah sebagai berikut :

  1. Pompa pipa dipancing dengan diisi air didalamnya sampai terisi penuh.

  2. Pompa pipa diputar, sehingga air terlempar keluar melalui sudu. Air dapat terlempar keluar karena pengaruh dari gaya sentrifugal yang dikibatkan putaan pada sudu.

  3. Air dapat mengalir naik keatas (tersedot) karena terjadi perbedaan tekanan didalam pompa pipa. Tekanan didalam lebih kecil dari pada tekanan yang berada diluar.

  4. Air didalam pompa pipa setelah sampai pada sudu, maka terlempar keluar karena pengaruh gaya sentrifugal tadi.

  5. Untuk langkah selanjutnya, berulang – ulang terus dari langkah kedua sampai langkah empat. Pompa pipa berhenti bekerja pada saat pompa pipa mencapai kecepatan putar tertentu yang rendah atau pompa pipa berhenti berputar.

BAB II DASAR TEORI

  2.1 Landasan Teori

  Gaya sentrifugal adalah gaya yang arahnya keluar dari pusat putaran. Gaya inilah yang menyebabkan air dalam pompa dapat bergerak keluar. Gaya sentrifugal ini disebabkan oleh putaran pada impeler atau sudu dari pompa pipa.

  2.2 Hukum Kekekalan Massa

  Hukum kekekalan massa menyatakan bahwa “Di alam ini jumlah total massa adalah kekal”. Maka didapatkan persamaan sebagai berikut : m in = m out + m cv m in = massa masuk (kg/s) m = massa keluar (kg/s)

  out

  m cv = akumulasi massa dalam sistem (kg/s) Untuk sistem yang tidak mengalami perubahan massa: m in = m out

  C B A Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada momen pipa.

  8 Jadi untuk sistem ini: m = m + m c _{A B}

2.3 Hukum Kekekalan Momentum Angular

  Momentum angular (L) benda yang berputar ialah hasil kali momen kelembaman dan kecepatannya angularnya.

  V P r

  

W

  o

Gambar 2.2. Gaya yang bekerja pada benda yang diputar

  Misal sebuah partikel P memiliki massa m melakukan gerak lingkar terhadap pusat o. Pada saat partikel mempunyai momentum mv, hasil kali momentum tersebut dengan jari-jari lingkaran r (yaitu jarak antara P dan o) disebut momentum angular diberi lambang L, maka:

  L = v.m.r Momentum L bergantung kepada momen kelembaman I dan kecepatan sudut ω , karena: v = I . ω , maka:

  9

2 L = ω . m . r

  ₂ Sedangkan m . r adalah momen kelembaban I maka momentum angular.

  L = I .

  ω

  Apabila tidak ada momen gaya yang bekerja pada suatu sistem susunan partikel, maka jumlah angular susunan tersebut selalu konstan. Akibat dari hukum kekelan momentum ialah bahwa semua benda yang berputar itu dipertahankan bidang rotasinya. Sebuah gasing tidak akan roboh apabila berputar cepat sekali karena tidak ada momen yang cukup untuk merubah menjadi kecepatan sudut.

2.4 Persamaan Daya Pada Pompa sentrifugal

  Pada pemanfaatan energi potensial, daya yang menggerakkan ( memutar ) pompa pipa dapat dihitung dengan persamaan : P out =

  ρ x g x H x Q Keterangan:

  P out = daya yang digunakan untuk memutar pompa pipa ( watt )

  3

  ) ρ = massa jenis air (kg/m

  2

  g = gaya grafitasi bumi (m/s ) H = head / ketinggian jatuh air (m)

3 Q = debit aliran air (m /s)

  Tinggi kenaikan pompa (H) mempunyai pengaruh terhadap besarnya ukuran pompa. Daya pemompaan adalah daya dari pompa sentrifugal yang bisa digunakan dan dipindahkan ke fluida.

  10 Untuk mendapatkan daya yang diberikan oleh poros dapat dihitung dengan persamaan :

  r tuas poros

  F

Gambar 2.3. Gaya yang bekerja pada tuas poros

  T = F x r Keterangan:

  T = Torsi yang dihasilkan akibat putaran poros (N.m) F = Gaya pada poros akibat puntiran (N) r = Jarak tuas ke poros (m)

  Sehingga daya yang diberikan poros dihitung dengan persamaan : P = T x

  in

  ω Keterangan : P in = Daya yang diberikan poros untuk menggerakkan pompa (watt) ω = kecepatan putaran poros (rpm)

  2 π n ( rps )

60 T = Torsi yang dihasilkan poros (N.m) Daya tersebut merupakan daya mekanik masukan.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  3.1 Metode Pengumpulan Data

  Metode pengumpulan data yaitu cara-cara memperoleh data. Metode yang digunakan untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung.

  Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.

  3.2 Sarana Penelitian

  Sarana yang digunakan untuk penelitian adalah pompa pipa dua lengan dengan variasi diameter pipa bawah.

  3.3 Peralatan Penelitian

  Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

  a. Adaptor Alat ini berfungsi untuk mengubah aliran listrik AC menjadi DC. Alat ini diperlukan karena motor yang dipakai adalah motor DC. Adaptor yang digunakan memiliki tegangan 24 volt.

  b. Tachometer Alat ini digunakan untuk mengukur putaran poros motor DC.

  Tachometer yang digunakan tachometer jenis digital light tachometer, yang prinsip kerjanya dengan memancarkan sinar untuk membaca

  12 sensor yang berupa pemantul cahaya (contoh alumunium foil) yang dipasang pada poros.

  c. Stopwatch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pengoperasian pompa pipa ini setelah waktu tertentu air yang keluar dihitung.

  d. Gelas Ukur Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari pompa pipa setelah jangka waktu tertentu. Gelas ukur yang dipakai maksimal dapat mengukur 2 liter.

  e. Ember Ember digunakan untuk menampung air yang akan dipompa. Air didalam ember ini juga dijaga ketinggiannya agar sama dari waktu ke waktu dengan cara diisi secara terus menerus.

3.4 Variabel Pengujian

  Adapun variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Diameter pipa bawah

  Variasi diameter pipa bawah yang diambil sebanyak tiga macam, yaitu 14mm, 16mm dan 21mm.

  13 b. Putaran

  Variasi putaran yang diambil sebanyak tiga macam, yaitu putaran pertama (155 – 160 rpm), putaran kedua (180 – 190 rpm) dan putaran ketiga (200 – 210 rpm).

  c. Tinggi jatuh air / head ( H ) Tinggi jatuh air yang diambil dalam pengujian ini sebanyak tiga kali, yaitu 0,6 m , 0,75 m dan 0,9 m. Tinggi jatuh air diambil dari puncak keluaran sampai permukaan air.

  d. Debit aliran air ( Q ) Debit aliran air yang diambil dalam pengujian ini sebanyak lima kali, posisi putaran rendah sampai putaran tertinggi pada adaptor dengan memiliki tegangan 24 volt. Debit diukur dari volume air per waktu, waktu yang dipakai dalam penelitian ini adalah 10 detik.

  volume ( V )

  Debit (Q) =

  waktu ( t )

3.5 Analisa Data

  Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Putaran poros yang dihasilkan ( n ).

  b. Volume air ( V ) dan waktu ( t ) yang digunakan untuk menghitung debit aliran air.

  c. Gaya (F) pada poros akibat putaran dan jarak lengan ke poros (r) untuk menghitung Torsi yang dihasilkan ( T ), kemudian torsi yang didapat

  14 digunakan untuk menghitung daya yang diberikan untuk memutar pompa (P in ).

  d. Tinggi jatuh air ( h ) dan hasil perhitungan debit (Q), sehingga digunakan untuk menghitung daya pemompaan ( P out ).

  e. Perhitungan daya yang diberikan poros ( P in ) dan perhitungan daya pemompaan yang dihasilkan ( P out ) untuk menghitung efisiensi pompa ( η).

3.6 Jalanya Penelitian a. Motor DC dihubungkan dengan adaptor.

  b. Pompa pipa dipasang pada poros yang terhubung ke motor DC.

  c. Letakkan ember sehingga ujung bawah pompa pipa yang terdapat klep masuk kedalam ember, kemudian isi ember dengan air sehingga klep pompa pipa terendam air.

  d. Pompa dipancing dengan cara diisikan air kedalam pipa sampai penuh.

  e. Nyalakan adaptor pada tegangan tertentu sehingga motor berputar dan kemudian putaran motor menggerakkan poros yang terhubung pada pompa pipa sehingga pompa pipa tersebut juga ikut berputar.

  f. Ukur rpm pada motor dengan tiga variasi putaran menggunakan tachometer digital.

  g. Ukur volume air yang dipompa pada setiap 10 detik dengan menggunakan gelas ukur sampai lima kali percobaan.

  15 h. Ulangi percobaan langkah a sampai g dengan berbagai variasi pipa bawah yang berbeda diameternya.

3.7 Persamaan yang digunakan

  Persamaan – persamaan yang digunkaan untuk pengolahan dan perhitungan data penelitian diatas antara lain : a. Menghitung Debit aliran air ( Q )

  Untuk menghitung debit aliran air yang dihasilkan dapat digunakan persamaan 3.1 sebagai berikut :

  V Q = ........................................................................................... (3.1) t

  Keterangan :

  3 Q = debit air ( m /s )

  3 V = volume air ( m )

  t = waktu yang diperlukan ( s )

  b. Menghitung Torsi ( T ) Untuk menghitung torsi pada poros dapat digunakan persamaan 3.2 sebagai berikut :

  T = F x r ....................................................................................... (3.2) Keterangan :

  T = torsi ( N.m ) F = gaya yang bekerja ( N ) r = jarak lengan ke poros ( m )

  16 c. Menghitung Daya yang diberikan poros ( P in )

  Untuk menghitung daya yang diberikan poros dapat digunakan persamaan 3.3 sebagai berikut : P in =

  ω x T .................................................................................... (3.3) Keterangan :

  P in = daya yang diberikan poros ( watt ) ω = kecepatan putaran ( rpm ) T = torsi ( N.m )

  d. Menghitung Daya pemompaan ( P out ) Untuk menghitung daya pemompaan dapat digunakan persamaan 3.4 sebagai berikut :

  P out = ρ x g x H x Q ...................................................................... (3.4)

  Keterangan : P out = daya pemompaan ( watt )

  3

  ) ρ = massa jenis air (kg/m

  2

  g = gaya grafitasi bumi (m/s ) H = head / ketinggian jatuh air (m atau J/N)

3 Q = debit aliran air (m /s)

  17 e. Menghitung Efisiensi pompa (

  η ) Untuk menghitung efisiensi dari pompa pipa yang dihasilkan dapat digunakan persamaan 3.5 sebagai berikut :

  η = % 100 x

  P P _{in out}

  ........................................................................... (3.5) Keterangan :

  η = efisiensi pompa ( % ) P out = daya pemompaan ( watt ) P in = daya yang diberikan poros ( watt )

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data dan Perhitungan dari Variasi Pertama

  Keterangan:

  a. Diameter pipa bawah : 14 mm / 0,014 m

  b. Jari-jari jarak sudu : 325 mm / 0,325 m

  c. Diameter pipa lengan : 7 mm / 0,007 m

  4.1.1. Data dan perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm pada dengan head 0,60 m.

Tabel 4.1. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m.

  Debit (m

  3 /s) Gaya No Head (m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram) Jarak (m) rpm

  1 0,60 1050 10 200 0,10 160 2 0,60 1000 10 200 0,10 160 3 0,60 990 10 200 0,10 160 4 0,60 990 10 200 0,10 160 5 0,60 1000 10 200 0,10 160

  Perhitungan pada variasi putaran pertama (160 rpm) : Dari data yang diperoleh pada tabel percobaan diatas, maka dapat dicari harga efisiensinya dengan perhitungan sebagai berikut :

  Keterangan : Dari lima kali pengambilan data diambil rata-rata untuk mempermudah dalam perhitungan.

  19 h = 0,6 m

  3 Vol. air = 1006 ml = 0,001006 m

  t = 10 detik F = 200 gram = 1,96 N r = 0,1 m n = 160 rpm

  2

  g = 9,81 m/s

  3

  = 1000 kg/m ρ

  ¾ Mengitung debit aliran ( Q )

  V Q = t ₃ −

  1 , 006 x

  10 =

  10

• 4

  3

  = 1,006 x 10 m /s ¾ Mengitung torsi pada poros ( T )

  T = F x r = 1,96 x 0,1 = 0,196 N.m

  ¾ Menghitung daya yang dihasilkan poros ( P

  in )

  P =

  in

  ω x T

  1 0,60 1340 10 220 0,10 190 2 0,60 1360 10 220 0,10 190 3 0,60 1350 10 220 0,10 190 4 0,60 1390 10 220 0,10 190 5 0,60 1400 10 220 0,10 190

  = ρ x g x Q x H

  3 /s) Gaya No Head (m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram) jarak (m) rpm

  Debit (m

Tabel 4.2. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m.

  = 18,02 %

  x

  = % 100 2857 , 3 5921 ,

  Pin Pout

  η = % 100 x

  ¾ Menghitung efisiensi pompa ( η )

  ) x 0,6 = 0,5921 watt

  = 1000 x 9,81 x (1,006 x 10

  out

  20 = T x

  P

  out )

  = 3,2857 watt ¾ Menghitung daya pemompaan ( P

  x x x

  2

  3

  60 160 14 ,

  = 196 ,

  2 π

  60

  n x x

• 4

  21 Perhitungan pada variasi putaran kedua (190 rpm) :

  Dari data yang diperoleh pada tabel percobaan diatas, maka dapat dicari harga efisiensinya dengan perhitungan sebagai berikut : Keterangan : Dari lima kali pengambilan data diambil rata-rata untuk mempermudah dalam perhitungan. h = 0,6 m

  3 Vol. air = 1368 ml = 0,001368 m

  t = 10 detik F = 220 gram = 2,16 N r = 0,1 m n = 190 rpm

  2

  g = 9,81 m/s

  3

  = 1000 kg/m ρ

  ¾ Mengitung debit aliran ( Q )

  V Q = t ₃ −

  1 , 368 x

  10 =

  10

• 4

  3

  = 1,368 x 10 m /s ¾ Mengitung torsi pada poros ( T )

  T = F x r = 2,16 x 0,1

  = 18,76 %

  = 4,2915 watt ¾ Menghitung daya pemompaan ( P

  x

  = % 100 4,2915 8052 ,

  Pin Pout

  η = % 100 x

  ¾ Menghitung efisiensi pompa ( η )

  ) x 0,6 = 0,8052 watt

  ρ x g x Q x H = 1000 x 9,81 x (1,368 x 10

  ) P out =

  out

  x x x

  22 = 0,216 N.m

  2

  3

  60 190 14 ,

  60 2 π = 216 ,

  T x n x x

  ω x T =

  ) P in =

  in

  ¾ Menghitung daya yang dihasilkan poros ( P

• 4

  23

Tabel 4.3. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m.

  Debit (m

  3 /s) Gaya No Head (m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram) jarak (m) rpm

  1 0,60 1580 10 290 0,10 210 2 0,60 1560 10 290 0,10 210 3 0,60 1580 10 290 0,10 210 4 0,60 1560 10 290 0,10 210 5 0,60 1580 10 290 0,10 210

  Perhitungan pada variasi putaran ketiga (210 rpm) : Dari data yang diperoleh pada tabel percobaan diatas, maka dapat dicari harga efisiensinya dengan perhitungan sebagai berikut :

  Keterangan : Dari lima kali pengambilan data diambil rata-rata untuk mempermudah dalam perhitungan. h = 0,6 m Vol. air = 1572 ml = 0,001572 m

  3

  t = 10 detik F = 290 gram = 2,84 N r = 0,1 m n = 210 rpm g = 9,81 m/s

  2

  ρ = 1000 kg/m

  

3

• 4

  in

  ρ x g x Q x H = 1000 x 9,81 x (1,572 x 10

  ) P out =

  out

  = 6,2533 watt ¾ Menghitung daya pemompaan ( P

  x x x

  2

  3

  60 210 14 ,

  60 2 π = 284 ,

  n x x

  ω x T = T x

  ) P in =

  ¾ Menghitung daya yang dihasilkan poros ( P

  T = F x r = 2,84 x 0,1 = 0,284 N.m

  /s ¾ Mengitung torsi pada poros ( T )

  3

  m

  = 1,572 x 10

  − x

  1 ³

  10 , 10 572

  =

  V

  t

  Q =

  24 ¾ Mengitung debit aliran ( Q )

• 4

  ) x 0,6 = 0,9253 watt

  25 ¾ Menghitung efisiensi pompa (

  3 /s ) Torsi ( Nm ) Pin ( watt ) Pout ( watt ) Efisiensi ( % )

  3 /s) Gaya No Head (m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram) jarak (m) rpm

  Debit (m

Tabel 4.5. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m.

  Putaran 3 (210 rpm) 0,0001572 0,2845 6,2533 0,9253 14,7966 4.1.2. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m.

  Putaran 2 (190 rpm) 0,0001368 0,2158 4,2915 0,8052 18,7626

  Putaran 1 (160 rpm) 0,0001006 0,1962 3,2857 0,5921 18,0215

  Keterangan Debit ( m

  η ) η =

Tabel 4.4. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,6 m.

  = 14,80 % Dari perhitungan diatas maka hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,6 m dapat dibuat tabel sebagai berikut:

  x

  = % 100 6,2533 9253 ,

  Pin Pout

  % 100 x

  1 0,75 650 10 200 0,10 160 2 0,75 650 10 200 0,10 160 3 0,75 630 10 200 0,10 160 4 0,75 640 10 200 0,10 160 5 0,75 620 10 200 0,10 160

  26

Tabel 4.6. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m.

  Debit (m

  3 /s) Gaya No Head (m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram) jarak (m) rpm

  1 0,75 1300 10 300 0,10 190 2 0,75 1280 10 300 0,10 190 3 0,75 1280 10 300 0,10 190 4 0,75 1270 10 300 0,10 190 5 0,75 1290 10 300 0,10 190

Tabel 4.7. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m.

  Debit (m

  3 /s) Gaya No Head (m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram) jarak (m) rpm

  1 0,75 1500 10 360 0,10 210 2 0,75 1530 10 360 0,10 210 3 0,75 1530 10 360 0,10 210 4 0,75 1500 10 360 0,10 210 5 0,75 1530 10 360 0,10 210

  Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. akan didapatkan hasil sebagai berikut:

  27

Tabel 4.8. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m.

  Keterangan Debit ( m

  3 /s )

Torsi

( Nm )

  Pin ( watt ) Pout ( watt ) Efisiensi ( % )

  Putaran 1 (160 rpm) 0,0000638 0,1962 3,2857 0,4694 14,2864

  Putaran 2 (190 rpm) 0,0001380 0,2943 5,8526 1,0153 17,3483