POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI...
Transcript of POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI...
i
POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD
DAN DIAMETER POMPA SENTRIFUGAL
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Program Studi Teknik Mesin
Oleh:
YB Dwi Krisnanto Prasojo
NIM : 065214024
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2009
ii
FOUR OUTPUT CENTRIFUGAL PUMP WITH VARIATIONS OF HEAD
AND DIAMETER
FINAL ASSIGNMENT
Presented as a meaning
for gaining engineering holder
In Mechanical Engineering study program
by
YB Dwi Krisnanto Prasojo
Student Number : 065214024
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2009
iii
SKRIPSI
POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD
DAN DIAMETER POMPA SENTRIFUGAL
Oleh:
YB Dwi Krisnanto Prasojo
NIM : 065214024
Telah disetujui oleh:
Pembimbing I
Ir. YB Lukiyanto, M.T.
iv
SKRIPSI
POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD
DAN DIAMETER POMPA SENTRIFUGAL
Disiapkan dan ditulis oleh
YB Dwi Krisnanto Prasojo
NIM : 065214024
Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji
Pada tanggal 19 Januari 2010
Dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji
Nama Lengkap Tanda tangan
Ketua Ir. Rines Alapan, M.T.
Sekretaris Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T.
Anggota Ir. Yohanes Baptista Lukiyanto, M.T.
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini, tidak
memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam
kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 21 November 2009
Penulis
YB Dwi Krisnanto Prasojo
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini,
saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta:
Nama : YB Dwi Krisnanto Prasojo
Nim : 065214024
POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD
DAN DIAMETER POMPA SENTRIFUGAL
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan
data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau
media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya
maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 21 November 2009
YB Dwi Krisnanto Prasojo
vii
ABSTRAK
Indonesia adalah negara yang kaya akan angin berkecepatan rendah. Angin
sudah dimanfaatkan oleh para petani garam untuk menggerakkan pompa torak
yang memompa air laut ke ladang garam. Dengan angin yang berkecepatan
rendah, maka dapat dibuat pompa sentrifugal kecepatan rendah. Tujuan penelitian
ini adalah untuk mengetahui : 1) hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan
efisiensi, 2) hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan debit yang
dihasillkan, 3) hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan daya yang
dihasilkan pompa sentrifugal, 4) Perbandingan karakteristik pompa sentrifugal
kecepatan rendah dengan pompa sentrifugal kecepatan tinggi,
Dalam penelitian ini dibuat pompa sentrifugal sederhana. Pompa sentrifugal
ini hanya tersusun dari pipa air yang dibentuk seperti huruf Y (ketapel). Bentuk
pipa ini diputar dengan sumbu putarnya adalah bagian pipa vertikal. Pada saat
berputar, air akan keluar dari ujung pipa bagian atas karena adanya gaya
sentrifugal. Air masuk melalui bagian bawah pipa vertikal. Variasi yang dilakukan
adalah : diameter pompa (75 cm dan 80 cm), head pompa (0,8; 0,9; 1,0; 1,1 dan
1,2 meter) dan putaran motor penggerak.
Berdasarkan data diperoleh dan perhitungan yang dilakukan, diperoleh
kesimpulan : 1) semakin kecil diameter pompa sentrifugal, maka efisiensi akan
semakin besar. 2) semakin besar diameter pompa sentrifugal, maka debit yang
dihasilkan akan semakin besar, 3) semakin besar diameter pompa sentrifugal,
maka daya yang dihasilkan akan semakin besar, 4) Pompa sentrifugal dengan
diameter 75 cm memiliki karakteristik yang sama dengan pompa sentrifugal 1
tingkat, sementara pompa sentrifugal dengan diameter 80 cm memiliki
karakteristik yang sama dengan pompa propeller, dan pompa sentrifugal termasuk
pompa sentrifugal yang stabil.
.
viii
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. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
ix
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak
kesalahan-kesalahan yang disengaja atau tidak disengaja sehingga masih jauh dari
harapan dan kesempurnaan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan
kritik yang membangun dari para dosen dan pembaca agar laporan ini berguna
bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Terima kasih.
Yogyakarta, 21 November 2009
YB Dwi Krisnanto Prasojo
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i
TITLE PAGE .................................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI ......................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................ v
PERNYATAAN PUBLIKSI ............................................................................ vi
ABSTRAK ....................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR .................................................................................... viii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xv
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 Massa………………………………………..4
2.2 Gaya Sentrifugal…………………………………………………5
2.3 Persamaan – Persamaan yang Digunakan……………………….6
2.4 Tinjauan Pustaka………………………………………………..10
BAB III METODOLOGI PENELITIAN…………………………………….11
3.1 Skema Alat……………………………………………...............11
3.2 Cara kerja alat…………………………………………….……..12
3.3 Variabel yang divariasikan……………………………...………12
xi
3.4 Peralatan Penelitian…………………………………………...12
3.5 Variabel yang diukur………………………………………….17
3.6 Analisa Data…………………………………………………..18
3.7 Jalannya Penelitian…………………………………………....18
BAB IV DATA dan PEMBAHASAN……………………………………..20
4.1 Data Penelitian………………………………………………..20
4.2 Perhitungan Data Percobaan………………………………….22
4.3 Penghitungan Analisa Data Percobaan……………………….25
BAB V KESIMPULAN…………………………………………………..36
5.1 Kesimpulan…………………………………………………...36
5.2 Saran………………………………………………………….36
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………...37
LAMPIRAN……………………………………………………………….38
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Hukum kekekalan massa pada pompa sentrifugal....................................5
Gambar 2.2 Gaya sentrifugal.........................................................................................5
Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal............................7
Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal.....................7
Gambar 3.1 Skema alat................................................................................................11
Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output...................................................................12
Gambar 3.3 Bosch dengan 4 pipa output.....................................................................13
Gambar 3.4 Motor listrik..............................................................................................14
Gambar 3.5 Tempat penampungan...............................................................................14
Gambar 3.6 Adaptor.....................................................................................................15
Gambar 3.7 Digital Light Tachometer..........................................................................16
Gambar 3.8 Gelas ukur.................................................................................................16
Gambar 3.9 Timbangan massa......................................................................................17
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan spesifik pada pompa
sentrifugal diameter 75 .............................................................................25
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan head pada pompa sentrifugal diameter
75 cm.........................................................................................................26
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Q’ dan kecepatan pada mulut isap pada pompa
sentrifugal diameter 75 cm........................................................................27
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal
diameter 75 cm..........................................................................................28
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada pompa
sentrifugal diameter 80 cm...............................................................……29
Gambar 4.6 Grafik hubungan debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 80
cm.............................................................................................................30
Gambar 4.7 Grafik hubungan Q’ dan kecepatan pada mulut isap pada pompa sentrifugal
diameter 80 cm.........................................................................................30
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal
diameter 80 cm.........................................................................................31
xiii
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada variasi
diameter antar pipa output.......................................................................32
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara debit dan head pada variasi diameter antar pipa
output.......................................................................................................33
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air masuk pada
variasi diameter antar pipa output............................................................34
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada variasi diameter
antar pipa output.......................................................................................35
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data pada head 0,8 meter………………………………………...20
Tabel 4.2 Data pada head 0,9 meter………………………………………...20
Tabel 4.3 Data pada head 1 meter…………………………………………..20
Tabel 4.4 Data pada head 1,1 meter………………………………………...21
Tabel 4.5 Data pada head 1,2 meter………………………………………...21
Tabel 4.6 Data pada head 0,8 meter………………………………………...21
Tabel 4.7 Data pada head 0,9 meter………………………………………...21
Tabel 4.8 Data pada head 1 meter…………………………………………..22
Tabel 4.9 Data pada head 1,1 meter………………………………………...22
Tabel 4.10 Data pada head 1,2 meter………………………………………...22
1
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 memompa air.
Sebagai Negara katulistiwa, Indonesia mempunyai energy yang cukup
dengan kecepatan rata-rata 3,5 – 5 m/s
Cara pemanfaatan energi angin untuk memompa air adalah dengan
menggunakan pompa pipa yang mengkonversikan energi angin yang datang
menjadi energi mekanik. Penggunaan pompa ini juga sejalan dengan target
pengurangan emisi karbondioksida di atmosfer (berdasarkan protocol
KYOTO).
Penggunaan pompa pipa 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 pipa ini
berbeda dengan kebiasaan di masyarakat. Kebiasaan dimasyarakat
diantaranya memompa air dengan menggunakan pompa listrik.
Memompa air dengan pompa pipa hanya dapat dilakukan bila
ketingian air kurang dari 2,5 meter sehingga tidak dapat digunakan untuk
memompa air sumur ketinggian 10 meter. Kelemahan lain dari pompa pipa
tersebut adalah hanya dapat dipakai pada saat kecepatan angin yang cukup
2
untuk memutar kincir angin. Pompa pipa dapat digunakan di pinggir pantai
dimana angin bertiup cukup kencang.
Pemanfaatan bahan dasar yang tersedia dipasar lokal merupakan
cara untuk menekan biaya pembuatan pompa pipa. Penyederhanaan teknik
pembuatan sampai tingkat teknologi yang dapat dikerjakan oleh industri
lokal merupakan cara mengatasi kendala teknologi pembuatan pompa pipa.
Pemanfaatan bahan dan teknologi yang terdapat dipasar dan industri lokal
akan mempengaruhi unjuk kerja pompa pipa ini.
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. 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 4 buah pipa
output, dengan diameter antar pipa output yang bervariasi. Dari sini, muncul
beberapa permasalahan dari penelitian ini, antara lain :
1. Apakah diameter antar pipa output yang lebih kecil mempunyai unjuk
kerja yang lebih baik daripada diameter antar pipa output yang lebih
besar?
3
2. Apakah karakteristik pompa sentrifugal yang digunakan dalam
penelitian ini mempunyai karakteristik yang sama dengan pompa
sentrifugal pada umumnya?
1.3 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :
1. Mengetahui hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan efisiensi
2. Mengetahui hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan debit
yang dihasilkan
3. Mengetahui hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan daya yang
dihasilkan pompa sentrifugal
4. Membandingkan karakteristik pompa sentrifugal yang digunakan dalam
penelitian ini dengan pompa sentrifugaal kecepatan tinggi
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.
4
2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk
membuat prototype pompa sentrifugal yang dapat diterima oleh
masyarakat.
3. Mengurangi ketergantungan penggunaan listrik sehingga ikut
mengurangi emisi karbondioksida di atmosfer.
5
BAB II
DASAR TEORI
Pompa sentrifugal dapat bergerak karena ada daya yang diberikan oleh
motor listrik. 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
tinggi kenaikan. Besarnya tekanan yang timbul tergantung pada besarnya
kerapatan fluida.
2.1 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.
6
Besarnya gaya tersebut, dapat dihitung dengan Hukum II Newton
untuk komponen radial :
dengan :
m = massa benda
ar = percepatan sentripetal
r = jari-jari
2.2 Persamaan – Persamaan Yang Bekerja Pada Pompa
Debit air yang dihasilkan pompa :
Dengan menggunakan metode bucket, maka didapat volume air
yang dihasilkan pompa per satuan waktu. Debit digunakan untuk
menghitung besar daya yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal. Debit air
yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.3 (Giles R.
V., 1986:79)
………...………………………………………..(2.3)
dengan :
V = volume air yang keluar (m3)
t = waktu (s)
7
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.
Keterangan gambar: 1.Motor listrik
2.Tali
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)
F
1
2
F
1
2
r
8
Daya yang dihasilkan poros
Pada poros, bekerja daya. Daya yang dihasilkan poros akan
diberikan kepada pompa sentrifugal, dan digunakan untuk menghitung
efisiensi pompa sentrifugal. Daya yang dihasilkan poros ditentukan oleh
persamaan di bawah ini. (Cengel Y.,2006:66)
..…………………………………….……..(2.5)
….……………………………………(2.6)
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
)
9
dengan :
ρ = massa jenis air (kg/m3)
g = percepatan gravitasi di atas bumi (m/s2)
H = tinggi kenaikan pada pompa (m)
Q = debit air (m3/s)
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 F.,1992:248)
dengan :
n = putaran poros (rpm)
Q = debit pompa (m3/s)
H = tinggi kenaikan pompa (m)
Menghitung besar debit air masuk
10
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.
Menghitung kecepatan air masuk
Kecepatan air masuk dihitung dengan persamaan berikut (Dietzel
F.,1992:261)
dengan :
Q’ = debit air masuk (m3/s)
A = luas penampang pipa input (m2)
2.3 Tinjauan Pustaka
Penelitian yang dilakukan untuk membandingkan dari hasil penelitian
yang dilakukan oleh Pius Wiwit Prastyono. Pompa pipa yang diteliti oleh
Pius Wiwit Prastyono mempunyai debit terbesar 0,000327 m3/s yang
tercapai pada diameter pipa output 11 mm dan head 75 cm. Pompa pipa
tersebut menghasilkan efisiensi tertinggi sebesar 28,41 % pada kondisi
diameter pipa lengan 7 mm dan head 75 cm.(Prastyono P.W.,2008)
11
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 :
Gambar 3.1. Skema Alat
Keterangan Gambar: 1. Pipa output
2. Pipa input
1
2
12
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 D0
= 8,4 mm dan memiliki diameter dalam D1 = 7 mm.
Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output
13
2. Pipa input
Digunakan sebagai pipa air masuk, memiliki diameter 1 ½ inchi.
Pipa input memiliki diameter luar D0 = 31,5 mm dan memiliki
diameter dalam D1 = 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.
14
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
15
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.
16
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.
17
6. Timbangan Massa
Timbangan yang digunakan adalah Baby Spring Scale yang
mempunyai skala 7 kg. Digunakan untuk menghitung besar gaya
yang dihasilkan pompa.
Gambar 3.9 Timbangan massa
3.5 Variabel yang Diukur
Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah :
1. Volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal
2. Massa yang bekerja pada motor listrik
3. Putaran poros
Pengukuran volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal
menggunakan metode bucket. Pengukuran massa yang bekerja pada motor
18
listrik menggunakan timbangan gaya. Pengukuran putaran poros
menggunakan tachometer.
3.6 Analisa Data
a. Menghitung debit yang dihasilkan pompa (V) dalam selang waktu tertentu
(t).
b. Menghitung gaya yang dihasilkan (F), menghitung torsi yang dihasilkan
(T), dan menghitung daya yang dihasilkan poros (Pin).
c. Menghitung debit air (Q), dan daya yang dibutuhkan pompa (Pout).
d. Menghitung efisiensi pompa (η)
e. Menghitung kecepatan spesifik (nq)
f. Menghitung debit air yang masuk ke dalam pipa input (Q’)
g. Menghitung kecepatan air yang masuk ke dalam pipa input (c0).
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. Menyeting timbangan gaya sedemikian hingga tegak lurus dengan motor
listrik.
e. Menghidupkan motor listrik
19
f. Setelah putaran motor steady stade (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 2 sampai 6 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.
20
BAB IV
DATA dan PEMBAHASAN
4.1 Data
Didapat data-data pengukuran seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.15
4.1.1 Untuk pompa sentrifugal diameter 80 cm dengan jumlah pipa
output 4 buah :
Tabel 4.1 Data pada head 0,8 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 19,8
2 20
3 19,9
4 20,2
5 20
2500 166
Tabel 4.2 Data pada head 0,9 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 19,2
2 19,6
3 19
4 19,7
5 19,8
2500 168
Tabel 4.3 Data pada head 1 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 17,9
2 18,9
3 18,55
4 18,65
5 19
2600 171
21
Tabel 4.4 Data pada head 1,1 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 18,6
2 18
3 18,35
4 18,2
5 19
2200 170
Tabel 4.5 Data pada head 1,2 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 17,3
2 17,6
3 17,4
4 17,6
5 17,6
2300 172
4.1.2 Untuk pompa sentrifugal diameter 75 cm dengan jumlah pipa
output 4 buah :
Tabel 4.6 Data pada head 0,8 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 16,9
2 16,9
3 17,2
4 17,5
5 17,1
600 160
Tabel 4.7 Data pada head 0,9 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 17
2 17,2
3 17,1
4 16,9
5 17,2
500 161
22
Tabel 4.8 Data pada head 1 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 16,5
2 16,35
3 16,45
4 16,4
5 16,55
500 162
Tabel 4.9 Data pada head 1,1 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 14,7
2 14,7
3 14,75
4 14,9
5 15
800 164
Tabel 4.10 Data pada head 1,2 meter
NO V (liter) F(gram) n (rpm)
1 13,9
2 13,8
3 13,95
4 13,7
5 13,95
700 162
4.2 Perhitungan Data Percobaan
Sebagai contoh perhitungan data, digunakan perhitungan data tabel 3.1.
4.2.1 Menghitung debit air yang dihasilkan pompa
Besarnya debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan
persamaan 2.3
23
4.2.2 Menghitung besar torsi yang dihasilkan
Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4
4.2.3 Menghitung daya yang dihasilkan poros
Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya yang dihasilkan poros
4.2.4 Menghitung daya yang dihasilkan pompa
Daya yang dibutuhkan pompa dihitung dengan persamaan 2.7
4.2.5 Menghitung besar efisiensi
Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.8
24
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
25
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 4 buah pipa output
Head Q T Pin Pout η n nq Q' C0
(m) (m3/s) (Nm) (W) (W) (%) (rpm) (rpm)
0,8 0,000285 0,58836 9,85 2,24 22,71762 160 3,20 0,0003 0,010331
0,9 0,000285 0,4903 8,26 2,51 30,40709 161 2,94 0,000299 0,010307
1 0,000274 0,4903 8,31 2,69 32,3386 162 2,68 0,000288 0,009927
1,1 0,000247 0,78448 13,47 2,66 19,77217 164 2,40 0,000259 0,008937
1,2 0,000231 0,68642 11,64 2,72 23,35456 162 2,15 0,000243 0,008364
Tabel 4.12 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal diameter 80 cm
dengan 4 buah pipa output
Head Q T Pin Pout η n nq Q' C0
(m) (m3/s) (Nm) (W) (W) (%) (rpm) (rpm)
0,8 0,000333 2,4515 42,59 2,61 6,133067 166 3,58 0,00035 0,012057
0,9 0,000324 2,4515 43,11 2,86 6,640127 168 3,27 0,000341 0,011743
1 0,00031 2,54956 45,63 3,04 6,661681 171 3,01 0,000326 0,011224
1,1 0,000307 2,15732 38,39 3,31 8,63151 170 2,77 0,000323 0,011122
1,2 0,000292 2,25538 40,60 3,43 8,452854 172 2,56 0,000306 0,01056
4.3 Analisa Data Percobaan
Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik
26
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 bertambah besar dan akan turun setelah mencapai efisiensi
maksimum. Bila dibandingkan dengan pompa sentrifugal putaran
tinggi,maka bentuk grafik di atas sesuai dengan grafik efisiensi efektif
untuk 1 tingkat pompa sentrifugal, 1 aliran aksial, dan pompa
sentrifugal setengah aksial (Dietzel,1992:243)
27
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)
28
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
29
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 aksial (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)
30
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
31
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
32
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi
pada variasi diameter pompa sentrifugal
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 pompa sentrifugal 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.
33
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara debit dan head pada variasi
diameter pompa sentrifugal
Dari grafik hubungan antara debit dan head didapatkan bahwa
pompa sentrifugal dengan diameter pompa sentrifugal 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.
34
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan
air masuk pada variasi diameter pompa sentrifugal
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.
35
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada
variasi diameter pompa sentrifugal
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.
36
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah :
1. Semakin kecil diameter pompa sentrifugal, maka efisiensi pompa
sentrifugal akan semakin tinggi.
2. Semakin besar diameter pompa sentrifugal, maka debit yang dihasilkan
akan semakin besar.
3. Semakin besar diameter pompa sentrifugal, maka daya output yang
dihasilkan akan semakin besar.
4. Karakteristik pompa sentrifugal dalam penelitian ini :
Pompa sentrifugal dengan diameter 75 cm memiliki karakteristik
yang sesuai dengan pompa sentrifugal 1 tingkat.
Pompa sentrifugal dengan diameter 80 cm memiliki karakteristik
yang sama dengan pompa propeller.
Pompa sentrifugal pada penelitian ini termasuk pompa sentrifugal
yang stabil.
5.2 Saran
Berdasarkan dari analisa data dan kesimpulan, saran yang dapat diajukan
adalah sebagai berikut:
1. Mencari alternatif lain dalam hal menyambung antara pipa input dan pipa
output
37
2. Membuat tempat penampungan air yang lebih baik untuk meminimalisir
rugi-rugi yang terjadi akibat air terbuang dari tempat penampungan air.
3. Melakukan perancangan dan perhitungan ukuran-ukuran pompa
sentrifugal sebelum membuat pompa sentrifugal.
37
DAFTAR PUSTAKA
Halliday.,R. 1985. Fisika Jilid I. New York: McGraw-Hill.
Giles. R.V. 1986. Mekanika Fluida dan Hidraulika. Jakartaa: PT. Erlangga
Cengel, Y.A./Boles.M.A. 2006. Thermodinamics:An Engineering Approach. New
York: McGraw-Hill.
Dietzel, F.D. 1992. Turbin, Pompa dan Kompresor, terjemahan Ir.Dakso Sriyono.
Jakarta: PT. Erlangga.
Prastyono, P.W. 2008 Pompa Pipa, Skripsi, Universitas Sanata Dharma.