16 - A - Kelompok 2 - Pompa Air Sederhana [PDF]

Citation preview

POMPA AIR SEDERHANA (Laporan Fisika Terapan)



Dosen Pengampu: Wayan Suana, S.Pd., M.Si Margaretha Karolina Sagala, S.T.,M.Pd



Oleh: Kelompok 2 Anisa Apriyani Putri



(1613022037)



Arfiyan Charles Manihuruk



(1653022003)



Asia Anis Lasia



(1613022055)



Ermina Harvianita



(1613022029)



Karina Wijaya



(1613022035)



FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS LAMPUNG 2018



ii



PRAKATA



Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan Laporan ini yang alhamdulillah tepat pada waktunya yang berjudul “Pompa Air Sederhana” Laporan ini berisikan tentang informasi mengenai salah satu penerapan ilmu fisika yaitu pompa air sederhana, mengetahui konsep fisika yang digunakan pada pompa air, memahami cara kerja pompa air, bagian-bagian dari pompa air, serta mengetahui macam-macam pompa air.Diharapkan Laporan ini dapat memberikan informasi kepada kita semua. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan laporan ini. Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan laporan ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin.



Bandarlampung, 12 Desember 2018



Penyusun



ii



iii



DAFTAR ISI



halaman COVER ......................................................................................................................... i PRAKATA ................................................................................................................... ii DAFTAR ISI ............................................................................................................... iii I.



PENDAHULUAN A. Latar Belakang ........................................................................................... 4 B. Tujuan......................................................................................................... 5



II. PEMBAHASAN A. Konsep fisika yang digunakan pada pompa air sederhana ............................. 6 B. cara kerja pompa air ...................................................................................... 10 C. Bagian-bagian dari pompa air ....................................................................... 12 D. Macam-macam pompa air ............................................................................. 14 III. PROSEDUR PERCOBAAN A. Alat dan Bahan .............................................................................................. 18 B. Langkah Kerja ............................................................................................... 19 C. Desain Instrumen .......................................................................................... 20 IV. PENUTUP KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA iii



4



I. PENDAHULUAN



A. Latar Belakang



Fisika merupakan ilmu yang mempelajari tingkah laku alam dalam berbagai bentuk gejala untuk dapat memahami apa yang mengendalikan atau menentukan kelakukan tersebut. Berdasarkan hal tersebut maka belajar fisika tidak lepas dari penguasaan konsep-konsep dasar fisika melalui pemahaman. Pada dasarnya, fisika adalah ilmu dasar, seperti halnya kimia, biologi, astronomi, dan geologi. Ilmu-ilmu dasar diperlukan dalam berbagai cabang ilmu pengetahuan terapan dan teknik. Tanpa landasan ilmu dasar yang kuat, ilmu-ilmu terapan tidak dapat maju dengan pesat. Teori fisika tidak hanya cukup dibaca, sebab teori fisika tidak sekedar hafalan saja akan tetapi harus dibaca dan dipahami serta dipraktikkan, sehingga siswa mampu menjelaskan permasalahan yang ada. Banyak orang yang beranggapan bahwa Fisika hanya sekedar ilmu biasa yang hanya mempelajari ilmu alam tanpa ada penerapannya. Terutama masih banyak orang yang beranggapan bahwa Fisika hanya mempelajari rumus. Dan tak sedikit yang tidak menyadari bahwa banyak peristiwa bahkan hal-hal yang sangat dekat melibatkan ilmu Fisika. Karena dalam kehidupan sehari – hari semua aktifitas yang dilakukan tidak terlepas dari yang namanya proses fisis. Dari berjalan, makan, mengendarai motor atau mobil, memasak, dan sebagainya. Bahkan Fisika merupakan ilmu dasar yang sangat dibutuhkan oleh cabang ilmu-ilmu lain. Penerapan fisika ada pada berbagai bidang yaitu pada bidang energi, teknik, kesehatan, teknologi, transportasi, dan komunikasi. Pada laporan ini penulis membahas mengenai pompa air sederhana yang telah dibuat. Pompa air sederhana menggunakan prinsip hidrolik.Sistem hidrolik merupakan suatu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media



5



penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan. Dimana fluida penghantar ini dinaikan tekanannya oleh pompa pembangkit tekanan yang kemudian diteruskan ke silinder kerja melalui pipa-pipa saluran dan katup-katup. Gerakan translasi batang piston dari silinderkerja yang diakibatkan oleh tekanan fluida pada ruang silinder dimanfaatkan untuk gerak maju dan mundur.Adapun dasar-dasar sistem hidrolik yaitu hukum Pascal dan hukum hidrostatik.Karena pentingnya mempelajari penerapan fisika, maka dibuatlah laporan mengenai pompa air sederhana ini dengan tujuan untuk mengetahui konsep fisika yang digunakan pada pompa air, memahami cara kerja pompa air, bagian-bagian dari pompa air, serta mengetahui macam-macam pompa air.



B. Tujuan Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah : 1. Mengetahui konsep fisika yang digunakan pada pompa air. 2. Memahami cara kerja pompa air. 3. Mengetahui bagian-bagian dari pompa air. 4. Mengetahui macam-macam pompa air.



6



II. PEMBAHASAN



A. Konsep Fisika yang Digunakan pada Pompa Air



1. SistemHidrolik Kata “hidrolik” berasal dari bahasa Inggris “hydraulic” yang artinya cairan atau minyak. Prinsip kerja dari peralatan hidrolik memanfaatkan konsep tekanan, yaitu tekanan yang diberikan pada salah satu silinder akan diteruskan ke silinder yang lain sesuai dengan hukum Pascal. Sistem hidrolik merupakan suatu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan. Dimana fluida penghantar ini dinaikan tekanannya oleh pompa pembangkit tekanan yang kemudian diteruskan ke silinder kerja melalui pipa-pipa saluran dan katupkatup. Gerakan translasi batang piston dari silinderkerja yang diakibatkan oleh tekanan fluida pada ruang silinder dimanfaatkan untuk gerak maju dan mundur. Dasar- dasar Sistem Hidrolik: 1) Hukum Pascal Pascal menyatakan bahwa “Tekanan yang diberikan pada fluida dalam sebuah wadah tertutup maka tekanannya akan diteruskan sama besar dan merata kesemua arah ” Prinsip dasar sistem hidrolik berasal dari hukum pascal, dimana tekanan dalam fluida statis harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: a) Tekanan bekerja tegak lurus pada permukaan bidang. b) Tekanan disetiap titik sama untuk semua arah. c) Tekanan yang diberikan kesebagian fluida dalam tempat tertutup, merambat secara seragam ke bagian lain fluida.



7



Sebagai contoh : dua buah silinder berisi cairan yang dihubungkan dan mempunyai diameter berbeda. Apabila beban W diletakan disilinder kecil, tekanan P yang dihasilkan akan diteruskan kesilinder besar 𝑃=



𝑊 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 = 𝐴 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑠𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑒𝑟



Menurut hukum ini, pertambahan tekanan sebanding denganluas rasio penampang silinder kecil dan silinder besar. 2) Hukum Hidrostatik Hukum utama hidrostatik berbunyi: “Tekanan hidrostatik pada sembarang titik yang terletak pada bidang mendatar di dalam wadah suatu jenis zat cair sejenis dalam keadaan seimbang adalah sama. 3) Komponen beserta Fungsi & Simbol Sistem hidrolik ini didukung oleh 3 unit komponen utama, yaitu: a) Unit Tenaga, berfungsi sebagai sumber tenaga dengan liquid/ minyak hidrolik. Pada sistem ini, unit tenaga terdiri atas:Penggerak mula yang berupa motor listrik atau motor bakar, pompa hidrolik, putaran dari poros penggerak mula memutar pompa hidrolik sehingga pompa hidrolik bekerja, tangki hidrolik, berfungsi sebagai wadah atau penampang cairan hidrolik, kelengkapan (accessories) b) Unit Penggerak (Actuator) untuk mengubah tenaga fluida menjadi tenaga mekanik. Hidrolik actuator dapat dibedakan menjadi dua macam yakni:Penggerak lurus (linier Actuator) dan penggerak putar. c) Unit Pengatur, berfungsi sebagai pengatur gerak sistem hidrolik.Unit ini biasanya diwujudkan dalam bentuk katup atau valve.



2. Prinsip Bernoulli Salah satu prinsip yang ada dalam kajian ilmu Fisika adalah Prinsip yang dinamai Prinsip Bernoulli. Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan



8



pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.



Gambar 2.1 Perhitungan Bernoulli Asas Bernoulli menyatakan bahwa pada pipa mendatar, tekanan fluida paling besar adalah pada bagian yang kelajuan alirannya paling kecil. Sebaliknya, tekanan paling kecil adalah pada bagian yang kelajuan alirannya paling besar. Aplikasi Asas Bernoulli dalam Keseharian: 1) Dua Perahu Bermotor Berbenturan 2) Aliran Air Yang Keluat Dari Keran 3) Lintasan Melengkung Baseball Yang Sedang Berputar 4) Pancaran Air Pada Selang Yang Ujungnya Dipersempit Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran taktermampatkan (incompressible flow), dan fluida termampatkan (compressible flow). 1) Aliran Tak-termampatkan Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang



9



aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut: 1 𝑃 = 𝜌𝑔ℎ + 𝑃𝑣 2 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛 2 2) Aliran Termampatkan Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai berikut: 𝑣2 + 𝜃 + 𝑤 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛 2 Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah dari tekanan (p), energi kinetik per satuan volum (1/2 Pv2 ), dan energi potensial per satuan volume (ρgh) memiliki nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus. B. Cara Kerja Pompa Air Pompa air biasa digunakan oleh masyarakat untuk mengambil air bersih dari bawah sumur, dari kolam untuk selanjutnya ditampung pada sebuah wadah besar sebagai keperluan manusia baik itu untuk minum ataupun urusan rumah tangga lain. Pada prinsipnya, sebuah pompa air menyedot dan membuang air dengan menggunakan putaran impeler sehingga menimbulkan tarikan. Air yang ditarik akan terus menerus menarik air dari dasar sumur untuk dialirkan menuju pipa out, kemudian pada pipa out, impeler akan mendorong air untuk menuju kepenampungan atau pembuangan. Jadi pada dasarnya sebuah pompa air bekerja dengan cara menghisap dan mendorong air sekaligus dalam sekali kerja.



10



1) Pompa Air Sumur Dangkal



Pada gambar diatas menunjukan bahwa air akan dihisap melalui pipa hisap menuju ke bagian impeler (gambar berwarna orange pada gambar) yang sedang berputar sehingga air akan terdorong menuju ke atas menuju pipa dorong. 2) Pompa air semi jet atau jetpump



Air yang dihisap oleh pompa air semi jet ataupun jet pump itu melalui daerah tengah pada impeler dan akan dilontarkan keberbagai samping dari impeler yang kemudian menghasilkan putaran air yang nantinya putaran air tersebut akan terdorong keluar melalui titik pipa out.



11



C. Bagian-bagian Pompa Air



Pompa air pada umumnya memiliki 2 bagian penting yaitu bagian mesin listrik, dan bagian penghisap air. Berikut merupakan bagian-bagian yang terdapat pada pompa air secara umum berserta penjelasannya. 1) Bodi pompa air Bodi pompa air ini berfungsi untuk melindungi bagian dalam pompa air agar tidak terkena sentuhan langsung dari luar.



2) Penutup kipas angin Penutup kipas angin berfungsi untuk menutupi kipas dan juga agar menjaga tiupan kipas agar menuju kemesin sehingga mesin dinamo pompa air terjaga suhunya.



3) Bagain kapasitor Kapasitor pada pompa air berfungsi untuk memutus arus listrik bila bagian lilitan bantu start atau memulai.



4) Lilitan utama Lilitan utama biasa berdiameter sedikit lebih besar namun dengan jumlah lebih sidikit dibanding dengan lilitan bantu kapasitor.



12



5) Lilitan bantu Lilitan bantu berfungsi untuk arus pengejut sekaligus membantu putaran motor listrik pompa air sehingga mencapai titik kecepatan stabil dan akan diputus melalui kapasitor.



6) Bagian Rotor Rotor disini berfungsi agar gaya magnet didapatkan dan dapat memutarkan bagian impeller.



7) Bering atau laher Bering disni berfungsi sebagai penyeimbang bagian rotor agar putaran dari rotor maksimal dan stabil.



8) Output Bagain output ini berfungsi mengeluarkan air yang telah dihisap oleh impeler menuju ke penampungan.



9) Input Bagian input ini adalah bagian tempat masuk air menuju impeller.



10) Bagain tabung Tabung disini berpungsi untuk memberikan tekanan lebih pada impeler sehingga air akan lebih bertenaga.



11) Otomatis Benda satu ini berfungsi untuk memutus alus listrik bila keran pada bagian penampung ditutup dan aliran air terhenti dan disana otomatis ini bekerja memutuskan aliran listrik pada motor pompa air sehingga motor pompa air berhenti.



13



12) Impeler Bagian impeler adalah bagian yang dapat menarik dan mendorong aliran air, biasanya pada bagian Impeler memiliki gerigi pendorong.



13) Penampung air Penampung air ini berfungsi untuk memberi tekanan pada impeler juga untuk memasukan air pancingan pada impeler, karena pompa air tidak akan menghisap air sebelum terisi penuh dengan air.



14) Poros Bagian poros ini adalah bagian penghubung antara Rotor dan bagian impeler sehingga putaran rotor mengalir ke impeller.



15) Kaki pompa air Berfungsi untuk menahan pompa air.



D. Macam-macam Pompa Air



1) Centrifugal pumps (pompa sentrifugal) Sifat dari hidrolik ini adalah memindahkan energi pada daun/kipas pompa dengan dasar pembelokan/pengubah aliran (fluid dynamics). Kapasitas yang di hasilkan oleh pompa sentrifugal adalah sebanding dengan putaran, sedangkan total head (tekanan) yang di hasilkan oleh pompa sentrifugal adalah sebanding dengan pangkat dua dari kecepatan putaran.



14



2) Positive Displacement Pumps (pompa desak) Sifat dari pompa desak adalah perubahan periodik pada isi dari ruangan yang terpisah dari bagian hisap dan tekan yang dipisahkan oleh bagian dari pompa.Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa tekan adalah sebanding dengan kecepatan pergerakan atau kecepatan putaran, sedangkan total head (tekanan) yang dihasilkan oleh pompa ini tidak tergantung dari kecepatan pergerakan atau putaran. Pompa desak di bedakan atas : oscilating pumps (pompa desak gerak bolak balik), dengan rotary displecement pumps (pompa desak berputar). Contoh pompa desak gerak bolak balik : piston/plunger pumps, diaphragm pumps. Contoh pompa rotary displacement pumps : rotary pump, eccentric spiral pumps, gear pumps, vane pumps dan lain-lain. Diaphragm pumps



3) Jet pumps



Screw pumps



15



Sifat dari jets pump adalah sebagai pendorong untuk mengangkat cairan dari tempat yang sangat dalam. Perubahan tekanan dari nozzle yang disebabkan oleh aliran media yang digunakan untuk membawa cairan tersebut ke atas (prinsip ejector). Media yang digunakan dapat berupa cairan maupun gas. Pompa ini tidak mempunyai bagian yang bergerak dan konstruksinya sangat sederhana. Keefektifan dan efisiensi pompa ini sangat terbatas.



4) Air lift pumps (mammoth pumps) Cara kerja pompa ini sangat tergantung pada aksi dari campuran antara cairan dan gas (two phase flow)



5) Hidraulic pumps Pompa ini menggunakan kinetik energi dari cairan yang dipompakan pada suatu kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk lain (energi tekan).



16



6) Elevator Pump Sifat dari pompa ini mengangkat cairan ke tempat yang lebih tinggi dengan menggunakan roda timbah,archimedean screw dan peralatan sejenis.



7) Electromagnetic Pumps Cara kerja pompa ini adalah tergantung dari kerja langsung sebuah medan magnet padi edia ferromagnetic yang dialirkan, oleh karena itu penggunaan dari pompa ini sangat terbatas pada cairan metal.



17



III.



PROSEDUR PERCOBAAN



A. Alat dan Bahan



Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan instrument yaitu: No



Alat dan Bahan



Jumlah



1



Dinamo



1



buah



2



kaleng



1



buah



3



Baterai



1



buah



4



Cup plastik



1



buah



5



Selang



1



buah



6



Switch On /Off



1



buah



Gambar



18



7



Lem tembak



1



buah



9



Cutter



1 buah



10



Kabel



secukupnya



B. Langkah Kerja Adapun langkah kerja dalam membuat instrument diantaranya sebagai berikut: 1) Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan 2) Membuat baling-baling menggunakan kaleng yang telah disiapkan 3) Melubangi kerangka yang terbuat dari cup bekas minyak rambut seukuran dengan selang yang akan digunakan pada 1 sisi samping dan 1 sisi depan 4) Melubangi kembali cup yang sama sesuai dengan ukuran dinamo pada bagian 1 sisi yang lain 5) merekatkan dianamo pada cup serta sambungkan baling-baling agar dapat berputar 6) merekatkan selang pada cup menggunakan lem tembak, pastikan tidak ada celah yang bocor 7) menyiapkan kerangka bagian ke 2 yang terbuat dari kayu sebagai penyangga kerangka awal yang telah dibuat 8) merekatkan baterai pada kerangka penyangga, kemudian sambungkan kabel untuk menghubungkan baterai dengan dinamo, lalu memasang saklar untuk menyalakan dan mematikan pompa air



19



C. Desain Instrumen



Dengan melakukan langkah seperti diatas, diperoleh instrument dengan gambar atau desain seperti gambar dibawah ini :



20



IV.



PENUTUP



A. Kesimpulan 1. Konsep fisika yang digunakan pada pompa air sederhana yaitu dengan menggunakan sistem hidrolik dan prinsip bernouli. Dasar-dasar yang digunakan pada sitem hidrolik terdapat hukum pascal dan hokum hidrostatik. 2. Cara kerja pompa air pada prinsipnya sebuah pompa air menyedot dan membuang air dengan menggunakan putaran impeler sehingga menimbulkan tarikan. Air yang ditarik akan terus menerus menarik air dari dasar sumur untuk dialirkan menuju pipa out, kemudian pada pipa out, impeler akan mendorong air untuk menuju kepenampungan atau pembuangan. 3. Bagian-bagian yang terdapat pada pompa air secara umum yaitu : body pompa air, penutup kipas angin, bagian kapasitor, lilitan utama, lilitan bantu, bagian rotor, bering atau laher, output, input, bagian tabung, otomatis, impeller, penampung air, poros dan kaki pompa air 4. Macam-macam pompa air yaitu : centrifugal pumps (pompa sentrifugal), positive Displacement Pumps (pompa desak), jet pumps, air lift pumps (mammoth pumps), hidraulic pumps, elevator pump, dan electromagnetic pumps.



B. Saran



Dalam pembuatan pompa air sederhana seperti pada makalah ini, penulis menyarankan agar pembuatan baling-baling disesuaikan ukurannya dan bentuk yang tepat agar dapat



berputar dengan baik. Saat merekatkan



selang pada kerangka menggunakan lem tembak, sebaiknya perhatikan dengan baik, jangan sampai ada celah yang tersisa atau masih ada lubang yang belum tertutup, karena akan mempengaruhi kerja pompa air.



21



DAFTAR PUSTAKA



Leontin Agriethira. Hukum Bernoulli. 07 Maret 2011. Diakses dari https://agiet27.wordpress.com/category/hukum-bernoulli/. Pada 03 Desember 2018 Anonim.



06



Agustus



2012.



Persamaan



Bernoulli.



Diakses



dari



https://artikelnesia.com/2012/08/06/penjelasan-persamaan-bernoulli/. Pada 27 November 2018 Joedyn. 15 Mei 2012. Pengertian Sistem Hidrolik. Diakses http://jhoeydhyn.blogspot.com/. Pada 27 November 2018.



dari



22



LAMPIRAN



23