Karakteristik Pompa [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Mesin adalah suatu sistem baik sederhana maupun kompleks



yang



digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia. Banyak sekali mesin yang telah dipakai dalam berbagai aspek kehidupan manusia seperti industri, kantor, bahkan dalam kehidupan sehari-hari, salah satunya adalah pompa.



Pompa adalah alat yang digunakan untuk menaikkan/memindahkan fluida cair (liquid) dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah. Dalam kehidupan sehari-hari, pompa digunakan hanya untuk memindahkan fluida, sedangkan dalam industri, penggunaan pompa lebih kompleks, seperti menaikkan tekanan, menambah laju aliran hingga mengontrol jenis aliran.



Seperti halnya mesin yang lain, pompa juga mempunyai karakteristik tersendiri. Dengan mempelajari dan mengetahui karakteristik pompa, engineer dapat merancang pompa agar berada pada kondisi maksimalnya. Oleh karena itu pengetahuan tentang karakteristik pompa sangatlah penting.



1.2



Tujuan 1. Mendapatkan grafik karakteristik pompa 2. Mengetahui hubungan antara karakteristik dan instalasi pompa 3. Menentukan titik operasi pompa



1.3



Manfaat 1. Dapat mengetahui karakteristik pompa 2. Mengetahui performa, head, debit dan umur pemakaian pompa 3. Mengetahui masalah pada instalasi pompa



1.4



Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN. Memuat latar belakang, tujuan, manfaat dan



juga sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Berisi teori umum mengenai pompa, teori khusu mengenai karakteristik pompa dan juga teori khusu alat ukur. BAB III METODOLOGI PERCOBAAN. Berisi prosedur praktikum, alat dan bahan yang digunakan, serta asumsi-asumsi. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Berisi hasil dari percobaan dan pembahasannya. BAB V PENUTUP. Berisi kesimpulan dan saran dari percobaan yang dilakukan. Daftar Pustaka. Memuat daftar referensi dalam membuat tulisan.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1



Teori Umum



2.1.1 Pompa Pompa adalah suatu alat pengangkut untuk memindahkan zat cair dari suatu tempat ke tempat lain dengan memberikan gaya tekan terhadap zat yang akan dipindahkan,seperti misalnya pemindahan crude oil dari tanki penampungan bahan baku yang akan dialirkan ke kolom Destilasi. Pada dasarnya gaya tekan yang diberikan untuk mengatasi friksi yang timbul karena mengalirnya cairan di dalam pipa saluran karena beda evevasi (ketinggian) dan adanya tekanan yang harus dilawan.



Gambar 2.1. Pompa mengalirkan air ke tempat yang lebih tinggi



Perpindahan zat cair dapat terjadi menurut arah horizontal maupun vertical, seperti zat cair yang berpindah secara mendatar akan mendapatkan hambatan berupa gesekan dan turbulensi, sedangkan zat. Pada zat cair dengan perpindahan ke arah vertical, hambatan yang timbul terdiri dari hambatanhambatan yang diakibatkan dengan adanya perbedaan tinggi antara permukaan isap (suction) dan permukaan tekan (discharge).



2.1.2 Klasifikasi Pompa Pompa dibagi berdasarkan head atau berdasarkan debit. Klasifikasi pompa dapat dilihat pada Gambar 2.2. Pumps



Positive Displacement



Rotary



Non Positive Displacement



Reciprocating



Gear



Piston



Vane



diaphragm mmm



Centrifugal



Special Effect



Screw



Sobe



Gambar 2.2. Klasifikasi pompa Positive displacement pump bekerja dengan cara memberikan gaya tertentu, berupa energi kinetik pada volume fluida yang tetap dari inlet sampai outlet. Non positive displacement pump adalah pompa yang beroperasi dengan menghasilkan kecepatan fluida tinggi. Jenis pompa ini memiliki efisiensi yang rendah. 2.1.3 Macam-macam Pompa 2.1.3.1 Pompa Dinamik (Non Positive Displacement Pump) Dynamic pump atau pompa dinamik terbagi menjadi beberapa macam yaitu pompa sentrifugal, pompa aksial, dan pompa spesial-efek (special-effect pump). Pompa-pompa ini beroperasi dengan menghasilkan kecepatan fluida tinggi



dan mengkonversi kecepatan menjadi tekanan melalui perubahan penampang aliran fluida. Jenis pompa ini biasanya juga memiliki efisiensi yang lebih rendah daripada tipe positive displacement pump, tetapi memiliki biaya yang lebih rendah untuk perawatannya. Pompa dinamik juga bisa beroperasi pada kecepatan yang tinggi dan debit aliran yang juga tinggi. 1. Pompa Sentrifugal Sebuah pompa sentrifugal tersusun atas sebuah impeler dan saluran inlet di tengah-tengahnya. Dengan desain ini maka pada saat impeler berputar, fluida mengalir menuju casing di sekitar impeler sebagai akibat dari gaya sentrifugal. Casing ini berfungsi untuk menurunkan kecepatan aliran fluida sementara kecepatan putar impeler tetap tinggi. Kecepatan fluida dikonversikan menjadi tekanan oleh casing sehingga fluida dapat menuju titik outletnya. Beberapa keuntungan dari penggunaan pompa sentrifugal yakni aliran yang halus (smooth) di dalam pompa dan tekanan yang seragam pada discharge pompa, biaya rendah, serta dapat bekerja pada kecepatan yang tinggi sehingga pada aplikasi selanjutnya dapat dikoneksikan langung dengan turbin uap dan motor elektrik. Penggunaan pompa sentrifugal di dunia mencapai angka 80% karena penggunaannya yang cocok untuk mengatasi jumlah fluida yang besar daripada pompa positivedisplacement.



Gambar 2.3. Pompa Sentrifugal



2. Pompa Aksial Pompa aksial juga disebut dengan pompa propeler. Pompa ini menghasilkan sebagian besar tekanan dari propeler dan gaya lifting dari sudu terhadap fluida. Pompa ini banyak digunakan di sistem drainase dan irigasi. Pompa aksial vertikal single-stage lebih umum digunakan, akan tetapi kadang pompa aksial two-stage (dua stage) lebih ekonomis penerapannya. Pompa aksial horisontal digunakan untuk debit aliran fluida yang besar dengan tekanan yang kecil dan biasanya melibatkan efek sifon dalam alirannya.



Gambar 2.4. Pompa Aksial 3. Special Effect Pump Pompa jenis ini digunakan pada industri dengan kondisi tertentu. Yang termasuk ke dalam pompa jenis ini yaitu jet (eductor), gas lift, hydraulic ram, dan electromagnetic. Pompa jet-eductor (injector) adalah sebuah alat yang menggunakan efek venturi dari nozzle konvergen-divergen untuk mengkonversi energi tekanan dari fluida bergerak menjadi energi gerak sehingga menciptakan area bertekanan rendah, dan dapat menghisap fluida di sisi suction.



Gambar 2.5. Pompa Injektor



Gas Lift Pump adalah sebuah cara untuk mengangkat fluida di dalam sebuah kolom dengan jalan menginjeksikan suatu gas tertentu yang menyebabkan turunnya berat hidrostatik dari fluida tersebut sehingga reservoir dapat mengangkatnya ke permukaan. Pompa hydraulic ram adalah pompa air siklik dengan menggunakan tenaga hidro (hydropower).



Gambar 2.6. Pompa hidram Dan pompa elektromagnetik adalah pompa yang menggerakkan fluida logam dengan jalan menggunakan gaya elektromagnetik.



Gambar 2.7. Pompa elektromagnetik



2.1.3.2



Pompa Positive Displacement



Pompa positive displacement bekerja dengan cara memberikan gaya tertentu pada volume fluida tetap dari sisi inlet menuju titik outlet pompa. Kelebihan dari penggunaan pompa jenis ini adalah dapat menghasilkan power density (gaya per satuan berat) yang lebih besar. Dan juga memberikan perpindahan fluida yang tetap/stabil di setiap putarannya. Pompa positive displacement memiliki tipe yang lebih bervariasi daripada pompa dinamik. Secara general pompa positive displacement dibagi kedalam dua kelompok besar, yakni pompa jenis rotari dan jenis reciprocating. 1.



Tipe Rotary Pompa positive displacement tipe rotari ini memindahkan fluida kerja



melalui mekanisme rotari dengan jalan menimbulkan efek vakum sehingga dapat menghisap fluida kerja dari sisi inlet, dan memindahkannya ke sisi outlet. Jika ada udara yang terperangkap di dalam pompa rotari, secara natural pompa ini akan mengeluarkan udara tersebut, sehingga mengurangi kebutuhan untuk mengeluarkan udara yang terperangkap di dalam pompa secara manual. Berikut adalah macam-macam pompa positive displacement tipe rotari : a.



Pompa Roda Gigi Internal (Internal Gear Pump) Pompa ini menggunakan dua roda gigi sebagai penggerak fluida kerja di



dalam casing pompa. Satu roda gigi menjadi penggerak dan yang lainnya menjadi yang digerakkan. Roda gigi penggerak berada di dalam roda gigi yang digerakkan. Untuk lebih jelasnya silahkan perhatikan gambar berikut.



Gambar 2.8. Pompa roda gigi internal



Dan berikut adalah proses dimana fluida kerja dipompa oleh pompa roda gigi internal ini.



Gambar 2.9. Prinsip kerja pompa roda gigi internal Terlihat bahwa fluida kerja masuk melalui inlet pompa menuju sela-sela roda gigi luar yang diputar oleh roda gigi dalam. Fluida tersebut bergerak menuju sisi outlet akibat dorongan dari roda gigi luar. Selanjutnya roda gigi dalam masuk ke sela-sela roda gigi luar sehingga mendorong fluida kerja untuk keluar ke sisi outlet pompa. b.



Pompa Roda Gigi Eksternal (External Gear Pump) Sama dengan pompa roda gigi internal, pompa roda gigi eksternal ini juga



menggunakan dua roda gigi sebagai komponen utamanya. Yang membedakan adalah kedua roda gigi berada pada posisi yang sejajar, dan roda gigi penggerak tidak berada di dalam roda gigi yang digerakkan.



Gambar 2.10. Pompa roda gigi eksternal



c.



Pompa Screw (Ulir) Pompa ulir pertama kali dikembangkan oleh Archimedes, ia menggunakan



satu buah ulir untuk memindahkan air dari tempat yang rendah ke sawah-sawah untuk keperluan irigasi. Oleh karena hal inilah pompa ulir dengan satu ulir disebut juga Pompa Ulir Archimedes.



Gambar 2.11. Pompa Ulir Desain pompa ulir telah berkembang menjadi beberapa tipe seperti twinrotor, triple-rotor, dan 5-rotor. Perbedaan ketiganya ada pada jumlah rotor ulirnya. Berikut adalah video pompa ulir dengan twin-rotor. Prinsip kerja pompa ulir dengan multi-rotor adalah fluida kerja yang masuk melalui sisi inlet pompa dipindahkan oleh rotor ulir melalui sela-sela ulir sisi luar. Saat sampai di sisi outlet, fluida akan terdorong keluar dari pompa. d.



Progressive Cavity Pump Pompa jenis ini adalah pengembangan dari pompa jenis ulir. Prinsip



kerjanya pertama kali dikenalkan oleh Rene Moineau pada tahun 1930-an. Pompa ini terdiri atas sebuah rotor yang berbentuk spiral, serta stator yang juga berbentuk spiral namun didesain memiliki jarak pitch spiral yang 2 kali lebih besar dari pitch rotor. Rotor pompa progressive cavity terhubung dengan shaft yang digerakkan oleh motor listrik. Diantara shaft dengan rotor dihubungkan oleh flexible coupling yang apabila shaft berputar, kopling ini bergerak mengikuti gerakan rotor dan shaft.



Gambar 2.12. Progressive cavity pump Pompa progressive cavity dapat digunakan pada berbagai macam jenis fluida kerja, dari fluida encer sampai dengan fluida berviskositas tinggi. Namun pompa ini tidak cocok dengan partikel-partikel solid. Untuk operasionalnya, pompa ini perlu dilakukan proses pengisian awal (priming) serta pembuangan udara yang terperangkap (venting) di dalamnya sebelum beroperasi. Hal ini bertujuan untuk memperpanjang umur pompa. e.



Rotary Lobe Pump dan Rotary Piston Pump Pompa rotary lobe mirip dengan pompa roda gigi, hanya saja



menggunakan semacam rotor berbentuk cuping (lobe). Terdapat dua rotor cuping di dalam casing pompa, yang keduanya digerakkan oleh sumber penggerak dan diatur sedemikian rupa oleh roda gigi yang berada di luar bodi pompa sehingga kedua rotor berputar seirama. Putaran dari rotor ini menimbulkan ruang kosong sehingga fluida dapat masuk ke dalamnya dan ikut berpindah ke sisi outlet. Pada sisi outlet kedua cuping rotor bertemu sehingga menutup rongga yang ada dan mendorong fluida kerja keluar melalui outlet pompa.



Gambar 2.13. Rotary lobe pump



Pompa rotary piston adalah pengembangan dari pompa rotary lobe. Rotor pompa rotary piston didesain sedemikian rupa sehingga volume rongga pompa menjadi lebih luas. Selain itu pada sisi outlet pompa, rotor pompa tidak lagi “menghimpit” fluida kerja agar keluar seperti pada pompa rotary lobe, namun bentuk rotor pompa rotary piston akan mendorong fluida agar keluar ke sisi outlet pompa.



Gambar 2.14. Rotary piston pump f.



Vane Pump Dalam Bahasa Indonesia vane pump berarti pompa baling-baling. Pompa



rotari ini menggunakan silinder di bagian rotor, pangkal silinder terpasang pegas yang terhubung dengan rotor pompa. Sumbu rotor tidak segaris dengan sumbu casing pompa, sehingga saat rotor berputar, silinder rotor akan mengikuti bentuk casing dan mendorong fluida kerja untuk menuju outlet pompa.



Gambar 2.15. Vane Pump



g.



Pompa Peristaltik Pompa tipe rotari yang terakhir adalah pompa peristaltik. Pompa jenis ini



menggunakan prinsip kerja yang mirip dengan gerakan peristaltik pada kerongkongan. Pompa ini menggunakan semacam selang elastis sebagai saluran fluida kerja. Selang tersebut ditekan oleh rotor dengan ujung berupa roller sehingga membentuk gerakan dorongan.



Gambar 2.16. Pompa peristaltik Pompa peristaltik awalnya banyak digunakan pada laboratoriumlaboratorium saja, namun seiring dengan pengembangan teknologi karet, saat ini pompa peristaltik dapat digunakan untuk memompa bahan-bahan yang lebih “berat” termasuk bahan-bahan solid. 2.



Tipe Reciprocating Pompa resiprocating menggunakan piston yang bergerak maju-mundur



sebagai komponen kerjanya, serta mengarahkan aliran fluida kerja ke hanya satu arah dengan bantuan check valve. Pompa positive displacement ini memiliki rongga kerja yang meluas pada saat menghisap fluida, dan akan mendorongnya dengan mempersempit rongga kerja tersebut. Dengan bantuan check valve untuk mengatur arah aliran fluida, maka akan terjadi proses pemompaan yang harmonis. Pompa resiprocating terdiri atas beberapa macam, yaitu : a.



Pompa piston Pompa ini menggunakan piston untuk menghisap dan mendorong fluida



kerja. Jumlah dari piston tergantung dari desain pabrikan yang menyesuaikan pula dengan kebutuhan sistem. Semakin sedikit jumlah piston pada pompa piston, maka



akan semakin tidak stabil pula besar debit aliran air yang keluar dari pompa ini. Untuk mendapatkan aliran fluida yang stabil dapat dipergunakan pressure relief valve atau pompa dengan piston lebih banyak.



Gambar 2.17. Pompa Piston b.



Plunger pump Pompa jenis ini mirip dengan pompa piston. Yang membedakan adalah



pompa ini tidak menggunakan piston, bagian pompa yang mendorong fluida tidak secara penuh memenuhi ruangan silinder. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar perbedaan antara pompa piston dengan pompa plunger berikut ini.



Gambar 2.18. Perbedaan piston pum dan plunger pump



c.



Pompa Diafragma Pompa ini juga mirip dengan pompa piston namun komponen pompa yang



melakukan gerakan maju-mundur adalah diafragma yang terhubung dengan engkol penggerak. Diafragma akan bergerak maju dan mundur untuk menciptakan perubahan rongga ruang di dalam pompa. Dengan bantuan check valve maka aliran fluida kerja dapat terjadi.



Gambar 2.19. Pompa Diafragma Pompa diafragma umumnya beroperasi pada tekanan yang lebih rendah daripada pompa piston maupun pompa plunger. Namun, karena desainnya yang unik, pompa diafragma dapat terus beroperasi sekalipun suatu saat tidak ada fluida yang mengalir di dalamnya. Dan secara otomatis apabila fluida kerja tersedia lagi, pompa ini dapat secara alami melakukan pengisian fluida (priming) dan pengeluaran udara (venting). d.



Swashplate Pump Jenis pompa yang terakhir akan kita bahas adalah pompa swashplate.



Pompa ini merupakan pengembangan dari pompa piston. Beberapa piston disusun secara sejajar dengan ujung yang satu terhubung dengan plate tegak, sedangkan ujung yang lain terhubung dengan plate miring. Saat poros pompa berputar pistonpiston yang terusun sejajar tadi ikut berputar sehingga menghasilkan gerakan majumundur.



Gambar 2.20. Swash plate pump 2.1.4 Karakteristik Pompa Berdasarkan Head Setiap pompa yang dibuat oleh produsen memiliki karakteristik yang berbeda-beda sesuai dengan fungsi dan desain pembuatannya. Hal ini dipengaruhi oleh ukuran besar dan desain pompa, ukuran dari diameter impeler, serta besar putaran operasionalnya. Karakteristik sebuah pompa ditunjukkan melalui sebuah kurva Head vs. Debit pompa.



Gambar 2.21. Kurva head vs flow rate pompa Kurva karakteristik pompa di atas juga biasa dikenal di dunia engineering dan industri sebagai Kurva Performa Pompa. Jika pada sebuah pompa tertentu dijaga konstan putaran porosnya, maka kita dapat menggeser kurva performansinya dengan cara memvariasikan besar diameter impellernya.



Gambar 2.22. Head vs capacity pompa dengan diameter impeller bervariasi Begitu pula jika kita menjaga diameter impeller pompa pada kondisi konstan, lalu kita memvariasikan besar putaran porosnya, maka kita juga dapat menggeser kurva performansi pompa ke kanan maupun ke kiri.



Gambar 2.23 head vs capacity dengan putaran poros bervariasi Pemvariasian kondisi pompa di atas memang tampak kurang lazim. Namun di dunia industri hal tersebut menjadi hal yang lumrah. Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap misalnya, pompa utama yang mensupply air menuju boiler



harus dapat memvariasikan besar debit air yang dikeluarkan sesuai dengan kebutuhan uap air yang akan diproduksi boiler. Perubahan beban listrik maka kebutuhan uap airnya juga berbeda-beda. Pemvariasian putaran pompa menjadi solusi yang masuk akal untuk digunakan pada industri ini. 2.1.5 Klasifikasi Pompa Sentrifugal Menurut Jumlah Tingkatnya 1. Pompa Satu Tingkat Pompa ini hanya mempunyai satu impeler. Head total yang ditimbulkan hanya berasal dari satu impeler, jadi relatif rendah, namun konstruksinya relatif sederhana.



Gambar 2.24. Pompa sentrifugal satu tingkat 2. Pompa Bertingkat Banyak Pompa ini menggunakan beberapa impeler yang dipasang secara berderet (seri) pada satu poros. Zat cair yang keluar dari impeler pertama dimasukkan ke impeler berikutnya dan seterusnya hingga impeler terakhir. Head total pompa ini merupakan jumlahan dari head yang ditimbulkan oleh masing‐masing impeler sehingga relatif tinggi.



Gambar 2.25. Pompa sentrifugal bertingkat banyak



2.1.6 Bagian-bagian Pompa Sentrifugal



Gambar 2.26. Bagian-bagian pompa sentrifugal Keterangan: A. Stuffing Box: Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing. B. Packing: Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon. C. Shaft: Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya. D. Shaft Steeve: Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever. E. Vane: Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller. F. Casing: Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage). G. Eye of Impeller: Bagian sisi masuk pada arah isap impeller. H. Impeller: Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.



I. Casing Wear Ring: Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller. J. Bearing: Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil. K. Discharge Nozzle: Berfungsi untuk menambah kecepatan aliran keluar pompa 2.1.7 Head Pompa Head pompa adalah sebuah satuan linier vertikal untuk menunjukkan ketinggian maksimum sebuah pompa spesifik saat memompa fluida menuju outletnya. Umumnya yang menjadi pertanyaan kita di awal mempelajari pompa adalah “Mengapa satuan yang digunakan adalah meter (SI) atau feet (CGS), dan bukan satuan tekanan?” Jawabannya sangat sederhana, sebuah pompa dengan spesifikasi tertentu akan menghasilkan “meter ketinggian (head)” yang sama sekalipun memompa berbeda-beda fluida dengan massa jenis yang berbeda-beda pula. Di sisi lain, ia akan menghasilkan tekanan yang berbeda antara fluida-fluida tersebut sesuai dengan massa jenisnya.



Gambar 2.27. Tekanan keluaran pompa pada dua fluida yang berbeda Jika ada dua pompa yang identik memompa dua fluida yang berbeda massa jenisnya, pembacaan tekanan di sisi keluaran pompa akan berbeda sekalipun di titik ketinggian yang sama. Oleh karena itulah digunakan satuan “meter ketinggian” untuk merepresentasi besar head pompa.



2.2



Teori Khusus



2.2.1 Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal bekerja berdasarkan prinsip gaya sentrifugal yaitu bahwa benda yang bergerak secara melengkung akan mengalami gaya yang arahnya keluar dari titik pusat lintasan yang melengkung tersebut. Besarnya gaya sentrifugal yang timbul tergantung dari masa benda, kecepatan gerak benda, dan jari-jari lengkung lintasannya. Impeller adalah semacam piringan berongga dengan sudu-sudu melengkung di dalamnya dan dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor listrik, mesin uap atau turbin uap. Pada bagian samping dari impeller dekat dengan poros, dihubungkan dengan saluran isap, dan cairan (air, minyak, dll) masuk ke dalam impeller yang berputar melalui saluran tersebut. Dan karena gerakan berputar dari impeller maka cairan yang terdapat pada bagian tersebut ikut berputar akibat gaya sentrifugal yang terjadi, air didesak keluar menjauhi pusat, dan masuk dalam ruangan antara keliling impeller bagian luar dan rumah pompa, dan menuju ke saluran keluar. Cairan dipaksa menuju sebuah impeler oleh tekanan atmosfir, atau dalam hal ini jet pump oleh tekanan buatan. Baling-baling impeler meneruskan energi kinetik ke cairan, sehingga menyebabkan cairan berputar. Cairan meninggalkan impeler pada kecepatan tinggi. Impeler dikelilingi oleh volute casing atau dalam hal pompa turbin digunakan cincin diffuser stasioner. Volute atau cincin diffuser stasioner mengubah energi kinetik menjadi energi tekanan.



Gambar 2.28. Pompa Sentrifugal



2.2.2 Head Losses pada Pipa Kerugian tinggi-tekan terdiri atas kerugian tinggi-tekan mayor dan minor, atau head losses mayor dan head losses minor. Head losses mayor disebabkan karena kerugian gesek di dalam pipa-pipa, dan head losses minor disebabkan karena kerugian di dalam belokan-belokan, reduser, katup-katup, dan sebagainya. 1. Head Losses Mayor Untuk menghitung kerugian gesek antara dinding pipa dengan aliran fluida tanpa adanya perubahan luas penampang di dalam pipa dapat dipakai rumus Darcy yang secara matematis ditulis sebagai berikut: ℎ𝑓 = 𝑓 ∙



𝐿𝑣 2 𝐷2𝑔



dengan: hf = head loss mayor (m) f



= koefisien gesekan



L = panjang pipa (m) D = diameter dalam pipa (m) v = kecepatan aliran dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2) 2. Head Losses Minor Secara umum head losses minor dinyatakan secara umum dengan rumus: 𝑣2 ℎ=𝐾 2𝑔 dengan: h = head loss minor K = koefisien resistansi valve atau fitting berdasarkan bentuk dan ukuran v = kecepatan rata-rata aliran dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2)



2.2.3 V-Notch Weir Adalah alat untuk mengukur debit aliran air dengan memanfaatkan naiknya permukaan air akibat bertambahnya debit aliran. Secara sederhana digambarkan sebagai sebuah cek dan dengan alur yang berbentuk V. jika debit aliran bertambah, maka tinggi permukaan air dalam satuan V juga bertambah. Tinggi permukaan air dijadikan parameter untuk menghitung debit.



Gambar 2.29. V-notch weir Debit yang melewati V-notch dirumuskan dengan: 𝑄=𝐾∙



8 𝜃 5 ∙ √2𝑔 ∙ 𝑡𝑎𝑛 ∙ 𝐻 2 15 2



Dengan: Q = debit (m3/s) K = Konstanta g = percepatan gravitasi, 9.8 m/s2 𝜃 = sudut takik H = ketinggian



Dalam mendesain v-notch, perbandingan antara h dan p sangat perlu diperhatikan. Adapun ketentuan-ketentuannya dapat dilihat pada Tabel 2.1.



Tabel 2.1 Tabel v-notch Partially contracted



Fully contracted



hi/p  1,2



hi/p  0,4



hi/B  0,4



hi/B  0,2



0,05 m < hi  0,6 m



0,05 < hi  0,38 m



p  0,01 m



p  0,045 m



B1  0,06 m



B1  0,09 m



BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1



Diagram Alir Mulai



Studi Literatur



Studi Lapangan



Pengujian



Pengambilan Data



Hasil dan Pembahasan



Kesimpulan



Selesai



Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan



3.2



Skema Alat Uji Alat uji diilustrasikan seperti pada Gambar 3.2.



Gambar 3.2 Skema alat uji



3.3



Bagian-bagian Alat Uji Alat yang digunakan dalam percobaan karakteristik pompa dan instalasi



dapat dilihat pada Gambar 3.2 8



9



7



6



5 4



10



3 2



11



1



Gambar 3.3. Skema alat pengujian karakteristik pompa dan instalasi



Keterangan: 1. Bak penampung air: untuk menampung air dari v-notch 2. Pompa 3: Pompa ke 3 yang akan diuji karateristiknya 3. Pompa 2: Pompa ke 2 yang akan diuji karakteristiknya 4. Pompa 1: Pompa ke 1 yang akan diuji karakteristiknya 5. Katub pengatur aliran: untuk membuka atau menutup jalur pipa 6. Pipa: untuk mengalirkan fluida 7. Pressure Gauge: untuk mengukur tekanan dalam pipa 8. Gate valve: untuk mengatur tekanan dan debit aliran 9. Rangka: temapat semua alat bertumpu 10. V-notch: alat ukur debit 11. Pipa pengalir: untuk mengalirkan air dari v-notch ke bak penampung



3.4



Alat Ukur Adapun alat ukur yang digunakan pada pengujian karakteristik pompa



adalah: 1.



Pressure gauge Digunakan untuk mengukur tekanan dalam pipa.



Gambar 3.4 Pressure gauge



2.



V-notch weir Adalah alat yang digunakan untuk mengukur debit aliran yang dihasilkan



oleh pompa



Gambar 3.5. V-notch weir 3.



Mistar Digunakan untuk mengukur perubahan ketinggian air pada v-notch



Gambar 3.6. Mistar 4.



Stopwatch Digunakan untuk mengukur lama waktu pompa dihidupkan. Dalam



percobaan ini lama pompa dihidupkan adalah 1 menit. Stopwatch yang digunakan adalah stopwatch yang terdapat pada hp.



Gambar 3.7. Stopwatch



3.5



Asumsi-asumsi 1.



Pada karakteristik pompa, semakin besar head, maka debit yang dihasilkan akan semakin besar



2.



Performa setiap pompa adalah sama



3.



Pompa yang lebih banyak akan menghasilkan debit yang lebih banyak.



3.6



Prosedur Percobaan



1. Hubungkan pompa ke sumber listrik Menggunakan kabel yang terhubung dengan motor pada pompa, dimana ujungnya berupa colokan.



Gambar 3.8. Menghubungkan pompa ke sumber listrik



2. Kenali pompa 1, pompa 2 dan pompa 3 Dilakukan agar lebih mudah menganalisa masing-masing pompa



Pompa 1 Pompa 2 Pompa 3



Gambar 3.9. Pompa 1, 2 dan 3



3. Posisikan katup pengatur debit (tipe gate valve) terbuka penuh



Terbuka penuh



Gambar 3.10. Gate valve terbuka penuh



4. Posisikan katup pembuka dan penutup aliran pompa 1 terbuka penuh



Gambar 3.11. Katub pompa 1 terbuka penuh



5. Tutup katup pompa 2 dan 3 (untuk pengujian pompa 1)



Gambar 3.12. Tutup katub pompa 2 dan 3



6. Catat posisi ketinggian awal air pada v-notch



Gambar 3.13. Catat ketinggian awal air



7. Atur keran tipe gate valve pengatur debit



Gambar 3.14. Atur gate valve



8. Hidupkan pompa 1 dengan menekan sakelarnya Biarkan selama 1 menit.



Gambar 3.15. Hidupkan pompa 1



9. Ukur ketinggian akhir air pada v-notch Dilakukan setelah pompa telah dihidupkan selama 1 menit.



Gambar 3.16. Ketinggian akhir air



10. Catat besar tekanan pada pressure gauge Juga dilakukan setelah pompa dihidupkan selama 1 menit



Gambar 3.17. Besar tekanan yang ditunjukkan pressure gauge



11. Ulangi prosedur 6-10 untuk posisi gate valve yang bervariasi 12. Ulangi langkah 1-11 untuk pompa 2 dan pompa 3 dengan posisi masingmasing katup menyesuaikan 13. Ulangi langkah 1-11 untuk kombinasi keseluruhan pompa dengan keseluruhan katup pompa terbuka.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1



Hasil Tabel 4.1. Hasil pengujian performa pompa 1 No. 1 2 3 4



P (Psi) 4 10 19 24



H V-Notch (cm) 1.6 1.4 1.3 1.1



Tabel 4.2. Hasil pengujian performa pompa 2 No. 1 2 3 4



P (Psi) 9 11 14 21



H V-Notch (cm) 2.4 2.2 2 1.3



Tabel 4.3. Hasil pengujian performa pompa 3 No. 1 2 3 4



P (Psi) 2 5 8 10



H V-Notch (cm) 0.6 0.4 0.3 0.1



Tabel 4.4. Hasil pengujian performa pompa kombinasi No. 1 2 3 4



P (Psi) 16 19 20 24



H V-Notch (cm) 2.1 1.9 1.6 1.3



4.2



Perhitungan



4.2.1



Perhitungan debit Persamaan yang digunakan adalah: 𝑄=𝐾∙



8 𝜃 5 ∙ √2𝑔 ∙ 𝑡𝑎𝑛 ∙ 𝐻 2 15 2



Diketahui: K= 1, g = 9.8 m/s2, 𝜃=900, H = tinggi air pada v-notch



1.



Debit pompa 1, percobaan 1 H = 1.6 cm = 0.016 m 8



𝑄 = 1 ∙ 15 ∙ √2 ∙ 9.8 ∙ 𝑡𝑎𝑛 2.



90 2



5



∙ 0.0162 = 7.64587 × 10−5 𝑚3 /𝑠



Debit pompa 2, percobaan 1 H = 2.4 cm = 0.024 m 8



𝑄 = 1 ∙ 15 ∙ √2 ∙ 9.8 ∙ 𝑡𝑎𝑛 3.



90 2



5



∙ 0.0242 = 2.10695 × 10−4 𝑚3 /𝑠



Debit pompa 3, percobaan 1 H = 0.6 cm = 0.006 m 8



𝑄 = 1 ∙ 15 ∙ √2 ∙ 9.8 ∙ 𝑡𝑎𝑛 4.



90 2



5



∙ 0.0062 = 6.58423 × 10−6 𝑚3 /𝑠



Debit pompa kombinasi, percobaan 1. H = 2.1 cm = 0.021 m 8



𝑄 = 1 ∙ 15 ∙ √2 ∙ 9.8 ∙ 𝑡𝑎𝑛



90 2



5



∙ 0.0212 = 1.50895 × 10−4 𝑚3 /𝑠



Dari hasil perhitungan, didapat nilai debit pada seluruh percobaan. Seperti terlihat pada tabel berikut: Tabel 4.5. Hasil perhitungan debit pompa 1 No. 1 2 3 4



P (Pa) 27579.04 68947.6 131000.44 165474.24



Q (m3/s) 7.64587 x 10-5 5.47579 x 10-5 4.54972 x 10-5 2.99646 x 10-5



Tabel 4.5. Hasil perhitungan debit pompa 2 No. 1 2 3 4



P (Pa) 62052.84 75842.36 96526.64 144789.96



Q (m3/s) 0.000210695 0.000169505 0.000133568 4.54972 x 10-5



Tabel 4.5. Hasil perhitungan debit pompa 3 No. 1 2 3 4



P (Pa) 13789.52 34473.8 55158.08 68947.6



Q (m3/s) 6.58423 x 10-6 2.38933 x 10-6 1.16394 x 10-6 7.46667 x 10-8



Tabel 4.5. Hasil perhitungan debit pompa kombinasi No. 1 2 3 4



P (Pa) 110316.16 131000.44 137895.2 165474.24



Q (m3/s) 0.000150895 0.000117493 7.64587 x 10-5 4.54972 x 10-5



4.3



Grafik Grafik 4.1. Debit vs tekanan pompa 1



Grafik 4.2. Debit vs tekanan pompa 2



Grafik 4.3. Debit vs tekanan pompa 3



Grafik 4.4. Debit vs tekanan pompa kombinasi



Grafik 4.5. perbandingan performa pompa 1, 2, 3 dan kombinasi



Perbandingan Performa Pompa 1, 2 3, dan Kombinasi Pompa 1



Pompa 2



Pompa 3



Pompa Kombinasi



180000



160000



Tekanan, P (Pa)



140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 0



0.00005



0.0001



0.00015



Debit, Q (m3/s)



0.0002



0.00025



4.4



Pembahasan Pada pompa 1, debit paling besar yaitu 7.64587 x 10-5 m3/s didapat pada saat



tekanan terkecil, yaitu 27579.04 Pascal. Seiring dengan penurunan tekanan, terjadi penambahan debit, dengan kata lain hubungan antara debit dan tekanan alah berbanding terbalik atau jika dikaitkan dengan kurva, maka kurva hubungan keduanya adalah kurva linear negatif. Selisih antara debit terbesar dan terkecil yaitu 4.64941 x 10-5 m3/s. Pada pompa 2, debit paling besar yaitu 2.10695 x 10-4 m3/s, terjadi saat tekanan terkecil yaitu 62052.84 Pascal. Debit terkecil yaitu 4.54972 x 10-5 m3/s terjadi saat tekanan terbesar yaitu 144289.96 Pascal. Selisih antara debit terbesar dan terkecil yaitu 1.65198 x 10-4 m3/s. Pada pompa 3, debit terbesar yaitu 6.58423 x 10-6 m3/s terjadi pada saat tekanan terkecil 110316.16 Pascal. Pada percobaan selanjutnya, seiring dengan penambahan tekanan, besar debit semakin kecil. Debit paling kecil yaitu 7.46667 x 10-8 m3/s terjadi saat tekanan terbesar, yaitu 68947.6 Pascal. Selisih antara debit terkecil dan terbesar pada pompa 3 yaitu 6.50956 x 10-6 m3/s. Dari selisih tersebut dapat diketahui bahwa peningkatan performa pompa 3 sangat kecil. Pada pompa kombinasi ( pompa 1, pompa 2 dan pompa 3 dihidupkan bersamaan) didapat nilai debit terbesar 1.50895 x 10-4 m3/s saat tekanan terkecil 110316.16 Pa. Tekanan terbesar yaitu 165474.24 Pa menghasilkan debit terkecil yaitu 4.54972 x 10-5 m3/s. Selisih antara debit terbesar dan terkecil yaitu 1.05398 m3/s. Dari keempat percobaan menggunakan pompa 1, pompa 2, pompa 3 dan kombinasi ketiganya didapat bahwa pompa 2 menghasilkan debit terbesar, diikuti pompa kombinasi, pompa 1 dan debit terkecil dihasilkan oleh pompa 3. Tetapi jika ditinjau pada tekanan yang sama, pompa kombinasi menghasilkan debit yang paling besar diantara keempat sistem pompa, diikuti oleh pompa 2, pompa 1 dan terkecil pompa 3.



BAB V PENUTUP 5.1.



Kesimpulan 1. Debit paling besar dihasilkan oleh pompa 2 yaitu 2.10695 x 10-4 m3/s diikuti oleh pompa kombinasi yaitu 1.50895 x 10-4 m3/s dan kemudian pompa 1 yaitu 7.64587 x 10-5 m3/s dan terakhir pompa 3 dengan debit 6.58423 x10-6 m3/s 2. Pada tekanan yang sama pompa yang menghasilkan debit paling besar adalah pompa kombinasi, diikuti dengan pompa 2, pompa 1 dan terakhir pompa 3. 3. Pompa kombinasi memiliki performa paling tinggi diikuti oleh pompa 2, pompa 1 dan performa terburuk oleh pompa 3.



5.2.



Saran 1. Sebaiknya saat menguji debit aliran, tekanan pompa 1, 2, dan 3 dikondisikan konstan 2. Tambah pressure gauge dan gantikan pressure gauge yang lama dengan yang lebih sensitive



Daftar Pustaka Anonimous. 2015. Modul Praktikum Prestasi Mesin. Bengkulu: Lab. Konversi Energi Anonimous.



16



mei



2015.



Pompa



Sentrifugal



(Centrifugal



Pumps).



http://mechanicalsains.blogspot.com/2011/11/pompa-ini-digerakkanoleh-motor.html Anonimous.



16



mei



2015.



Pompa



Sentrifugal.



http://www.sandaipump.com/INFORMATION/info%20pompa%20sentri fugal%202.html Hendrayudi.



16



mei



2015.



Kerugian



Tinggi-Tekan



(Head



Losses).



https://ilmupembangkit.wordpress.com/2013/05/11/kerugian-tinggitekan-head-losses/ Technoart staff. 16 mei 2015. Macam-macam pompa positive displacement. http://artikel-teknologi.com/macam-macam-pompa-positivedisplacement/ Tecnoart



staff.



16



mei



2015.



Macam-macam



pompa.



http://artikel-



teknologi.com/pompa-2-macam-macam-pompa/ Technoart staff. 16 mei 2015. Dasar-dasar Pompa (2): Kurva Karakteristik Pompa. http://artikel-teknologi.com/dasar-dasar-pompa-2-kurva-karakteristikpompa/ Technoart



staff.



16



mei



2015.



Dasar-dasar



teknologi.com/dasar-dasar-pompa/



Pompa.



http://artikel-