Laporan Praktikum (Pompa Sentrifugal) [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN (POMPA SENTRIFUGAL)



Disusun Oleh : NAMA



:



Fadhilah Ruhendi Putra



NPM



:



20322310P



DOSEN



:



Bpk Witoni.MT



PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BANDAR LAMPUNG LAMPUNG 2021



KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas kemudahan yang diberikan-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan praktikum prestasi Mesin Pompa Sentrifugal. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik untuk kesempurnaan penulisan makalah ini. Atas tersusunnya makalah ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada bapak Witoni,ST.MT. selaku dosen praktikum prestasi Mesin, dan kepada semua pihak yang telah memberikan berbagai bantuan, dukungan, saran dan petunjuk. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa makalah ini jauh dari sempurna, mengingat keterbatasan kemampuan, pengetahuan dan pengalaman yang penulis miliki. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang sifatnya membangun, guna perbaikan dimasa yang akan datang. Akhir kata penulis mengharapkan Semoga ini dapat bermanfaat bagi teman-teman sekalian agar menambah wawasan .



Bandar Lampung, 28 Oktober 2021



Fadhilah Ruhendi Putra



ii



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................1 1.1 Latar Belakang ..........................................................................................1 1.2 Tujuan ........................................................................................................1 1.3 Peralatan ....................................................................................................1 1.4 Penilaian ....................................................................................................2 1.5 Metode Penulisan ......................................................................................2 BAB II DASAR TEORI .........................................................................................3 2.1 Pengertian pompa sentrifugal ..................................................................3 2.2 Prinsip Kerja pompa sentrifugal ..............................................................6 2.4 Klasifikasi Pompa Sentrifugal lanjutan Pompa kerja Dinamis ...............7 2.6 Terminologi ............................................................................................8 2.7 Bagian – bagian pompa sentrifugal ........................................................9 BAB III



PROSEDUR PENGUJIAN DAN ANALISA PERHITUNGAN ........15 3.1 Instalasi Pengujian ..................................................................................15 3.2 Pompa .....................................................................................................15 3.3 Motor ......................................................................................................15 3.4 Prosedur pengujian alat ..........................................................................15 3.5 Data Pengamatan ...................................................................................17 3.6 Analisa perhitungan ...............................................................................17 BAB IV PENUTUP ............................................................................................21 4.1 Kesimpulan ..............................................................................................21 4.2 Saran .........................................................................................................21 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................22



iii



BAB I PENDAHULUAN 1.1.



Latar Belakang Pompa adalah alat yang digunakan untuk memindahkan cairan (fluida) dari



suatu tempat ke tempat yang lain, melalui media pipa (saluran) dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung kontinu. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian hisap (suction) dan bagian tekan (discharge). Perbedaan tekanan tersebut dihasilkan dari sebuah mekanisme misalkan putaran roda impeler yang membuat keadaan sisi hisap nyaris vakum. Perbedaan tekanan inilah yang mengisap cairan sehingga dapat berpindah dari suatu reservoir ke tempat lain. Sebuah pompa adalah alat mekanis yang digunakan untuk memindahkan cairan. Energi mekanik diubah menjadi energi pada hydraulic pompa itu. Dalam hal ini berhasil, sebuah pompa sentrifugal tersebut diuji dan digunakan dalam pembelajaran. Salah satu hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan pompa sentrifugal adanya kemungkinan terjadinya kavitasi yang dapat menyebabkan penurunan kapasitas pompa sentrifugal yang berakibat kerusakan mekanis pada impeller pompa sentrifugal dan timbulnya getaran.



1.2. Tujuan a) Mengetahui kinerja dari pompa sentrifugal (tekanan, head, debit aliran dan efisiensi) b) Membandingkan hasil teori dengan hasil eksperimen yang dilakukan 1.3. Peralatan Praktikum menggunakan peralatan yang berada di lab mesin pasca sarjana Universitas Bandarl Lampung



1



1.4. Penilaian Penilaian ditinjau dari penguasaan teori yaitu melalui jawaban dari soal tertulis dan pemahaman praktek yaitu melalui hasil pencatatan data serta perhitungannya. 1.5. Metode Penulisan Metode penulisan data sebagai bahan penulisan ini diperoleh melalui 2cara yaitu : 1) Studi perpustakaan, meliputi pengumpulan bahan – bahan yang dirangkum dari beberapa buku catatan kuliah. 2) Pencarian data dan keterangan dari internet .



2



BAB II DASAR TEORI 2.1.



Pengertian pompa sentrifugal Pompa sentrifugal adalah pompa yang memperbesar energi fluida melalui



prinsip gaya sentrifugal. Pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang mengakibatkan pertambahan head tekanan, head kecepatan dan head potensial pada fluida yang mengalir kontinyu. Bentuk dari pompa sentrifugal ini dapat dilihat pada gambar 2.1 berikut ini:



Gbr. 2.1. Sudu Pompa Sentrifugal



Aliran fluida masuk ke sudu yang berputar memiliki percepatan, sehingga aliran fluida tercampak keluar dari sudu-sudu dan berubah menjadi energi tekanan di sudu penyearah (di rumah spiral pompa) dihubungkan ke katup hisap dan katup buang. Proses tercampaknya fluida keluar dari sudu-sudu, mengakibatkan bergeraknya fluida di katup kempa melalui katup hisap dengan arah aliran terus-menerus (tidak terputus-putus). Pompa sentrifugal digunakan untuk mentransfer energi putaran pores menjadi energi yang dikandung caftan per satuan beret cairan (head mefalui putaran dan satu atau beberapa impeler. Pompa sentrifugal mempunyai tiga bagian utama yaitu: impeler,yang menghasilkan gerak putar dari fiuida, pump casing sebagai pengarah fluida menuju impeler dan mengeluarkannya pada tekanan



3



yang tinggi, drive yang memutakan impeler.Tipe akan fluida ada tiga macam yaitu: aksial flow, radial flow dan mixed flow. Tekanan total yang dihasilkan pompa akan lebih efisien bila menggunakan lebih dan satu impeler yang disusun seri (multistage pump). Sedangkan untuk menghasilkan kapasitas yang besar sangat efisien menggunakan susunan pompa secara paralel. Ketinggian fluida yang dihasilkan leh pompa dinamakan head. Head dinamik total pampa dihitung sebagai berikut : 𝑣2



𝑑 H = H d –H +2𝑔



2



𝑣𝑠 − 2𝑔



Dengan Hd adalah discharge head 𝐻𝑠 adalah suction head. Performansi hidrolik clan mak_anik pompa dinyatakan dengan efisiensi yang dihitung dengan rumus: Ƞ



=



𝐷𝑎𝑦𝑎 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑙𝑖𝑘 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑔𝑒𝑟𝑎𝑘 𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎



Perubahan kapasitas, head dan daya pompa terhadap perubahan putaran dinyatakan dalam hubungan afinitas sebagai berikut: 𝑄1 𝑛1 = ; 𝑄2 𝑛2



𝐻1 𝑛12 = ; 𝐻2 𝑛12



𝑁1 𝑛13 = 𝑁2 𝑛23



Karektenstik umum dari pompa sentrifugal dipedihatkan datam grafik berikut



4



2.1.1. Rumus Perhitungan Dalam pengujian ini digunakan rurnus-rumus sebagai berikut 1.



Debit aliran



8



⁄2



Q =15 √2𝑔𝑐𝑒 ℎ𝑒5



[m 3/s]



Dimana : Ce = 0.5765 ℎ𝑒 = 0.00085 + ℎ𝑤𝑒𝑖𝑟 2. Head total H=(H d —H S )±1.17x 10 5 Q 2 [ m]



3. Daya hidrofik N h = pgQH [watt] 4. Daya porrpa



N = mg



2𝜋𝑛 60



L [watt]



5. Efisiensi pompa 𝑁



Ƞ =𝑁ℎ ×100% 𝑝



5



2.2. Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal merupakan salah satu peralatan yang paling sederhana dalam berbagai jenis pompa. Gambar 2.2 memperlihatkan bagaimana pompa jenis ini beroperasi: 1. Cairan dipaksa menuju sebuah impeler oleh tekanan atmosfir, atau dalam hal jet pump oleh tekanan buatan 2. Baling-baling impeler meneruskan energi kinetik ke cairan, sehingga menyebabkan cairan berputar. Cairan meninggalkan impeler pada kecepatan tinggi. 3. Impeler dikelilingi oleh volute casing atau dalam hal pompa turbin digunakan cincin diffuser stasioner. Volute atau cincin diffuser stasioner mengubah energi kinetic menjadi energi tekanan.



Gambar 2.2. Lintasan Aliran Cairan Pompa Sentrifugal



6



2.3. Klasifikasi Pompa Sentrifugal lanjutan Pompa kerja Dinamis Pompa sentrifugal diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain: 1. Bentuk



arah



aliran yang terjadi



di impeller. Aliran fluida



dalam impeller dapat berupa : 1. Pompa aliran radial 2. Pompa aliran aksial 3. Pompa aliran campur (mixed flow) 2. Bentuk konstruksi dari impeller. Impeller yang digunakan dalam pompa sentrifugal dapat berupa open impeller, semi-open impeller, atau close impeller. 3. Banyaknya



jumlah suction



inlet.



Beberapa



pompa



setrifugal



memiliki suction inlet lebih dari dua buah. Pompa yang memiliki satu suction inlet disebut single-suction pump sedangkan untuk pompa yang memiliki dua suction inlet disebut double-suction pump. 4. Banyaknya impeller.



Pompa



sentrifugal



beberapa impeller bersusun.



Pompa



khusus yang



memiliki memiliki



satu impeller disebut single-stage pump sedangkan pompa yang memiliki lebih dari satu impeller disebut multi-stage pump. 5. Kapasitas Kapasitas rendah menengah



:



< 20 m3 / jam ;



: 20 - 60 m3 / jam ; Kapasitas tinggi



6. Tekanan Discharge : Tekanan Rendah menengah



: > 60 m3 / jam



: < 5 Kg / cm2 ; Tekanan



: 5 - 50 Kg / cm2 ; Tekanan tinggi



7. Posisi Poros : Posisi tegak; posisi mendatar.



7



Kapasitas



: > 50 Kg / cm2



2.4. Terminologi Beberapa terminologi dan istilah khusus yang sering berkaitan dengan pompa, ialah: 1. TDH:



Total Dynamic Head, yaitu besarnya head pompa.



Merupakan selisih antara head discharge dengan head suction; terkadang disebut head atau total head. 2. BEP: Best Efficiency Point, yaitu kondisi operasi dimana pompa bekerja paling optimum. 3. NPSHr: Net Positive Suction Head required, yaitu nilai head absolut dari inlet pompa yang dibutuhkan agar tidak terjadi kavitasi. 4. NPSHa: Net Positive Suction Head available, yaitu nilai head absolut yang tersedia pada inlet pompa. 5. Kavitasi, yaitu kondisi dimana terjadinya bubble (gelembung udara) di dalam pompa akibat kurangnya NPSHa (terjadi vaporisasi) dan pecah pada saat bersentuhan dengan impeller atau casing. Agar tidak terjadi kavitasi, maka NPSHa harus lebih besar dari NPSHr. 6. Minimum flow, yaitu flow rate yang terkecil yang dibutuhkan agar pompa beroperasi dengan baik. Apabila laju alir lebih rendah dari minimum flow, pompa dapat mengalami kerusakan. 7. Efficiency, yaitu besarnya perbandingan antara energi yang dipakai (input) dengan energi output pompa. 8. BHP: brake horsepower, yaitu power (daya) yang dibutuhkan oleh pompa untuk bisa bekerja sesuai dengan kurvanya; memiliki satuan hp.



8



2.5. Bagian-bagian Pompa Sentrifugal Pompa Sentrifugal terdiri dari dua komponen utama: I. II.



Komponen berputar terdiri dari Impeller dan shaft Komponen stationary atau diam terdiri dari casing, Volute, casing cover, dan bearing.



General components of Centrifugal Pump



9



A.



Stuffing Box ( Mechanical Seal) Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing yang perlu diperhatikan material face dan sealing.



Parts of a simple Seal Chamber



B. Stuffing Box ( Gland Packing) Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon. Perlu diperhatikan kemampuan material gland packing terhadap kecepatan gesek.



10



C. Shaft (poros) Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.



Poros Pompa



D. Shaft sleeve 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.



11



E. Vane Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.



sudu atau vane impeler



F. Volut 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).



12



H. Eye of Impeller Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.



sisi masuk impeller



I. Impeller Impeler merupakan cakram bulat dari logam dengan lintasan untuk aliran fluida yang sudah terpasang. Impeler biasanya terbuat dari perunggu, polikarbonat, besi tuang atau stainless steel, namun bahan-bahan lain juga digunakan. Sebagaimana kinerja pompa tergantung pada jenis impelernya, maka penting untuk memilih rancangan yang cocok dan mendapatkan impeler dalam kondisi yang baik. Jumlah impeler menentukan jumlah tahapan pompa. Pompa satu tahap



memiliki



satu



impeler



dan



sangat



cocok



untuk



layanan head (=tekanan) rendah. Pompa dua tahap memiliki dua impeler yang terpasang secara seri untuk layanan head sedang. Pompa multi-tahap memiliki tiga impeler atau lebih terpasang seri untuk layanan head yang tinggi.



13



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. J.



Wearing 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.



K. 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.



14



BAB III PROSEDUR PENGUJIAN DAN ANALISA PERHITUNGAN



gambar 1 Spesifikasi Pompa Sentrifugal



3.1. Instalasi Pengujian 1. Buatan



: Pompa Sentrifugal : China



3.2. Pompa 1. Jenis : Centrifugal Closed Impeller End Suction(∅𝑖𝑚𝑝𝑒𝑙𝑒𝑟 13 cm) 3.3. Motor 1. Buatan



: China dan Dabking Indonesia



2. Daya



: 220 V / 50 HZ



3. Putaran



: 2850 rpm



4 . Tipe



: Airluz Aqua 401



3.4 Prosedur pengujian Alat :



gambar 2 Instalasi Pengujian Pompa Sentrifugal



15



1. Pada awal pemakaian, pompa terlebih dahulu dipancing dengan cara memasukan air kedalam rumah pompa (Volute casing) hingga terisi penuh. 2. Air dimasukan kedalam wadah bagian bawah lalu ukur berapa liter air yang telah dimasukan 3. Pastikan pada alat pengukur tekanan manometer tinggi raksa air dalam keadaan sama pada tiap sisi tabung 4. Tekan tombol ON untuk menyalakan motor penggerak pada pompa pompa sentrifugal 5. Mengukur bukaan katup masuk dan mencatat hasil pengukuran: a. Mencatat hasil pengukuran kapasitas aliran (Q) dari alat ukur flowmeter. b. Mencatat hasil pengukuran tekanan hisap (Ps) dari alat ukur vacuum gauge dengan cara melihat jarum yang bergerak pada vacuum gauge ketika pompa dihidupkan. c. Mencatat hasil pengukuran tekanan buang (pd) dari alat ukur perssure gauge dengan cara melihat jarum yang bergerak pada pressure 6. Waktu untuk setiap bukaan katub 60 detik dan lakuka 5 kali pengujian disetiap bukaan 7. Membuat table dan mencatat semua hasil pengujian pompa pada katub terhadap head pompa 8. Setelah melakukan pengujian pertama, lakukan pengujian lagi dengan bukaan katub yang berbeda, 100%, 75%, 50% dan 25% agar memperoleh head pompa yang bervariasi dengan cara yang sama. 9. Setelah pengujian selesai matikan pompa dengan menekan tombiol OFF pada saklar. 10. Setelah itu rapihkan dan bersihkan semua perlatan yang telah digunakan.



16



3.5. Data pengamatan P Suction



P Discharge



Q Debit Aliran



Waktu



(cmhg)



(kg/cm2)



(m3s)



(S)



100%



-20



0.7



550



60



75%



-21



0.5



470



60



50%



-28



0.3



310



60



25%



-14



0.1



5



60



3.6 . Analisa Perhitungan a) Pada Bukaan Katub 100% Open Tekanan hp2



= 10.



11 𝑘𝑔 𝐹/𝑐𝑚² 0.9957



𝑘𝑔 𝐹 𝐿



= 11 m hp1



= 10.



0.2990 𝑘𝑔 𝐹/𝑐𝑚² 0.9957



𝑘𝑔 𝐹 𝐿



=3m Δhp



= hp2 – hp1 = 11 m – 3 m = 8 m



Head Pompa H



−20 𝑚/𝑠



= 0.4 m + 8 m + 1.377 m + 550 𝑚/𝑠² = 9.74 m



Daya Hidrolik Diketahui y



= 0.9957 kg/l = 9.764 kn/m3



Pw



= 9.764 kn/m3.0.0052 m3/s.9.74 m = 0.49 kw



Efisiensi n



=



𝑃𝑤 𝑃



x 75%



0.49



= 1.4 𝑘𝑤 x 75% = 26.25%



17



b) Pada Bukaan Katub 75% Open Tekanan hp2



= 10.



11 𝑘𝑔 𝐹/𝑐𝑚² 0.9957



𝑘𝑔 𝐹 𝐿



= 11 m hp1



0.2990 𝑘𝑔 𝐹/𝑐𝑚²



= 10.



0.9957



𝑘𝑔 𝐹 𝐿



=3m Δhp



= hp2 – hp1 = 11 m – 3 m =8m



Head Pompa H



−21 𝑚/𝑠



= 0.4 m + 8 m + 1.377 m + 470 𝑚/𝑠² = 9.73 m



Daya Hidrolik Diketahui y



= 0.9957 kg/l = 9.764 kn/m3



Pw



= 9.764 kn/m3.0.0052 m3/s.9.73 m = 0.49 kw



Efisiensi n



=



𝑃𝑤 𝑃



x 100%



0.49



= 1.4 𝑘𝑤 x 100% = 35% c) Pada Bukaan Katub 50% Tekanan hp2



= 10.



11 𝑘𝑔 𝐹/𝑐𝑚² 0.9957



𝑘𝑔 𝐹 𝐿



= 11 m hp1



= 10.



0.2990 𝑘𝑔 𝐹/𝑐𝑚² 0.9957



𝑘𝑔 𝐹 𝐿



=3m Δhp



= hp2 – hp1 = 11 m – 3 m = 8 m



18



Head Pompa −28 𝑚/𝑠



H



= 0.4 m + 8 m + 1.377 m + 310 𝑚/𝑠² = 9.68 m



Daya Hidrolik Diketahui y



= 0.9957 kg/l = 9.764 kn/m3



Pw



= 9.764 kn/m3.0.0052 m3/s.9.68 m = 0.49 kw



Efisiensi n



=



𝑃𝑤



x 50%



𝑃



0.49



= 1.4 𝑘𝑤 x 50% = 17.5% d) Pada Bukaan Katub 25% Tekanan 11 𝑘𝑔 𝐹/𝑐𝑚²



hp2 = 10.



0.9957



𝑘𝑔 𝐹 𝐿



= 11 m hp1 = 10.



0.2990 𝑘𝑔 𝐹/𝑐𝑚² 0.9957



𝑘𝑔 𝐹 𝐿



=3m Δhp = hp2 – hp1 = 11 m – 3 m =8m Head Pompa H



= 0.4 m + 8 m + 1.377 m +



−14 𝑚/𝑠 5 𝑚/𝑠²



= 6.97 m Daya Hidrolik Diketahui y



= 0.9957 kg/l = 9.764 kn/m3



Pw



= 9.764 kn/m3.0.0052 m3/s.6.97 m = 0.35 kw



19



Efisiensi n



=



𝑃𝑤 𝑃



x 25%



0.35



= 1.4 𝑘𝑤 x 25% = 6.25%



Dari perhitungan diatas, maka didaptkan hasil pengolahan data dari masingmasing bukaan katub sebagai berikut: NO



Bukaan Katup (BK)%



Debit Q (𝑚3 /s)



1 2 3 4



100% 75% 50% 25%



0.55 0.47 0.31 0.05



Head Total (m) 9.74 9.73 9.68 6.97



20



Daya Hidrolik (KW) 0.49 0.49 0.49 0.35



n(%)



26.25 35 17.5 6.25



BAB IV PENUTUP



IV.1 Kesimpulan Ketika melakukan pengambilan data terhadap pompa sentrifugal terdapat beberapa parameter yang harus diambil dan diolah seperti: pressure suction, pressure discharge, debit keluaran. Data inilah yang kemudian akan diolah untuk mendapatkan head total, daya hidrolik dan efisiensi.



IV.2. Saran 1. Dalam pengambilan data harus dengan jeli, dan meperhatikan faktor keamanan dan meperhatikan skema alat ukur. 2. Amati skema aliran dalam pengambilan data 3. Lakukan kalibrasi pada peralatan yang ada secara berkala.



21



DAFTAR PUSTAKA 1. Sularso, Haruo Tahara, Pompa Dan Kompresor, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 2004 2. Robert L. Mott, Applied Fluid Mechanics Second Edition, Charles E. Merrill Publishing Company, Columbus, Ohio, 1979 3. Robert L. Daugherty, Joseph B. Franzini, Fluid Mechanics With Engineering Applications, McGraw-Hill, Inc, 1997



22