Pompa Sentrifugal ZZZZZZ [PDF]

Citation preview

Laporan Praktikum



Dosen Pembimbing



Operasi Teknik Kimia



Zulfansyah, ST., MT



POMPA SENTRIFUGAL



Disusun oleh : Kelompok



: VIII (Delapan)



Nama Kelompok



: 1. Boy Presley Panjaitan (1107035582) 2. Elvira Idha Cahyati



(1107035649)



3. Frima Pandapotan S



(1107036237)



LABORATORIUM INSTRUKSIONAL DASAR PROSES DAN OPERASI PABRIK PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS RIAU 2012



Abstrak Pompa adalah suatu mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melaui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus-menerus. Salah satu jenis pompa yang banyak digunakan dalam industri kimia adalah pompa sentrifugal. Prinsip pengoperasian pompa sentrifugal adalah mengubah kecepatan fluida menjadi tekanan. Percobaan ini bertujuan agar dapat menjelaskan pengoperasian pompa sentrifugal dan karakteristiknya. Parameter utama yang dipelajari yaitu dengan mengkaji laju aliran (flowrate), tinggi tekan (pressure head), power dan efisiensi pompa tunggal dan pompa ganda, baik yang disusun secara berurutan maupun serempak, dengan memvariasikan bukaan kerangan, yakni : 90°, 80°, 70°, 70°, 80°, dan 90°. Kurva karakteristik pompa sentrifugal, baik yang disusun tunggal, secara berurutan maupun serempak, menunjukkan adanya hubungan antara head pompa, power, dan efisiensi terhadap debit aliran air. Seiring dengan bertambahnya debit aliran air, head pompa akan cenderung menurun, sedangkan power dan efisiensi pompa akan semakin meningkat. Head pompa, power dan efisiensi yang dihasilkan pada pompa tunggal berturut-turut adalah: 10,28 meter; 42,71 watt; dan 1,61%; pada pompa ganda berurutan: 10,91 meter; 39,55 watt; dan 1,52%; serta pada pompa ganda serempak: 10,38 meter; 48,82 watt; dan 1,69%. Berdasarkan hasil percobaan, pemasangan pompa secara berurutan akan meningkatkan head pompa, sedangkan pemasangan pompa secara serempak akan meningkatkan debit aliran air. Kata kunci : pompa, pompa sentrifugal, head pompa, power, efisiensi, debit aliran.



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Dasar Teori Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan



cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran. 1.1.1 Pengertian Pompa Sentrifugal Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar). Pompa sentrifugal merupakan satu alat transportasi fluida yang banyak digunakan di industri kimia, mulai dari pengumpan reaktor sampai ke pendistribusian air dari unit pengolah ke tempat lainnya. Beberapa keunggulan pompa sentrifugal dibanding jenis lainnya adalah biaya pengoperasian dan perawatannya yang relatif lebih murah, memerlukan tempat peletakan yang lebih kecil dan tidak menghasilkan aliran yang berdenyut/bergetar (nonpulsating flow). Praktikum pompa sentrifugal ini akan menjelaskan dasar pengoperasian pompa sentrifugal dan karekteristiknya. Percobaan-percobaan yang dilakukan akan mengkaji laju aliran (flow rate), tinggi tekan (pressure head), dan efisiensi pompa tunggal dan pompa ganda, baik yang dipasang berurutan (series) maupun serempak (parallel).



Prinsip pengoperasian pompa sentrifugal adalah mengubah kecepatan fluida menjadi energi tekanan. Secara umum, pompa sentrifugal terdiri dari tiga bagian, saluran masuk (inlet duct), baling-baling (impeller), dan saluran keluar (volute). Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar). Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut: 1. Gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar sehingga kecepatan fluida meningkat 2. Kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau diffuser) menjadi tekanan atau head. Luasan aliran pada mata impeller pompa biasanya lebih kecil dari daripada luasan aliran pipa hisap pompa atau luas aliran yang melalui baling baling impeller. Ketika cairan dipompakan memasuki mata pompa sentrifugal, pengurangan luas area aliran terjadi seiring penambahan kecepatan aliran seiring dengan pengurangan tekanan. Jumlah aliran pompa yang lebih besar, penurunan tekanan yang lebih besar antara lubang hisap pompa dengan mata impeller. Prinsip pengoperasian pompa sentrifugal adalah mengubah kecepatan fluida menjadi energi tekanan. Secara umum, pompa sentrifugal terdiri dari tiga bagian, saluran masuk (inlet duct), baling-baling (impeller), dan saluran keluar (volute). Pompa sentrifugal merupakan salah satu peralatan yang paling sederhana dalam berbagai proses pabrik. Pompa



sentrifugal



dalam



pengoperasiannya



dapat



dipelajari



dari



karakteristiknya yang berupa variabel-variabel dasar seperti head pompa (H), daya yang dipasok (Pin), daya yang keluar (Pout), debit aliran (Q), dan efisiensi pompa (). Dari kurva karakteristik ini dapat ditentukan kondisi operasi terbaiknya. Pemasangan pompa secara berurutan berguna untuk meningkatkan head pompa sedangkan pemasangan serempak berguna untuk meningkatkan debit aliran.



Hubungan antar bentuk energi dalam pengoperasian pompa diperoleh dari Hukum I Termodinamika, dengan mengamsumsikan suatu unit massa fluida yang mengalir melalui suatu ‘control volume’. Hubungan tersebut dituliskan seperti persamaaan (1) berikut, P2 −



W



s= Δ



2



∫



V + gΔz + 2



¿ vdP + F ¿



P1



.......................................................................



(1) yang mana, -Ws adalah kerja mekanik poros pompa terhadap fluida



V Δ



2



2



adalah perubahn energi kinetik fluida



gΔz



adalah perubahan energi potensial fluida



P2



∫ P1



¿ vdP ¿



adalah perubahan energi tekanan, Untuk fluida yang tak mampu mampat (incompressible), sepanjang aliran



densiti ( ρ ), fluida akan tetap sama (constant). Sehingga bentuk suku akan sama dengan



∫ dP / ρ



∫ vdP



atau (P2-P1) / ρ , yang mana P2 merujuk pada



buangan (discharge/outlet) pompa dan P1 pada isapan (inlet) pompa. Sedangkan F, merupakan energi yang hilang akibat gesekan, sebagai panas yang keluar kelingkungan ataupun pemanasan fluida dari suatu sumber panas di luar aliaran 1.1.2 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal Prinsip pengoperasian pompa sentrifugal adalah mengubah kecepatan fluida menjadi energi tekanan. Secara umum, pompa sentrifugal terdiri dari tiga bagian, saluran masuk (inlet duct), baling-baling (impeller), dan saluran keluar (volute). Pompa sentrifugal merupakan salah satu peralatan yang paling sederhana dalam berbagai proses pabrik. Gambar 1.1 dan 1.2 memperlihatkan bagaimana pompa jenis ini beroperasi:



 Cairan dipaksa menuju sebuah impeler oleh tekanan atmosfir, atau dalam hal 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. Untuk lebih jelasnya mengenai bagian-bagian pompa sentrifugal dapat dilihat pada Gambar 1.1 dan Gambar 1.2 berikut:



Gambar 1.1 Bagian-bagian pompa sentrifugal (Geankoplis, CJ. 1997. Transport Processes and Unit Operations. 3rd edition).



Gambar 1.2 Bagian-bagian pompa Sentrifugal (Geankoplis, CJ. 1997. Transport Processes and Unit Operations. 3rd edition). Pompa sentrifugal mempunyai sebuah impeller (baling-baling) untuk mengangkat fluida dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Daya dari luar menuju ke poros pompa secara tegak lurus. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeller ke luar melalui saluran diantara sudu-sudu. Disini head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi. Demikian pula head kecepatannya menjadi lebih tinggi karena mengalami percepatan. Zat cair yang keluar melalui impeller ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) yang mengelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel. Di dalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan. Jadi impeller pompa berfungsi memberikan kerja pada zat cair sehingga energi yang dikandungnya menjadi lebih besar. Dari uraian diatas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang mengakibatkan perubahan head tekanan. 1.1.3. Head dan Daya Pompa



W



V 22 −V 21 P2−P 1 + g ( z2 −z 1 ) + O= 2 ρ



(



)



(



)



………………………………………..(2)



Bentuk kerja Wo, menggambarkan kerja actual yang dilakukan pada tahaptahap perubhan energi dari unit massa fluida. Bentuk kerja actual ini juga bisa sinyatakan sebagai Total Head Dinamik (Total Dynamic Head) pompa, dengan mengkonversi unit kerja per massa menjadi ‘Head’ yang dinyatakan dengan satuan panjang, dengan membagi persamaan (2) dengan percepatan gravitasi g. 2



2



2



1



V −V H=



(



(3)



2g



)



+ ( z 2 −z 1 ) +



(



P 2−P1 ρg



)



…………………………………………



Jika diameter pipa isap (Dp1) tidak sama, maka kecepatan fluida melintas masuk pada titik 1 V1, juga tidak sama dengan kecepatan fluida yang melewati titik 2 V2. Nilai V1 dan V2 dapat dengan mudah dicari melalui hubungan kontinuitas fluida dengan syarat debit aliran Q diketahui.



π Dp12 π Dp 22 Q= V 1= V2 4 4



………………………………………..................



(4) Peningkatan tekanan fluida yang melalui pompa



ΔP=( P2 −P1 )



, dapat



dinyatakan dengan perbedaan pengukuran tekanan pada titik 1 dan 2. Untuk pengukuran peningkatan tekanan



ΔP



dengan manometer nilai dapat dengan



mudah diselesaikan melalui persamaan berikut :



ΔP=P2 −P1 =hm ( ρm− ρw ) g



…………………………………………..



(5)



Dengan hm adalah beda tinggi bacaan merkuri pada manometer, m



ρm adalah densiti merkuri, kg/ m3 ρw adalah densiti air, kg/ m3 Sehingga nilai



(



P 2−P 1 ρ



)



=hm ( ρm− ρw )



………………………………………………...............



(6) Dengan mensubstitusi persamaan (4) dan (6) ke dalam persamaan (3), maka total head dinamik untuk system pemompaan fluida dari titik 1 ke 2 dapat dihitung dengan persamaan berikut,



8 Q2 H= 2 2 gπ Dp 1



Dp1 4 −1 + ( z 2 −z 1 ) +hm ( ρm−ρ w ) Dp 2



[( ) ]



…………………………..



(7) Daya yang dihasilkan pompa, biasanya disebut dengan water horsepower, sebanding dengan laju kerja yang dilakukan terhadap fluida. Daya ini merupakan kombonasi dari laju alir dan tinggi tekan yang dihasilkan pompa, nilainya dapat dihitung melalui persamaan berikut,



Pout =gQH ρ



……………………………………………………………………



(8) dengan : Pout adalah daya yang dihasilkan pompa, watt (Joule/detik) G adalah percepatan gravitasi, m2/ detik Q adalah debit aliran, m3/ detik H adalah total head pompa, m ρ



adalah densiti fluida yang dipompakan, kg/ m3



1.1.4 Karakteristik Pompa Sentrifugal Kemampuan suatu pompa dalam pengoperasiannya dapat dipelajari dari karakteristiknya (pump characteristic). Variabel-variabel dasar yang muncul dalam kurva karakteristik tersebut adalah, daya yang dipasok pada pompa (input power), debit aliran Q, head pompa, daya yang dihasilkan pompa (output power), dan efisiensi pompa. Jika kemampuan suatu pompa yang dioperasikan tidak memadai untuk suatu pemakaian, pemasangan pompa ganda dapat dilakukan, baik secara berurutan maupun serempak. Untuk meningkatkan head pompa, pemasangan dilakukan secara berurutan, sedangkan untuk meningkatkan debit aliran, pemasangan dilakukan secara serempak.



1.1.5 Effisiensi Daya yang digunakan untuk menggerakan pompa biasanya lebih besar dari daya yang dihasilkan pompa untuk menyemburkan fluida. Kehilangan daya biasanya disebabkan kehilangan hidrolik, kehilangan volume dan kehilangan mekanis. Perbandingan daya yang masuk dan keluar sistem pompa dinyatakan dengan effisiensi η pompa, P out



=



pin



x 100 %



Terdapat dua bentuk pemindahan daya yang terjadi dalam sistem pompa, yaitu daya listrik (electrical power), yang dipindahkan menjadi daya mekanis melalui motor pompa, dan daya mekanis yang memutar poros, dan kemudian memutar baling-baling pompa, dan memindahkan gaya tersebut ke fluida. Masing-masing pemindahan gaya tersebut memiliki efisiensi tersendiri, termasuk efisiensi pompa keseluruhan (overall pump efficiency). Walaupun efisiensi mekanis tidak dihitung, efisiensi pompa keseluruhan dapat ditentukan, jika besar tegangan dan arus listrik yang memasukkan daya ke pompa diketahui. Daya listrik yang masuk ke pompa merupakan hasil kali tegangan dan arus listrik yang masuk ke pompa,



Pin =V xI ………………………………………………………………………... (9) dengan: Pin = besarnya daya listrik yang masuk, Watt V = besarnya tegangan listrik, Volt I



= kuat arus listrik, Ampere



1.2 Tujuan Percobaan 1.2.1



Tujuan Percobaan 1 : Pengoperasian Pompa Tunggal Adapun tujuan dari percobaan 1 antara lain : 1. Mengoperasikan pompa sentrifugal dengan kecepatan putar tetap.



2. Mengukur debit aliran dan tekanan di sisi isapan dan semburan pompa. 3. Membuat kurva karakteristik pompa sentrifugal, yang terdiri dari debit aliran, head pompa dan efisiensi pompa keseluruhan. 1.2.2



Tujuan Percobaan 2 : Pengoperasian Pompa Ganda Berurutan Adapun tujuan dari percobaan 2 antara lain : 1. Mengoperasikan pompa sentrifugal ganda yang disusun secara berurutan. 2. Membuat kurva karakteristik pompa sentrifugal ganda yang disusun secara berurutan, meliputi debit aliran, head pompa dan efisiensi pompa keseluruhan.



1.2.3



Tujuan Percobaan 3 : Pengoperasian Pompa Ganda Serempak Adapun tujuan dari percobaan 2 antara lain : 1. Mengoperasikan pompa sentrifugal ganda yang disusun secara serempak. 2. Membuat kurva karakteristik pompa sentrifugal ganda yang disusun secara serempak, meliputi debit aliran, head pompa dan efisiensi pompa keseluruhan.



BAB II METODOLOGI PERCOBAAN 2.1 Peralatan Percobaan Peralatan utama berupa test rig pompa sentrifugal, terdiri dari : 1. Pompa, 3 unit (220 volts; 2900 rpm) 2. Bak air (0.50 x 0.39 x 0.50 m) 3. Pipa dan Valve 4. Manometer air raksa 5. Digital multitester, 2 unit Peralatan pendukung, berupa : 1. Stopwatch



3. Wadah penampung air



2. Gelas ukur



4. Busur



Gambar 2.1. Rangkaian Alat Praktikum Pompa Sentrifugal 2.2 Bahan Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah air.



2.3 Prosedur Kerja 2.3.1. Prosedur Kerja Pompa Tunggal : 1. Bak penampung masukkan dengan air setinggi ¾ dari tinggi bak. 2. Kerangan V1 dan V5 dibuka penuh sementara kerangan V2,V3,V4 ditutup termasuk kerangan yang menuju manometer. 3. Multitester dipasang pada soket sambungan pompa 1. 4. Pompa dihidupkan dan biarkan beroperasi dengan debit aliran tetap. 5. Kerangan pada manometer M1 dibuka dan catat beda ketinggian raksa pada manometer. 6. Volume air yang ditampung dan waktu yang dibutuhkan untuk menampung air diukur dengan gelas ukur dan stopwatch, dan kuat arus dicatat dari pembacaan multitester. 7. Setelah selesai pompa dimatikan dan manometer ditutup. 8. Ulangi langkah diatas dengan variasi bukaan V5 90°, 80°, 70°, 70°, 80°, dan 90°. 2.3.2. Prosedur Kerja Pompa Ganda Berurutan : 1. Kerangan V3, V4, V5 buka sementara yang lain tertutup termasuk kerangan yang menuju manometer. 2. Multitester pasang pada soket sambungan pompa 2 dan 3 3. Pompa 2 dihidupkan dilanjutkan dengan pompa 3 dan biarkan beroperasi dengan debit aliran tetap. 4. Kerangan pada manometer M2 dibuka dan catat beda ketinggian raksa pada manometer. 5. Volume air yang ditampung dan waktu yang dibutuhkan untuk menampung air diukur dengan gelas ukur dan stopwatch, dan kuat arus masing-masing pompa dicatat dari pembacaan multitester. 6. Setelah selesai pompa dimatikan dan kerangan menuju manometer ditutup. 7. Ulangi langkah diatas dengan variasi bukaan V5 90°, 80°, 70°, 70°, 80°, dan 90°.



2.3.3.Prosedur Kerja Pompa Ganda Serempak : 1. Kerangan V1 dan V5 dibuka sementara yang lain tertutup termasuk kerangan yang menuju manometer. 2. Multitester pasang pada soket sambungan pompa 1 dan 2. 3. Pompa 1 dan pompa 2 dihidupkan dan biarkan beroperasi dengan debit aliran tetap. 4. Kerangan pada manometer M1 dibuka dan catat beda ketinggian raksa pada manometer. 5. Volume air yang ditampung dan waktu yang dibutuhkan untuk menampung air diukur dengan gelas ukur dan stopwatch, dan kuat arus masing-masing pompa dicatat dari pembacaan multitester. 6. Setelah selesai, kerangan manometer ditutup dan pompa dimatikan. 7. Ulangi langkah diatas dengan variasi bukaan V5 90°, 80°, 70°, 70°, 80°, dan 90°.



BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Percobaan Menggunakan Pompa Tunggal 45 40



P,Power (watt) H, Head (m) Ƞ, efisiensi (%)



35 30 25 head (m) efisiensi (%) power



20 15 10 5 0 0



0



0



0



0



0



Q ,Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.1.1. Kurva karakteristik pompa tunggal Gambar 3.1.1. di atas merupakan kurva head pompa H, efisiensi η, dan power P pada pompa tunggal diplotkan dalam suatu grafik sebagai fungsi debit aliran Q. Berdasarkan grafik di atas membuktikan bahwa semakin besar debit aliran maka head pompa semakin kecil, sedangkan power dan efisiensi cenderung semakin besar. Grafik 3.1 memperlihatkan bahwa efisiensi maksimum pompa tunggal tercapai pada 1,61% yang menandakan kondisi optimum operasi pompa tersebut, dengan tinggi head pompa 10,28 meter dan power 42,71 watt. Berikut ini merupakan grafik H vs Q, h vs Q dan P vs Q secara terpisah dari kurva karakteristik pompa tunggal pada gambar 3.1.1 di atas :



12 11.5 Head pompa (m)



11 10.5 10



head



9.5 9 8.5 0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.1.2 Kurva hubungan head pompa dengan debit aliran pada pompa tunggal 1.8 1.6



Ƞ, Efisiensi (%)



1.4 1.2 1 0.8 efisiensi



0.6 0.4 0.2 0 0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.1.3 Kurva hubungan efisiensi pompa dengan debit aliran pada pompa tunggal



45 40



P, Power (watt)



35 30 25 20 Power



15 10 5 0 0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.1.4 Kurva hubungan power pompa dengan debit aliran pada pompa tunggal 3.2. Percobaan Menggunakan Pompa Ganda secara Berurutan 45 40



P,Power (watt) H,Head (m) Ƞ, Efisiensi (%)



35 30 25 head efisiensi Power



20 15 10 5 0 0



0



0



0



0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.2.1. Kurva karakteristik pompa ganda berurutan Gambar 3.2.1 di atas merupakan kurva head pompa H, efisiensi η, dan power P pada pompa ganda yang disusun secara berurutan diplotkan dalam suatu grafik sebagai fungsi debit aliran Q. Berdasarkan grafik di atas dapat dilihat



bahwa semakin besar debit alir maka head pompa semakin kecil, sedangkan efisiensi dan power cenderung semakin besar. Kondisi optimum dicapai pada efisiensi 1,52 %. Pada kondisi optimum tersebut, head pompa yang dicapai sebesar 10,91 meter dengan power 39,55 watt. Berikut ini merupakan grafik H vs Q, h vs Q dan P vs Q secara terpisah dari kurva karakteristik pompa ganda berurutan pada gambar 3.2.1 di atas :



12



8 6 head



4 2 0 0



0



0



0



0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.2.2. Kurva hubungan head pompa dengan debit aliran pada pompa ganda berurutan.



Ƞ, Efisiensi (%)



H, Head Pompa (m)



10



1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0



efisiensi



0



0



0



0



0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.2.2. Kurva hubungan efisiensi pompa dengan debit aliran pada pompa ganda berurutan.



45 40



P,Power (watt)



35 30 25 20 power



15 10 5 0 0



0



0



0



0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.2.3 Kurva hubungan power pompa dengan debit aliran pada pompa ganda berurutan. 3.3. Percobaan Menggunakan Pompa Ganda secara Serempak



60



P, Power (watt) H, Head (m) Ƞ , Efisiensi (%)



50 40 30



head efisiensi power



20 10 0 0



0



0



0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.3.1 Kurva karakteristik pompa ganda serempak Gambar 3.3.1 di atas merupakan kurva head pompa H, efisiensi η, dan power P pada pompa ganda yang disusun secara serempak diplotkan dalam suatu grafik sebagai fungsi debit aliran Q. Berdasarkan grafik di atas dapat dilihat bahwa semakin besar debit alir maka head pompa semakin kecil, sedangkan



efisiensi dan power cenderung semakin besar. Kondisi optimum dicapai pada efisiensi 1,69%. Pada kondisi optimum tersebut, head pompa yang dicapai 10,38 meter dengan power 48,82 watt. Berikut ini merupakan grafik H vs Q, h vs Q dan P vs Q secara terpisah dari kurva karakteristik pompa ganda berurutan pada gambar 3.3.1 di atas :



10.8



H, Head pompa (m)



10.6 10.4 10.2 10



Head



9.8 9.6 9.4 0



0



0



0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.3.2. Kurva hubungan head pompa dengan debit aliran pada



Ƞ, Efisiensi (%)



pompa ganda serempak.



1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0



efisiensi



0



0



0



0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.3.3. Kurva hubungan efisiensi pompa dengan debit aliran pada pompa ganda serempak.



power 60



P, Power (watt)



50 40 30



power



20 10 0 0



0



0



0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.3.3. Kurva hubungan power pompa dengan debit aliran pada pompa ganda serempak.



3.4. Perbandingan H vs Q Pada Variasi Susunan Pompa Sentrifugal



12



H, Head pompa (m)



10 8 6



pompa tunggal pompa ganda berurutan pompa ganda serempak



4 2 0 0



0



0



0



0



0



0



0



0



Q, Debit aliran (m³/det)



Gambar 3.4. Kurva H vs Q pada variasi susunan pompa sentrifugal Jika kemampuan suatu pompa yang dioperasikan tidak memadai untuk suatu pemakaian, pemasangan pompa ganda dapat dilakukan, baik secara berurutan maupun serempak. Untuk meningkatkan head pompa, pemasangan dilakukan



secara berurutan, sedangkan untuk meningkatkan debit aliran pemasangan dilakukan secara serempak. Berdasarkan gambar 3.4. di atas dapat dilihat bahwa head pompa tunggal lebih rendah dibandingkan dengan head pompa ganda berurutan. Hal ini sesuai dengan tujuan pemasangan pompa ganda secara berurutan yaitu untuk meningkatkan head pompa. Namun debit aliran pompa tunggal tidak sama dengan debit aliran yang dihasilkan pompa ganda berurutan. Secara teoritis, seharusnya harga Q sama, baik untuk pompa tunggal maupun pompa yang telah disusun ganda berurutan. Perbedaan ini terjadi karena kombinasi kurva head-debit secara teoritis untuk pompa ganda berurutan merupakan penambahan kurva head pompa tunggal pada debit yang sama, sedangkan pada prakteknya nilai Q tidak dibuat sama. Berdasarkan gambar 3.4. di atas juga dapat dilihat bahwa debit pompa tunggal lebih rendah dibandingkan dengan debit pompa ganda serempak. Hal ini sesuai dengan tujuan pemasangan pompa ganda secara serempak yaitu untuk meningkatkan debit aliran. Namun head pompa tunggal tidak sama dengan head yang dihasilkan pompa ganda serempak. Secara teoritis, seharusnya harga H sama, baik untuk pompa tunggal maupun pompa yang telah disusun ganda serempak. Perbedaan ini terjadi karena kombinasi kurva head-debit secara teoritis untuk pompa ganda serempak merupakan penambahan kurva debit pompa tunggal pada head yang sama, sedangkan pada prakteknya nilai H tidak dibuat sama. Selain itu, adanya kehilangan tekan sistem perpipaan antara pompa juga menjadi penyebab sulitnya mendapatkan hasil yang sesuai dengan teoritis.



BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan 1. Kurva karakteristik pompa sentrifugal, baik yang disusun tunggal, secara berurutan maupun serempak, menunjukkan adanya hubungan antara head pompa, power, dan efisiensi terhadap debit aliran air. Seiring dengan bertambahnya debit aliran air, head pompa akan cenderung menurun, sedangkan power dan efisiensi pompa akan semakin meningkat. 2. Untuk pompa sentrifugal yang disusun tunggal, didapat efisiensi maksimum sebesar 1,61% dengan tinggi head pompa yang dicapai sebesar 10,28 meter dan power yang dihasilkan sebesar 42,71 watt. 3. Untuk pompa sentrifugal yang disusun secara berurutan, didapat efisiensi maksimum sebesar 1,52% dengan tinggi head pompa yang dicapai sebesar 10,91 meter dan power yang dihasilkan sebesar 39,55 watt. 4. Untuk pompa sentrifugal yang disusun secara serempak, didapat efisiensi maksimum sebesar 1,69% dengan tinggi head pompa yang dicapai sebesar 10,38 meter dan power yang dihasilkan sebesar 48,82 watt. 5. Perbandingan kurva karaktristik head-debit untuk setiap variasi susunan pompa sentrifugal menunjukkan adanya peningkatan head pompa pada pompa yang disusun secara berurutan, sedangkan peningkatan debit aliran terjadi pada pompa yang disusun secara serempak. 4.2. Saran 1. Praktikan harus teliti dalam mengatur bukaan kerangan V5. Kesalahan dalam perlakuan ini akan berpengaruh terhadap perhitungan debit aliran, head pompa, power dan efisiensi pompa. 2. Tutup kerangan menuju manometer secepat mungkin jika raksa tersedot ke dalam selang yang menuju ke sistem perpipaan.



DAFTAR PUSTAKA Geankoplis, CJ. 1997. Transport Processes and Unit Operations. 3rd edition. Eastern Economy Edition. Prentice-Hall of India Private Ltd. New Delhi, India. Tim Laboratorium Dasar Proses dan Operasi Pabrik Program Studi D-III Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Riau. 2012. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I. Pekanbaru



LAMPIRAN A LAPORAN SEMENTARA



Judul Praktikum



: Pompa Sentrifugal



Hari/Tanggal Praktikum



: Minggu / 16 Desember 2012



Pembimbing



: Zulfansyah, ST., MT.



Asisten Laboratorium



: Saut Melky Joel



Nama Kelompok III



: Boy Presley Panjaitan (1107035582) Elvira Idha Cahyati



(1107035649)



Frima Pandapotan S



(1107036237)



A.1 Data spesifikasi peralatan Berikut ini merupakan data spesifikasi peralatan yang digunakan : a. Ukuran bak penampung



= (0,5 x 0,39 x 0,5) m3



b. Diameter impeller pompa



= 0,08 m



c. Diameter pipa



= 0,019 m



d. Putaran pompa



= 2850 rpm



e. Tegangan daya masuk pompa



= 220 volts



f. Tinggi air dari datum level



= 0,3 m



g. Tinggi input pompa dari datum (z1)



= 0,1 m



h. Tinggi output pompa dari datum (z2)



= 0,75 m



A.2 Data Hasil Percobaan Data hasil percobaan pompa sentrifugal, baik yang disusun secara tunggal, ganda berurutan, maupun ganda serempak dapat dilihat pada tabel-tabel di bawah ini : Tabel A.1 Data hasil percobaan untuk pompa tunggal



Run



Bukaan Keranga n



1



900



560



1,32



Beda Tinggi Manomete r (mmHg) 765



2



800



460



1,25



815



12,1



3



70



0



420



1,74



850



12,2



4



700



460



1,52



780



12,2



5



800



480



1,44



720



12,2



6



900



520



1,39



700



12,1



Volume Waktu air yang untuk ditampung menampung (ml) (sekon)



Kuat arus masuk ke pompa 1 (A) 12,0



Tabel A.2 Data hasil percobaan untuk pompa ganda berurutan



Ru n



Bukaan Kerangan



1



900



2



80



0



3



Volume air yang ditampun g (ml) 460



Waktu Beda untuk Tinggi menampung Manometer (sekon) (mmHg)



Kuat arus masuk ke pompa 2 (A)



Kuat arus masuk ke pompa 3 (A)



1,53



660



12,1



11,9



490



1,39



670



12,1



11,9



700



520



1,39



815



12,0



11,6



4



700



480



1,44



780



12,0



11,6



5



0



540



1,48



675



12,0



11,8



0



460



1,39



635



12,1



11,9



6



80 90



Tabel A.3 Data hasil percobaan untuk pompa ganda serempak



Ru n



Bukaan Kerangan



1



900



2



0



3



0



Volume air yang ditampun g (ml) 510



Waktu Beda untuk Tinggi menampung Manometer (sekon) (mmHg)



Kuat arus masuk ke pompa 1 (A)



Kuat arus masuk ke pompa 2 (A)



1,44



787



13,0



13,0



660



1,57



737



13,0



13,1



70



740



1,53



773



13,1



13,1



4



700



660



1,44



744



13,1



13,1



5



800



640



1,50



727



12,8



12,9



6



0



580



1,39



776



12,7



12,7



80



90



Pekanbaru, 16 Desember 2012 Teknisi



Yulina, S.Pd



Asisten



Saut Melky Joel



LAMPIRAN B PERHITUNGAN Berikut ini merupakan contoh perhitungan pada pompa tunggal dengan bukaan kerangan 900 : a. Menghitung debit air Q = 560 ml / 1,32 s = 424,24 ml/s = 0,000424 m3/s b. Menghitung nilai Pin,



Pin = V. I = 220 V x 12,0 A = 2.640 watt c. Menghitung head pompa, H =



8Q 2 g π 2 Dp12



Dp 1 −1 + ( z 2−z 1 ) +h m( ρm− pw) Dp 2



[( )



]



8 x 0,0004242 0,019 −1 + ( 0,75−0,1 ) +0,765(13,6−1) = 2 2 9,8 x 3,14 x 0,019 0,019



[( ) ]



= 10,28 m d. Menghitung Pout Pout = g . Q . H .  = 9,8 m/s2 x 0,000424 m3/s x 10,28 m x 1000 kg/m3 = 42,71 J/s = 42,71 watt e. Menghitung efisiensi, P out



= =



pin



x 100 %



42,71 x 100 % = 1,61% 2.640



Perhitungan di atas digunakan juga untuk menentukan harga Q, Pin, H, Pout, dan  selanjutnya, baik untuk pompa tunggal, ganda berurutan, maupun ganda serempak, sehingga didapat hasil seperti terlihat pada tabel-tabel di bawah ini :



Tabel B.1. Pompa Tunggal No. 1



Bukaan



Q



Kerangan (m³/s) 0 90 0,000424



hm



H



Pin



Pout



Efisiensi



(mHg) 0,765



(m) 10,28



(watt) 2.640



(watt) 42,71



(%) 1,61



2



800



0,000368



0,815



10,91



2.662



39,34



1,47



3



70



0



0,000241



0,850



11,36



2.640



26,83



1,01



4



700



0,000302



0,780



10,47



2.640



30,98



1,17



5



800



0,000333



0,720



9,72



2.640



31,72



1,20



6



900



0,000374



0,700



9,47



2.662



34,70



1,30



Tabel B.2. Pompa Ganda Berurutan No .



Bukaan Kerangan 900 800 700 700 800 900



1 2 3 4 5 6



Q



hm



H



Pin



(m³/s)



(mHg)



(m)



(watt)



0,0003 0,00035 0,00037 0,00033 0,00036 0,00033



0,660 0,670 0,815 0,780 0,675 0,635



8,96 9,09 10,91 10,47 9,15 8,65



2.640 2.640 2.596 2.596 2.618 2.640



Pout (watt ) 26,34 31,17 39,55 33,85 32,28 27,97



Efisiensi (%) 0,99 1,18 1,52 1,30 1,23 1,05



Tabel B.3. Pompa Ganda Serempak No . 1 2 3 4 5 6



Bukaan Kerangan 900 800 700 700 800 900



Q



hm



H



Pin



(m³/s)



(mHg)



(m)



(watt)



0,00035 0,000420 0,00048 0,00045 0,000426 0,00041



0,787 0,737 0,773 0,744 0,727 0,776



10,56 9,93 10,38 10,02 9,81 10,42



2.860 2.871 2.882 2.882 2.827 2.794



Pout (watt ) 36,22 40,87 48,82 44,18 40,95 41,86



Efisiensi (%) 1,26 1,42 1,69 1,53 1,44 1,49