bab iv pembahasan 4.1 perhitungan data hasil pengujian · 22 bab iv pembahasan 4.1 perhitungan data...

22

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Data Hasil Pengujian

Pengujian pompa yang dihubungkan secara seri dan parallel dengan

bukaan katup 450

dan 90o, tinggi awal permukaan air 1 dm, waktu pengujian 0, 9,

18, 27, 36, 45, 54, 63, 72, 81, 90, 99, 108, 117, 126, detik, tegangan listrik 230

volt dan arus listrik pada pompa 1 dan 2, yaitu 1,1 ampere, sehingga didapatkan

data-data dan perhitungan sebagai berikut:

A. Kerja Pompa Seri 450

Dari hasil pengujian pada pompa dihitung secara seri diperoleh data

sebagai berikut:

a. Tinggi awal permukaan air : 0,006 m

b. Diameter tandon : 65 cm

c. Waktu : 9 detik

d. Hs1 : -10 cmHg

e. Hd1 : 0,2 Kg/cm2

f. Hs2 : -7 cmHg

g. Hd2 : 0,1 Kg/cm2

h. Tegangan : 230 Volt

i. Arus listrik pada pompa 1 : 1,1 Ampere

j. Arus listrik pada pompa 2 : 1,2 Ampere

Mengubah head manometris pompa

Dimana:

1 cmHg = 0,135 mH2O

1 Kg/cm2 = 10 mH2O

Maka:

Hs1 = -10 cmHg = - 1,35 mH2O

Hd1 = 0,2 Kg/cm2 = 2 mH2O

23

Hs2 = -7 cmHg = - 0,945 mH2O

Hd2 = 0,1 Kg/cm2 = 1 mH2O

a. Kapasitas (Q)

Q =V

t

Dimana : V = π

4 x d2 x L

Maka : Q = π

4 x d2 x L

t

Dimana : Q = Kapasitas air (m3/s)

d = Diameter tendon (m)

L = Tinggi permukaan air (m)

V = Volume tangki air (m3)

t = Waktu (s)

Dimana: Q = 𝜋

4 x 0,65 2 x 0,006

9

Q = 0,000221108 m3/s

b. Head manometris (ketinggian pompa)

Hm = Hd – Hs (Sumber: Nouwen, Pompa I hal. 135)

Dimana : Hm = Manometric head (mH2O)

Hd = Discharge head (mH2O)

Hs = Suction head (mH2O)

1. Head manometrik untuk pompa 1

Hm1 = Hd1 – Hs1

Hm1 = 2 mH2O – (-1,35 mH2O)

Hm1 = 2 mH2O + 1,35 mH2O

Hm1 = 3,35 mH2O


Hm2 = Hd2 – Hs2

Hm2 = 1 mH2O – (-0,945 mH2O)

24

Hm2 = 1 mH2O + 0,945 mH2O

Hm2 = 1,945 mH2O

3. Head manometrik pompa total

Hmtot = Hm1+ Hm2

Hmtot = 3,35 mH2O + 1,945 mH2O

Hmtot = 5,295 mH2O

c. Daya pompa 450

Pi = V x I x Cos ɸ

Dimana : Pi = Daya listrik (Watt)

V = Tegangan listrik (Volt)

I = Kuat arus listrik (Ampere)

1. Daya pompa 1

Pi1 = V x I1 x Cos ɸ

Pi1 = 230 volt x 1,1 Amp x 0,8

Pi1 = 202,4 watt

2. Daya pompa 2

Pi2= V x I2 x Cos ɸ

Pi2= 230 volt x 1,2 Amp x 0,8

Pi2= 220,8 watt

3. Daya pompa total 450

Ptot = Pi1 + Pi2

Ptot = 202,4 + 220,8

Ptot = 423,2 watt

d. Daya hidrolis

Po = ρ x g x Hm x Q (Sumber: Fritz Dietzel, Dakso Siono, Turbin,

Pompa dan Kompresor, hal. 242)

25

Dimana : Po = Daya hidrolis (Watt)

ρ = Densitas air pada temperatur 25oC = 1000

kg/cm3 (Sumber: J.P Holman, Perpindahan Panas Kalor)

g = Gravitasi (9,81 m/s2)

Hm = Head manometris (Ketinggian pompa)

Q = Kapasitas (m3/s)

Daya hidrolis pompa seri 450

yaitu :

1. Daya hidrolis pompa 1

Po1 = ρ x g x Hm1 x Q

Po1 = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 3,35 mH2O x 0,000221108 m

3/s

Po1 = 7,266393713 Watt



Po2 = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 1,945 mH2O x 0,000221108 m

3/s

Po2 = 4,218846499 Watt

3. Daya hidrolis pompa total seri 45o

Potot = ρ x g x (Hm1+ Hm2) x Q

Potot = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 5,295 x 0,000221108 m

3/s

Potot = 11,48524021 Watt

e. Efisiensi pompa

1. Efisiensi pompa 1

ηP1 = Po 1

Pi1 x 100 %

ηP1 = 7,266393713 Watt

202,4 Watt x 100 %

ηP1 = 3,590115471 %

26


ηP2 = Po 2

Pi2 x100 %

ηP2 = 4,218846499 watt

220,8 wattx100 %

ηP2 = 1,910709465 %

3. Efisiensi pompa total seri 45o

ηptot = Hm1 + Hm2

Hm1

𝜂𝑝1+

𝐻𝑚 2

𝜂𝑝2

ηptot =3,35+1,945

3,35

3,590115471+

1,945

1,910709465

ηptot = 4,346891895 %

B. Kerja Pompa Seri 90o

Dari hasil pengujian pada pompa dihubung secara seri diperoleh data

sebagai berikut:

a. Tinggi permukaan air : 0,013 m


c. Waktu : 9 detik

d. Hs1 : -10 cmHg

e. Hd1 : 0,5 Kg/cm2

f. Hs2 : -14 cmHg

g. Hd2 : 0,2 Kg/cm2





Dimana:

1 Kg/cm2 = 10 mH2O

27

1 cmHg = 0,135 mH2O

Maka:

Hs1 = -10 cmHg = -1,35 mH2O

Hd1 = 0,5 Kg/cm2 = 5 mH2O

Hs2 = -14 cmHg = -1,89 mH2O

Hd2 = 0,2 Kg/cm2 = 2 mH2O

a. Kapasitas (Q)

Q =V

t

Dimana : V = π

4 x d2 x L

Maka : Q = π

4 x d2 x L

t





t = Waktu (s)

Dimana : Q = 𝜋

4 x 0,65 2 x 0,013

9

Q = 0,000479068 m3/s







Hm1 = Hd1 – Hs1

Hm1 = 5 mH2O – (-1,35 mH2O)

Hm1 = 5 mH2O + 1,35 mH2O

Hm1 = 6,35 mH2O

28


Hm2 = Hd2 – Hs2

Hm2 = 2 mH2O – (-1,89 mH2O)

Hm2 = 2 mH2O + 1,89 mH2O

Hm2 = 3,89 mH2O


Hmtot = Hm1+ Hm2

Hmtot = 6,35 mH2O + 3,89 mH2O

Hmtot = 10,24 mH2O

c. Daya pompa

Pi = V x I x Cosɸ




1. Daya pompa 1


Pi1 = 230 volt x 1,4 Amp x 0,8

Pi1 = 257,6 watt

2. Daya pompa 2


Pi2= 230 volt x 1,4 Amp x 0,8

Pi2= 257,6 watt

3. Daya pompa total

Ptot = Pi1 + Pi2

Ptot = 257,6 + 257,6

Ptot = 515,2 watt

29

d. Daya hidrolis

Po = ρ x g x Hm x Q (Sumber: Fritz Dietzel, Dakso Siono, Turbin, Pompa

dan Kompresor, hal. 242)

Dimana: Po = Daya hidrolis (Watt)


kg/cm3 (Sumber: J.P Holman, Perpindahan Panas Kalor)




Daya hidrolis pompa seri 900

yaitu :



Po1 = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 6,35 mH2O x 0,000479068 m

3/s

Po1 = 29,84282592 Watt



Po2 = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 3,89 mH2O x 0,000479068 m

3/s

Po2 = 18,28166816 Watt

3. Daya hidrolis pompa total seri


Potot = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 10,24 mH2O x 0,000479068 m

3/s

Potot = 48,12449408 Watt

e. Efisiensi pompa


ηP1 = Po 1

Pi1 x 100 %

ηP1 = 29,84282592 Watt

257 ,6 Watt x 100 %

ηP1 = 11,58494795 %

30


ηP2 = Po 2

Pi2 x 100 %

ηP2 = 18,28166816 watt

257,6 watt x 100 %

ηP2 = 7,09692087 %

3. Efisiensi pompa total seri 90o

ηptot = Hm1 + Hm2

Hm1

𝜂𝑝1 +

𝐻𝑚 2

𝜂𝑝2

ηpto = 6,35+ 3,89

6,35

11,58494795 +

3,89

7,09692087

ηptot = 9,898460435 %

C. Kerja Pompa Parallel 450

Dari hasil pengujian pada pompa dihubung secara parallel diperoleh data

sebagai berikut:



c. Waktu : 9 detik

d. Hs1 : -8 cmHg

e. Hd1 : 0,7 Kg/cm2

f. Hs2 : -44 cmHg

g. Hd2 : 0,2 Kg/cm2





Dimana:

1 cmHg = 0,135 mH2O

31

1 Kg/cm2 = 10 mH2O

Maka:

Hs1 = -8 cmHg = -1,08 mH2O

Hd1 = 0,7 Kg/cm2

= 7 mH2O

Hs2 = -44 cmHg = -5,94 mH2O

Hd1 = 0,2 Kg/cm2

= 2 mH2O

a. Kapasitas (Q)

Q =V

t

Dimana :V = π

4 x d2 x L

Maka : Q = π

4 x d2 x L

t





t = Waktu (s)

Dimana : Q = 𝜋

4 x 0,65 2 x 0,008

9

Q = 0,000294811 m3/s







Hm1 = Hd1 – Hs1

Hm1 = 7 mH2O – (-1,08 mH2O)

Hm1 = 7 mH2O + 1,08 mH2O

Hm1 = 8,08 mH2O

32


Hm2 = Hd2 – Hs2

Hm2 = 2 mH2O – (-5,94 mH2O)

Hm2 = 2 mH2O + 5,94 mH2O

Hm2 = 7,94 mH2O


Hmtot = Hm1+ Hm2

Hmtot = 8,08 mH2O + 7,94 mH2O

Hmtot = 16,02 mH2O

c. Daya pompa

Pi = V x I x Cosɸ




1. Daya pompa 1


Pi1 = 220 Volt x 1,2 Amp x 0,8

Pi1 = 211,2 watt

2. Daya pompa 2


Pi2= 220 volt x 1,1 Amp x 0,8

Pi2= 193,6 watt

3. Daya pompa total

Ptot = Pi1 + Pi2

Ptot = 211,2 + 193,6

Ptot = 404,8 Watt

33

d. Daya hidrolis




Ρ = Densitas air pada temperatur 25oC = 1000

kg/cm3 (Sumber: J.P Holman, Perpindahan Panas

Kalor)




Daya hidrolis pompa parallel 450

yaitu:


Po1= ρ x g x Hm1 x Q

Po1 = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 8,08 mH2O x 0,000294811 m

3/s

Po1 = 23,36814376 Watt



Po2 = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 7,94 mH2O x 0,000294811 m

3/s

Po2 = 22,96325018 Watt

3. Daya hidrolis pompa total parallel 45o


Potot = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 16,02 mH2O x 0,000294811 m

3/s

Potot = 46,33139394 Watt

e. Efesiensi pompa


ηP1 = Po 1

Pi1 x 100 %

34

ηP1 = 23,36814376 Watt

211,2 Watt x 100 %

ηP1 = 11,06446201 %


ηP2 = Po 2

Pi2 x 100 %

ηP2 = 22,96325018 watt

193,6 watt x 100 %

ηP2 = 11,86118294 %

3. Efisiensi pompa total parallel 450

ηptot = Hm1 + Hm2

Hm1

𝜂𝑝1 +

𝐻𝑚 2

𝜂𝑝2

ηpto = 8,08 + 7,94

8,08

11,06446201 +

7,94

11,86118294

ηptot = 13,75273967 %

D. Kerja Pompa Parallel 90o

Dari hasil pengujian pada pompa dihubung secara parallel diperoleh data

sebagai berikut:



c. Wakru : 9 detik

d. Hs1 : -10 cmHg

e. Hd1 : 1,5 Kg/cm2

f. Hs2 : -15 cmHg

g. Hd2 : 0,5 Kg/cm2




35


Dimana:

1 cmHg = 0,135 mH2O

1 Kg/cm2 = 10 mH2O

Maka:

Hs1 = -10cmHg = -1,35 mH2O

Hd1 = 1,5 Kg/cm2 = 15 mH2O

Hs2 = -15 cmHg = -2,025 mH2O

Hd2 = 0,5 Kg/cm2 = 5 mH2O

a. Kapasitas (Q)

Q =V

t

Dimana :V = π

4 x d2 x L

Maka : Q = π

4 x d2 x L

t





t = Waktu (s)

Dimana : Q = 𝜋

4 x 0,65 2 x 0,007

9

Q = 0,00025796 m3/s






36


Hm1 = Hd1 – Hs1

Hm1 = 15 mH2O – (-1,35 mH2O)

Hm1 = 15 mH2O + 1,35 mH2O

Hm1 = 16,35 mH2O


Hm2 = Hd2 – Hs2

Hm2 = 5 mH2O – (-2,025 mH2O)

Hm2 = 5 mH2O + 2,025 mH2O

Hm2 = 7,025 mH2O


Hmtot = Hm1+ Hm2

Hmtot = 16,35 mH2O + 7,025 mH2O

Hmtot = 23,375 mH2O

c. Daya pompa

Pi = V x I x Cosɸ




1. Daya pompa 1


Pi1 = 220 Volt x 1,2 Amp x 0,8

Pi1 = 211,2 Watt

2. Daya pompa 2


Pi2= 220 volt x 1,1 Amp x 0,8

Pi2= 193,6 watt

37

3. Daya pompa total

Ptot = Pi1 + Pi2

Ptot = 211,2 + 193,6

Ptot = 404,8 Watt

d. Daya hidrolis





kg/cm3

(Sumber: J.P Holman, Perpindahan Panas

Kalor)




Daya hidrolis pompa parallel 900

yaitu:



Po1 = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 16,35 mH2O x 0,00025796 m

3/s

Po1 = 41,37506271 Watt



Po2 = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 7,025 mH2O x 0,00025796 m

3/s

Po2 = 17,77735875 Watt

3. Daya hidrolis pompa total parallel 900


Potot = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s

2 x 23,375 mH2O x 0,00025796 m

3/s

Potot = 59,15242145 Watt

38

e. Efisiensi pompa


ηP1 = Po 1

Pi1 x 100 %

ηP1 = 41,37506271 Watt

211,2 Watt x 100 %

ηP1 = 19,5904653 %


ηP2 = Po 2

Pi2 x 100 %

ηP2 = 17,77735875 watt

193,6 watt x 100 %

ηP2 = 9,182520014 %

3. Efisiensi pompa total parallel 90o

ηptot = Hm1 + Hm2

Hm1

𝜂𝑝1 +

𝐻𝑚 2

𝜂𝑝2

ηpto = 16,35 + 7,025

16,35

19,5904653 +

7,025

9,182520014

ηptot = 20,74164001 %

4.2 Tabel Hasil Perhitungan

a. Rangkaian seri

Seri 45o

T (s) Debit (m3/s) Daya (Hp) Efisien (%)

0 0 0 0

9 0,000221108 11,48524021 4,346891895

18 0,000184257 9,571033509 4,180743246

27 0,000184257 9,571033509 4,180743246

39

36 0,000331663 17,22786032 4,845337842

45 0,000294811 15,31365362 4,679189193

54 0,000147406 7,656826808 4,014594597

63 0,00025796 13,39944691 4,513040544

72 0,000221108 11,48524021 4,346891895

81 0,00025796 13,39944691 4,513040544

90 0,00025796 13,39944691 4,513040544

99 0,000221108 11,48524021 4,346891895

108 0,000221108 11,48524021 4,346891895

117 0,00025796 13,39944691 4,513040544

126 0,00025796 13,39944691 4,513040544

Rata-rata 0,000221108 11,48524021 4,123558561

Tabel 4.1. Data Hasil Perhitungan Rangkaian Seri 45o

Seri 90o


0 0 0 0

9 0,000479068 48,12449408 9,898460435

18 0,000405365 40,72072576 9,352543445

27 0,000294811 29,61507328 8,53366796

36 0,000700176 70,33579904 11,53621141

45 0,000515919 51,82637824 10,17141893

54 0,000479068 48,12449408 9,898460435

63 0,000552771 55,5282624 10,44437743

72 0,000442217 44,42260992 9,62550194

81 0,000479068 48,12449408 9,898460435

90 0,000515919 51,82637824 10,17141893

99 0,000479068 48,12449408 9,898460435

108 0,000442217 44,42260992 9,62550194

117 0,000515919 51,82637824 10,17141893

40

126 0,000479068 48,12449408 9,898460435

Rata-rata 0,000452044 45,40977903 9,274957539

Tabel 4.2. Data Hasil Perhitungan Rangkaian Seri 90o

b. Rangkaian parallel

Parallel 45o


0 0 0 0

9 0,000294811 46,33139394 13,75273967

18 0,00025796 40,5399697 13,04364721

27 0,00025796 40,5399697 13,04364721

36 0,000184257 28,95712121 11,62546229

45 0,000221108 34,74854546 12,33455475

54 0,00025796 40,5399697 13,04364721

63 0,00025796 40,5399697 13,04364721

72 0,000294811 46,33139394 13,75273967

81 0,00025796 40,5399697 13,04364721

90 0,00025796 40,5399697 13,04364721

99 0,000221108 34,74854546 12,33455475

108 0,00025796 40,5399697 13,04364721

117 0,000221108 34,74854546 12,33455475

126 0,000294811 46,33139394 13,75273967

Rata-rata 0,000235849 37,06511515 12,07952507

Tabel 4.3. Data Hasil Perhitungan Rangkaian Parallel 45o

Parallel 90o


0 0 0 0

41

9 0,00025796 59,15242145 20,74164001

18 0,000663325 152,1062266 27,64278859

27 0,000515919 118,3048429 25,13328001

36 0,000479068 109,854497 24,50590287

45 0,000552771 126,7551888 25,76065716

54 0,000552771 126,7551888 25,76065716

63 0,000479068 109,854497 24,50590287

72 0,000552771 126,7551888 25,76065716

81 0,000552771 126,7551888 25,76065716

90 0,000515919 118,3048429 25,13328001

99 0,000479068 109,854497 24,50590287

108 0,000515919 118,3048429 25,13328001

117 0,000479068 109,854497 24,50590287

126 0,000589622 135,2055348 26,3880343

Rata-rata 0,000479068 109,854497 23,41590287

Tabel 4.4. Data Hasil Perhitungan Rangkaian Parallel 90o

4.3 Diagram Perbandingan

a. Grafik debit secara seri

Gambar 4.1. Grafik debit secara seri

0

0,0001

0,0002

0,0003

0,0004

0,0005

0,0006

0,0007

0,0008

0 9

18 27 36 45 54 63 72 81 90 99 108

117

126

De

bit

Waktu

Rangkaian Seri

45

90

42

Proses ini dipengaruhi oleh besar luasan dari bukaan katub, bukaan

katub 90o memiliki besar luasan lebih besar dari bukaan katub 45

o,

sehingga menghasilkan air yang lebih banyak. Pada rangkaian seri, naik

turunnya garfik debit juga dipengaruhi oleh daya hidrolis serta arus dari

kedua pompa. Daya pompa yang tinggi membuat kecepatan air meningkat

maka tekanan akan menjadi rendah sehingga menimbulkan terjadinya

gelembung-gelembung air atau kavitasi. Ketika tekanan air besar maka

daya hidrolis dan debit akan meningkat.

b. Grafik debit secara parallel

Gambar 4.2. Grafik debit secara parellel

Grafik debit secara parallel pada gambar diatas menunjukkan

bahwa debit air yang dihasilkan dari bukaan katub 45° dan 90° mengalami

naik dan turun pada setiap detiknya. Perbedaannya diakibatkan oleh besar

luasan dari bukaan katub serta akibat dari terjadinya kavitasi, sehingga

berpengaruh pada naik turun debit pada setiap detiknya. Selain itu juga

dipengaruhi oleh daya hidrolis dan tekanan air.

0

0,0001

0,0002

0,0003

0,0004

0,0005

0,0006

0,0007

0 9

18

27

36

45

54

63

72

81

90

99

108

117

126

De

bit

Waktu

Rangkaian Parallel

45

90

43

c. Grafik daya secara seri

Gambar 4.3. Grafik daya secara seri

Daya hidrolis dipengaruhi oleh head manometris (energi tekan)

dari pompa. semakin tinggi daya tekan berarti semakin tinggi daya hidrolis

yang dihasilkan, dan debit air akan semakin besar. Ketika tekanan air

rendah maka rawan akan terjadi kavitasi yang menyebabkan daya hidrolis

dan debit turun.

d. Grafik daya secara parallel

Gambar 4.4. Grafik daya secara parallel

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 9

18 27 36 45 54 63 72 81 90 99 108

117

126

Day

a H

idro

lis

Waktu

Rangkaian Seri

45

90

020406080100120140160

0 9

18 27 36 45 54 63 72 81 90 99 108

117

126

Day

a H

idro

lis

Waktu

Rangkaian Parallel

45

90

44

Pada rangkaian parallel terjadinya proses kavitasi sangat rendah,

karena kecepatan air yang berkurang/rendah, sehingga tekanan air yang

ditimbulkan jauh lebih besar/tinggi yang menghasilkan debit dan efisiensi

yang besar pula. Dan besar kecilnya daya hidrolis dipengauhi juga oleh

bukaan katubnya.

e. Grafik efesiensi secara seri

Gambar 4.5. Grafik efisiensi secara seri

Perbedaan efisiensi dipengaruhi akibat terjadinya kavitasi. Pada

bukaan katub 90° tekanan aliran yang dihasilkan lebih besar

dibandingankan dengan bukaan katub 45°, sehingga kavitasi yang

ditimbulkan relatif rendah. Besar kecil efesiensi yang dihasilkan

dipengaruhi oleh daya hidrolis, head manometris (energi tekan), daya/arus

pompa, dan besar debit air yang dihasilkan.

0

2

4

6

8

10

12

14

0 9

18

27

36

45

54

63

72

81

90

99

108

117

126

Efis

ien

si

Waktu

Rangkaian Seri

45

90

45

f. Grafik efesiensi secara parallel

Gambar 4.6. Grafik efisiensi secara parallel

Faktor lain yang mempengaruhi kavitasi juga disebabkan oleh

daya/arus pompa. Semakin besar daya/arus yang dihasilkan maka

efisiensinya semakin kecil. Selain itu juga belokan/sudut pada pipa juga

mempengaruhi terjadinya kavitasi walupun dalam skala kecil. Pada

rangkaian parallel ketika daya hidrolis naik maka debit dan efisiensi juga

ikut meningkat

0

5

10

15

20

25

30

0 9

18 27 36 45 54 63 72 81 90 99 108

117

126

Efis

ien

si

Waktu

Rangkaian Parallel

45

90

bab iv pembahasan 4.1 perhitungan data hasil pengujian · 22 bab iv pembahasan 4.1 perhitungan data...

Documents