PERANCANGAN POMPA AIR SENTRIFUGAL

BERKAPASITAS 35 LITER PER MENIT

DENGAN HEAD 10 METER

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjan Teknik Mesin

Disusun Oleh :

RAJHIV AL RAZHID

201610120311036

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2021

iii

iv

v

vi

ABSTRAK

Kebutuhan air bersih adalah hal yang sangat penting bagi kebutuhan dasar

untuk kehidupan makhluk hidup terutama manusia. Manusia menggunakan air untuk

berbagai keperluan dalam kehidupan sehari-hari. Dalam suatu kawasan industri, air

akan mempengaruhi berbagai aspek yang meliputi kesehatan masyarakatnya,

ekonomi, sosial, serta peningkatan peningkatan tata kehidupan kota / desa serta kawasan industri itu sendiri. Oleh karena itu pompa merupakan salah

satu alat yang sangat berperan untuk memenuhi kebutuhan air bersih dalam

memenuhi kebutuhan masyarakat. Pompa merupakan suatu alat yang digunakan

untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat lain, melalui suatu media

dengan cara memberikan energi pada cairan yang dipindahkan mengkonversi

energi mekanik menjadi kinetik. Pompa juga merupakan pesawat angkut yang

bertujuan menghasilkan suatu tekanan yang sifatnya hanya mengalir dari suatu

tempat ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Atas dasar kenyataan tersebut

maka pompa harus mampu membangkitkan tekanan fluida sehingga dapat

mengalir atau berpindah. Fluida yang dipindahkan adalah fluida inkompresibel

atau fluida yang tidak dapat dimampatkan. Pompa Perancangan pompa ini di

mulai dari, pemilihan pipa PVC dan perhitungan diameter pipa, perhitungan

impeller, perhitungan poros, perhitungan head losses dan merancang impeller,

poros, bearing cover, volute casing . Dari hasil perancangan maka didapatkan

head losses total, diameter poros, diameter mata impeller, diameter sisi masuk dan

sisi keluar impeller, tegangan ijin material poros, jari-jari kelengkungan bagian

dalam volute casing, lebar volute pada lidah casing, jari-jari lingkaran penampang

volute, jari-jari volute bagian luar dan umur bearing.

Kata kunci : perancangan, pompa sentrifugal, volute casing.

vii

ABSTRACT

need for clean water is very important for the basic needs of human things,

especially humans. Humans use water for various purposes in everyday life. In an

industrial area, water will affect various aspects including the health of the people, the

economy, society, as well as an increase in the improvement of urban / rural life and

the industrial area itself. Therefore, the pump is one of the most important tools to

meet the needs of clean water in meeting the needs of the community. A pump is a

device used to move fluids from one place to another, through a medium by providing

energy to the fluid being transferred to convert mechanical energy to kinetic energy.

The pump is also a transport aircraft that aims to produce a pressure which is only

flowing from one place to a place with a lower pressure. On the basis of this fact, the

pump must be able to generate fluid pressure so that it can flow or move. The fluid

that is displaced is incompressible or incompressible. Pump The design of this pump

starts from, selecting PVC pipes and calculating the pipe diameter, calculating the

impeller, calculating the shaft, calculating head losses and designing (design) the

impeller, shaft, bearing cover, volute casing. From the design results, the total head

losses are obtained, the diameter of the shaft, the diameter of the impeller eye, the

diameter of the inlet and the exit side of the impeller, the allowable stress of the shaft

material, the radius of curvature of the inside of the volute casing, the width of the

volute on the casing tongue, the radius of the circular cross section of the volute. ,

outer volute radius and bearing life. Key words : volute casing, centrifugal pump, design.

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

tugas akhir dengan judul “Perancangan Pompa Air Sentrifugal Berkapasitas 35

liter/menit Dengan Head 10 Meter”. Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi

salah satu syarat menyelesaikan studi, serta dalam rangka untuk memperoleh

gelar Sarjana Strara Satu (S1) di Jurusan Teknik Mesin, Universitas

Muhammadiyah Malang.

Penghargaan dan ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada Ayahanda Anizar.s dan Ibu Ramsina Simamora yang senantiasa memberikan dukungan

moril maupun materil kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penghargaan dan ucapan terimakasih kepada Bapak Ir. Sudarman, M.T selaku

Dosen Pembimbing I, dan Bapak Ir. Mulyono, M.T selaku Dosen Pembimbing II yang telah membimbing penulis dalam menyusun tugas akhir ini. Penulis sangat menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini tidak dapat

terselesaikan tanpa adanya dukungan dari berbagai pihak baik dalam bentuk

dukungan moril maupun materil. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Ahmad Mubin, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang 2. Bapak Murjito, ST., MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Malang. 3. Bapak Murjito, ST., M.T., selaku Dosen Wali mahasiswa teknik mesin

angkatan 2016 kelas A yang telah memberikan dukungan moril selama penulis menempuh pendidikan di

4. Bapak/Ibu Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Malang yang telah membimbing dan memberikan bekal ilmu yang bermanfaat pada saat perkuliahan dan Seluruh Staf Karyawan di Jurusan

Teknik Mesin yang telah membantu melancarkan segala keperluan dalam menyelesaikan tugas akhir dan keperluan perkuliahan.

5. Kepada teman saya Noldi Khaidir Ali yang selalu mendukung dan mensuport saya dalam merancang pompa dan khususnya teman-teman

kelas A Angkatan 2016 yang selalu memberikan motivasi dan inspirasi sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Akhir kata penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini

terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis memohon maaf atas segala kekurangan yang ada.

Malang, 20 April 2021

Rajhiv AL Razhid

ix

DAFTAR ISI

COVER ................................................................................................................... i

POSTER ................................................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii

LEMBAR KONSULTASI ................................................................................... iv

LEMBAR KONSULTASI .................................................................................... v

LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIASI ...................................

ABSTRAK ........................................................................................................... vii

ABSTRACT ........................................................................................................ viii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix

DAFTAR ISI .......................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 4

1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................................... 4

1.4 Batasan Masalah ............................................................................................ 4

1.5 Manfaat Penulisan ......................................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan .................................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI ........................................................................................ 6

2.1 Pompa ............................................................................................................ 6

2.1.1 Definisi Pompa ................................................................................................... 6

2.1.2 Klasifikasi Pompa .............................................................................................. 6

2.1.3 Pompa Perpindahan Positif ................................................................................ 7

2.1.4 Pompa Dinamik (Dynamic Pump) ..................................................................... 8

2.2 Pompa Sentrifugal ....................................................................................... 10

2.2.1 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal ...................................................................... 11

2.2.2 Kelebihan pompa sentrifugal ........................................................................... 12

2.2.3 Klasifikasi Pompa Sentrifugal ......................................................................... 12

2.2.4 Komponen Pompa Sentrifugal ......................................................................... 14

2.2.4 Pompa Sentrifugal Multistage .......................................................................... 19

x

2.3 Dasar Perhitungan Pompa Sentrifugal ........................................................ 21

2.3.1 Kapasitas Pompa .............................................................................................. 21

2.3.2 Head Pompa ..................................................................................................... 21

2.3.3 Tekanan ............................................................................................................ 22

2.3.4 Daya Pompa ..................................................................................................... 22

2.3.5 Aliran Fluida .................................................................................................... 23

2.3.6 Head Loss ........................................................................................................ 24

2.3.7 Head yang Dihasilkan oleh Impeller Pompa Sentrifugal ................................. 25

2.3.8 Kerugian – kerugian Pompa Sentrifugal .......................................................... 29

2.4 Perancangan Pompa Sentrifugal .................................................................. 32

2.4.2 Perhitungan Ukuran Poros ............................................................................... 33

2.4.3 Perhitungan Komponen Inlet Impeller ............................................................. 33

2.4.4 Perhitungan Komponen Outlet Impeller .......................................................... 34

2.4.5 Perhitungan Jumlah Sudu Impeller .................................................................. 34

2.4.6 Perancangan Bantalan ...................................................................................... 35

2.4.7 Perancangan Volute Pompa .............................................................................. 36

2.4.8 Perancangan Terdahulu .................................................................................... 37

BAB III METODE PERANCANGAN .............................................................. 38

3.1 Data Acuan Perancangan ............................................................................. 38

3.2 Langkah perancangan .................................................................................. 38

3.3 Diagram Alir Spesifik ................................................................................. 39

BAB IV HASIL DAN PEMNBAHASAN .......................................................... 41

4.1 Perhitungan Head Losses ............................................................................ 41

4.1.1 Sistem Perpipaan .............................................................................................. 41

4.1.2 Head Loss pada pipa isap ................................................................................. 41

4.1.3 Head Loss pada pipa tekan ............................................................................... 42

4.1.4 Head Losses total ............................................................................................. 43

4.2 Perancangan Impeller .................................................................................. 44

4.2.1 Perhitungan Diameter poros ............................................................................. 44

4.2.2 Perhitungan diameter hub ................................................................................ 47

4.2.3 Perhitungan Diameter Mata Impeller ............................................................... 47

4.2.4 Perhitungan Diameter sisi masuk Impeller ...................................................... 48

4.2.5 Perhitungan Diameter sisi keluar Impeller ....................................................... 48

4.2.6 Tegangan Ijin Material Poros ................................................................ 49

xi

4.3 Perancangan Volute Casing ....................................................................................... 49

4.4 Umur Bearing ................................................................................................................. 50

4.5 Desain assembly drawing pompa sentrifugal........................................................ 52

4.6 Perancangan komponen ............................................................................................... 53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 57

5.1 Kesimpulan ..................................................................................................................... 57

5.2 Saran ................................................................................................................................. 58

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 59

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Klasifikasi pompa ................................................................................................. 6 Gambar 2. 2 Pompa kipas, pompa screw, pompa roda gigi .............................................. 7

Gambar 2. 3 Pompa Reciprocating ........................................................................................... 8

Gambar 2. 4 Pompa sentrifugal ................................................................................................. 9

Gambar 2. 5 Pompa aksial ........................................................................................................ 10

Gambar 2. 6 Lintasan cairan dalam pompa sentrifugal ........................................................ 12 Gambar 2. 7 Lintasan cairan dalam pompa sentrifugal ........................................................ 14

Gambar 2. 8 uffing Box ............................................................................................................ 14 Gambar 2. 9 Packing ................................................................................................................. 15

Gambar 2. 10 shaft (poros) ....................................................................................................... 15 Gambar 2. 11 Shaft sleeve ........................................................................................................ 16 Gambar 2. 12 Vane .................................................................................................................... 16

Gambar 2. 13 Casing ................................................................................................................. 17

Gambar 2. 14 Eye of Impeller .................................................................................................. 17

Gambar 2. 15 Impeller .............................................................................................................. 17 Gambar 2. 16 Wearing Ring .................................................................................................... 18 Gambar 2. 17 Bearing ............................................................................................................... 18

Gambar 2. 18 Discharge nozzle ............................................................................................... 19

Gambar 2. 19 Pompa Barrel[4] ................................................................................................ 20

Gambar 2. 20 Aliran Fluida pada Pompa Sentrifugal ........................................................... 25

Gambar 2. 21 Kerugian Hidrolik sebagai Fungsi Kapasitas Pompa ............................... 30

Gambar 2. 22 Kerugian Volumetrik sebagai Fungsi Kapasitas dan Spesific Speed ..….31

Gambar 2. 23 Kerugian Mekanis sebagai Fungsi Kapasitas dan Spesific speed ............. 32 Gambar 2. 24 Impeller with Blades of Single Curvature ................................................ 33

Gambar 2. 25 Koefisien Kecepatan Meridian Fluida ...................................................... 34

Gambar 3. 1 Diagram alir ......................................................................................................... 40

Gambar 4. 1 Sistem Instalasi Perpipaan .......................................................................... 41 Gambar 4. 2 Penentuan Jenis Pasak ........................................................................................ 46

Gambar 4. 3 assembly drawing ....................................................................................... 52

Gambar 4. 4 Impeller ....................................................................................................... 53 Gambar 4. 5 Poross .......................................................................................................... 54

Gambar 4. 6 Poross .......................................................................................................... 55 Gambar 4. 7 Bearing ........................................................................................................ 56

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data acuan perancangan pompa sentrifugal .......................................................... 38

xiv

DAFTAR PUSTAKA

Aji, S., & Bayu, M. (2016). PERANCANGAN POMPA SENTRIFUGAL DENGAN FLUIDA KERJA CRUDE OIL PADA CENTRAL PROCESSING PLATFORM

2 PT. PERTAMINA HULU ENERGI WEST MADURA OFFSHORE. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Gupta, J. K., & Khurmi, R. S. (2005). Machine design. S Chand Publication.

Musyafa, A. (2015). Pengaruh Jumlah Sudu Sentrifugal Impeller Terhadap

Kapasitas Dan Efisiensi Pompa Sentrifugal. Jurnal Teknik Mesin, 03(03),

136–144.

Pratomo, M. A., & Handayani, S. U. (2015). ANALISA PERFORMA EFISIENSI BOILER FEED PUMP TURBIN UNIT 1 PLTU 3 JAWA TIMUR TANJUNG

AWAR–AWAR TUBAN (PERFORMANCE ANALYSIS OF EFFICIENCY BOILER FEED PUMP TURBINE UNIT 1 PLTU 3 JAWA TIMUR TANJUNG

AWAR–AWAR TUBAN). D3 Kerjasama PT. PLN Bidang Mesin Fak. Teknik.

Sriyono, D., & Dietzel, F. (1980). Turbin Pompa dan Kompresor. Jakarta: PT.

Erlangga.

Sularso, H. T. (2004). Pompa dan kompresor. PradnyaParamita, Jakarta.

Syahrizal, I., & Perdana, D. (2020). Kajian Eksperimen Instalasi Pompa Seri dan Paralel Terhadap Efisiensi Penggunaan Energi. Turbo: Jurnal Program Studi

Teknik Mesin, 8(2).

Tandiyus, R. (2013). PERENCANAAN ULANG POMPA SENTRIFUGAL BERKAPASITAS 50 LITER/DETIK PEMAKAIAN PADA UNIT PRODUKSI PDAM TIRTA UNIT MEULABOH. Universitas Teuku Umar Meulaboh.

Thoharudin. (2014). Optimasi Tinggi Tekan Dan Efisiensi Pompa Sentrifugal

Dengan Perubahan Jumlah Sudu Impeler Dan Sudut Sudu Keluar Impeler

(Β2) Menggunakan Simulasi Computational Fluid Dynamics. Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST), 15.

xv

xvi