PENGUKURAN ALIRAN TUNAK PADA SALURAN TERBUKA DAN

PENGUJIAN KARAKTERISTIK DASAR POMPA TURBIN

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

BANDUNG

2014

Disusun Oleh :

Latif Wahyu 121724015

PENGUKURAN ALIRAN TUNAK PADA SALURAN TERBUKA

1.1 Tujuan

Setelah mempelajari dan melakukan pengukuran aliran tunak pada

saluran terbuka mahasiswa mampu :

1. Mempelajari tentang aliran tunak pada saluran terbuka.

2. Menjelaskan cara penggunaan meter hook dan point pada pengukuran aliran

yang melintasi celah.

3. Menjelaskan cara penggunaan tangki volumetrik untuk pengukuran laju aliran

air yang melintasi celah.

4. Menghitung laju aliran yang melintasi celah.

5. Menentukan faktor koreksi untuk jenis-jenis yang digunakan untuk

melakukan pengukuran.

1.2 Dasar Teori

Banyaknya fluida yang melalui saluran terbuka sering diukur dengan

menggunakan suatu bendung (weir). Dengan bendung, aliran akan mengalir

lewat suatu celah. Bentuk celah biasanya berbentuk persegi empat, segitiga

atau trapesium, dan dapat dipasang pada aliran air sesuai yang dikehendaki.

Untuk menganalisis suatu bendung perlu dilakukan asumsi berikut ini :

Tekanan pada aliran leher atas dan bawah sama yaitu tekanan atmosfer.

Plat bendung pada posisi tegak lurus dengan aliran hulu yang rata dan aliran

menuju plat normal.

Puncak bendung (celah) runcing dan aliran menuju puncak bendung dalam

kondisi normal.

Tekanan yang hilang diabaikan pada waktu aliran melalui bendung (weir).

Saluran seragam dengan sisi hulu dan hilir bendung.

Kecepatan aliran menuju bendung seragam dan tidak ada gelombang

permukaan.

Jelas bahwa model matematis dengan asumsi di atas tidak

menampilkan kondisi aliran yang nyata di dalam bendung. Meskipun

demikian, hal ini diperbolehkan untuk perhitungan aliran yang melintas

bendung (sebagai pendekatan). Hasil yang diperoleh, kemudian dapat

diubah agar sesuai dengan hasil aliran yang diperoleh dari percobaan.

Persamaan yang digunakan dalam pendekatan tersebut adalah

a. Celah U

Qideal=23

√2. g x B x H32

Keterangan :

Qideal = laju alir volume teoritis [m3/s]

B = lebar celah [m]

H = tinggi permukaan air dari dasar celah [m]

g = percepatan gravitasi [m/s2]

Persamaan di atas tidak memberikan hasil yang akurat bila diterapkan

pada pola aliran aktual dibendung. Supaya dalam perhitungan sesuai dengan

analisa maka persamaan tersebut biasanya dikalikan dengan suatu koefisien

debit yang ditentukan dari hasil percobaan (Cd). Persamaannya menjadi

Qact=Cd x23

√2. g x B x H32

Keterangan :

Qact = laju alir volume hasil percobaan [m3/s]

Cd = koefisien debit

b. Celah V

Untuk jumlah aliran yang kecil, bendung bentuk V banyak digunakan.

Karena pada celah V terdapat sudut α maka persamaan debitnya menjadi

Qideal=8

15√2.g x H

52 x tan α

Keterangan :

Qideal = laju alir volume teoritis [m3/s]

H = tinggi permukaan air dari dasar celah [m]

g = percepatan gravitasi [m/s2]

α = besar sudut celah V [o]

Persamaan di atas tidak memberikan hasil yang akurat bila diterapkan

pada pola aliran aktual dibendung. Supaya dalam perhitungan sesuai dengan

analisa maka persamaan tersebut biasanya dikalikan dengan suatu koefisien

debit yang ditentukan dari hasil percobaan (Cd). Persamaannya menjadi

Qact=Cd x815

√2. g x H52 x tan α

Keterangan :

Qact = laju alir volume hasil percobaan [m3/s]

Cd = koefisien debit

1.3 Peralatan yang Digunakan

Peralatan utama yang digunakan dalam pengukuran aliran tunak pada

saluran terbuka adalah

1. Instalasi pengujian pompa, yaitu menggunakan pompa turbin.

2. Celah bentuk U dan V.

3. Stopwatch.

4. Meter Hook dan Point.

1.4 Prosedur Percobaan

a. Persiapan

1. Pasang pompa turbin.

2. Hidupkan pompa dan biarkan air mengisi saluran dan jika air mulai

mengalir melewati bendung, matikan pompa, dan biarkan kelebihan air

melewati bendung. Ini merupakan level dasar celah bendung.

3. Atur vernier Hook Point gage ke posisi nol.

b. Prosedur Pengujian

1. Operasikan salah satu pompa dari pompa roda gigi, pompa turbin, atau

pompa sentrifugal pada putaran tertentu.

2. Atur laju aliran (debit) air.

3. Ukur debit riil dari tangki volumetrik dengan mengukur jumlah volume

air pada tangki dan catat waktu yang diperlukan dengan menggunakan

stopwatch.

4. Pada waktu yang bersamaan ukur ketinggian air H dan lebar (B) pada

bendung.

5. Ukur kurang lebih 10 pengukuran dengan jumlah volume yang berbeda,

gunakan katup kontrol untuk mengaturnya.

6. Dapatkan faktor koreksi untuk bentuk celah yang berbeda dengan

membandingkan 2 pengukuran volume yang berbeda.

1.5 Data Pengukuran

a. Pengukuran pada celah U

No.B

[m]H

[m]Pengukuran V = 5 liter dan t = [s]

1 2 3 4 5 Rata-Rata1 0,09 33,0 7,37 8,48 8,40 8,50 9,63 8,482 0,09 32,0 8,05 10,10 8,93 9,63 8,73 9,093 0,09 29,5 10,28 9,55 10,29 10,54 9,93 10,124 0,09 27,5 10,58 10,58 11,23 12,38 11,16 11,195 0,09 26,0 10,51 12,95 10,29 13,24 12,18 11,836 0,09 24,0 12,20 14,00 13,92 14,09 15,10 13,867 0,09 21,5 13,68 15,37 15,46 15,70 17,46 15,538 0,09 20,0 16,94 17,23 17,22 18,57 18,99 17,799 0,09 17,5 18,83 19,66 20,74 20,82 22,44 20,5010 0,09 15,0 22,96 26,78 25,09 24,92 28,16 25,5811 0,09 11,5 29,51 35,70 36,07 35,36 38,42 35,0112 0,09 8,0 57,85 64,35 61,64 67,77 73,63 65,05

No. Qact [m3 /s] Qideal [m

3/ s] Cd n [rpm]

1 0,000590 0,001593 0,370 14002 0,000550 0,001521 0,362 13003 0,000494 0,001347 0,367 12004 0,000447 0,001212 0,369 11005 0,000423 0,001114 0,379 10006 0,000361 0,000988 0,365 9007 0,000322 0,000838 0,384 800

8 0,000281 0,000752 0,374 7009 0,000244 0,000615 0,396 60010 0,000195 0,000488 0,400 50011 0,000143 0,000328 0,436 40012 0,000077 0,000190 0,404 300

b. Pengukuran pada celah V

No. tan α H[m]

Pengukuran V = 5 liter dan t = [s]1 2 3 4 5 Rata-Rata

1 1,00 42,0 9,48 8,61 9,57 8,77 9,86 9,262 1,00 41,5 8,94 9,14 9,88 9,39 11,24 9,723 1,00 40,5 9,07 9,97 10,33 10,52 11,09 10,204 1,00 39,0 10,00 10,70 10,74 10,68 12,45 10,915 1,00 37,5 11,40 11,96 12,39 12,26 12,57 12,126 1,00 36,5 12,12 13,47 13,77 13,75 14,34 13,497 1,00 35,0 15,29 15,84 13,81 14,42 16,36 15,148 1,00 33,0 13,61 16,87 17,69 18,31 19,67 17,239 1,00 29,5 18,85 21,33 20,75 21,81 22,99 21,1510 1,00 27,5 24,62 28,43 26,70 27,95 27,93 27,1311 1,00 24,5 33,38 37,74 36,22 38,24 40,13 37,1412 1,00 19,0 66,60 69,41 73,88 75,38 78,69 72,79

No. Qact [m3 /s] Qideal [m

3/ s] Cd n [rpm]

1 0,000540 0,000854 0,632 14002 0,000515 0,000829 0,621 13003 0,000490 0,000780 0,629 12004 0,000458 0,000710 0,646 11005 0,000413 0,000643 0,641 10006 0,000371 0,000601 0,616 9007 0,000330 0,000541 0,610 8008 0,000290 0,000467 0,621 7009 0,000236 0,000353 0,670 60010 0,000184 0,000296 0,622 50011 0,000135 0,000222 0,607 40012 0,000069 0,000118 0,584 300

1.6 Perhitungan

a. Contoh perhitungan data percobaan ke-1 untuk celah U

Dari hasil pengukuran percobaan didapat

n = 1400 rpm waktu :t 1 = 7,37 s t 4 = 8,50 s

B = 0,09 m t 2 = 8,48 s t 5 = 9,63 s

H = 0,033 m t 3 = 8,40 s

V = 0,005 m3

t rata−rata=t 1+t 2+t 3+t 4+ t5

5=7,37 s+8,48 s+8,40 s+8,50 s+9,63 s

5

¿8,48 s

Qactual=v

trata−rata

=0,005 m3

8,48 s=0,000590 m3/s

Qideal=23

√2. g . B . H32=

23 √2 x9,81

m

s2 x0,09m . (0,033 m)32

¿0,001593 m3/s

Cd=Q actual

Qideal

=0,000590 m3 /s0,001593 m3 /s

=0,370

b. Contoh perhitungan data percobaan ke-1 untuk celah V

Dari hasil pengukuran percobaan didapat

n = 1300 rpm waktu :t 1 = 9,48 s t 4 = 8,77 s

tan α = 1 t 2 = 8,61 s t 5 = 9,86 s

H = 0,042 m t 3 = 9,47 s

V = 0,005 m3

t rata−rata=t 1+t 2+t 3+t 4+ t5

5=9,48 s+8,61 s+9,47 s+8,77 s+9,86 s

5

¿9,26 s

Qactual=v

trata−rata

=0,005 m3

9,26 s=0,000540 m3/s

Qideal=8

15√2.g . H

52 . tan α=

815 √2 x 9,81

m

s2 x (0,042m )52 x 1

¿0,000840 m3/s

Cd=Q actual

Qideal

=0,000540 m3 /s0,000840 m3 /s

=0,632

1.7 Analisa Data

Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa koefisien

debit atau discharge coefficient (Cd) pada pengujian menggunakan celah U (

Cd celahU rata−rata=0,384) lebih kecil daripada pengujian menggunakan celah V (

Cd celahU rata−rata=0,625).

Untuk aliran fluida inkompressibel, laju alir volume atau debit bernilai

konstan sedangkan kecepatan alirnya berubah terhadap bentuk geometri saluran.

Dari persamaan kontinuitas Q=v . A, dapat diketahui bahwa laju alir volume

berbanding lurus dengan luasan hidrolik saluran (Q A). Sehingga apabila luasan

hidrolik semakin besar maka laju alir volume juga akan semakin besar.

Pada pengujian yang telah dilakukan, untuk setiap putaran impeler pompa

laju alir volume sebenarnya (Qactual) tidak mengalami perubahan nilai baik pada

celah U maupun celah V. Tetapi debit yang didapat secara perhitungan teoritis (

Qideal) untuk celah U lebih besar daripada celah V. Hal ini disebabkan oleh luasan

hidrolik celah U lebih besar daripada celah V. Oleh karena itu, discharge

coefficient (Cd=Q actual

Qideal) celah U lebih kecil daripada celah V.

1.8 Kesimpulan

Dari hasil analisa dan perhitungan yang telah dilakukan dapat diambil

beberapa kesimpulan, yaitu :

1. Koefisien debit atau discharge coefficient (Cd) rata-rata pada pengujian

menggunakan celah U adalah 0,384.

2. Koefisien debit atau discharge coefficient (Cd) rata-rata pada pengujian

menggunakan celah V adalah 0,625.

3. Laju alir volume berbanding lurus dengan luasan hidrolik saluran.

1.9 Saran

Sebaiknya pengujian debit atau laju alir volume untuk fluida inkompressibel

pada saluran terbuka ini menggunakan celah yang memiliki luasan hidrolik yang

kecil sehingga hasil perhitungan debit teoritisnya dapat mendekati debit

sebenarnya.

PENGUJIAN KARAKTERISTIK DASAR POMPA TURBIN

2.1 Tujuan

Setelah mempelajari dan melakukan pembelajaran tentang karakteristik dsar

pompa turbin mahasiswa mampu :

1. Hubungan Head dan laju alir volume (debit) air yang dihasilkan oleh suatu

jenis pompa pada putaran n tertentu.

2. Menggambar diagram/kurva yang dibentuk oleh hubungan Head dan alju alir

volume.

3. Menghitung energi poros/daya yang diberikan untuk kerja pompa

Ps=2 π xn

60x T [ Nm

s=W ].

4. Menghitung energi hidrolik yang dihasilkan oleh kerja pompa

Ph= ρ. g . H . Q [ Nms

=W ].

5. Menghitung kecepatan spesifik ng=n . Q0,5/ H 0,75.

2.2 Dasar Teori

2.2.1 Persamaan Euler (Persamaan Utama Mesin Arus Aliran Fluida)

Dalam satuan SI (Le Système International d’Unités), head H sering kali

dinyatakan dalam energi spesifik Y, yaitu energi mekanik yang dikandung oleh

aliran persatuan massa (1 kg zat cair). Satuan Y adalah [J/kg]. Persamaan energi

dapat ditulis :

Y=gH =g . z+ Pρ+ C2

2=konstan

Torsi yang bekerja pada poros pompa diteruskan oleh rangkaian sudu-sudu

pada roda jalan sehingga menimbulkan kecepatan absolut fluida ν1 dan ν2 dengan

komponen tangensial ν1u dan ν2u. Torsi di antara sisi bagian masuk (subskrip 1)

dan sisi bagian keluar (subskrip 2) dapat dihitung menggunakan persamaan :

T=m .r dνu /dt

Keterangan :

m = massa fluida yang mengalir

r = jari-jari

dνudt

= besarnya perubahan

Gambar 1 Aliran fluida pada roda jalan (impeller) pompa dengan u = kecepatan keliling sudu

[m/s], v = kecepatan absolut fluida [m/s], w = kecepatan relatif [m/s], r = panjang radius (jari-jari)

[m], r1 sisi bagian masuk dan r2 sisi bagian keluar.

Torsi dan daya poros dinyatakan sebagai berikut :

T=m (r 2 v2 u−r1 v1 u )

Ps=ωT=¿ω m (r 2 v2 u−r1 v1 u ) m (ωr2 v2 u

−ωr 1 v1 u )Kecepatan keliling dinyatakan: U=ωr

Didapat persamaan Euler

P s

m=U 2 v2u−U 1 v1 u=Y

Head (energi per satuan berat); H=¿ v2u−U 1 v1 u¿/ g=Y /g Selanjutnya

persamaan Euler menyatakan bahwa kecepatan keliling U yang sama, besarnya

head pada dasarnya tergantung pada besarnya ν1u, hal ini menunjukkan besarnya

sudut sudu mempunyai pengaruh. Jika v1 tegak lurus u1 maka ν1u = 0

persamaan menjadi lebih sederhana :

H=(U 2 . v2u)/ g

Gambar 2 Diagram kecepatan (segitiga kecepatan)

Type equation here .

W2uV2uw1uv1u= 0

w2w1 V2

v1

U2U1

2.2.2 Pengertian Pompa

Pompa adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengalirkan, memindahkan

dan mensirkulasikan zat cair incompressible dari suatu tempat ke tempat lain

dengan cara menaikan tekanan dan kecepatan, atau dengan kata lain pompa adalah

alat yang merubah energi mekanik dari suatu alat penggerak (driver) menjadi

energi potensial yang berupa head, sehingga zat cair tersebut memiliki tekanan

sesuai dengan head yang dimilikinya

Agar zat cair tersebut mengalir, maka diperlukan energi tekan yang

diberikan pompa, dan energi tekan ini harus mampu membatasi berbagai macam

kerugian yang terjadi sepanjang lintasan atau intalasi pipa yang dilalui zat

tersebut. Perpindahan zat cair ini dapat mendatar, tegak lurus atau arah campuran

keduanya. Pada perpindahan zat cair yang tegak lurus harus dapat mengatasi

hambatan-hambatan, seperti yang terdapat pada pemindahan zat cair arah

mandatar, yaitu adanya hambatan gesekan. Hambatan gesekan ini akan

mempengaruhi kecepatan aliran dan adanya perbedaan head antara sisi isap

(suction) dengan sisi tekan (discharge).

2.2.3 Pompa Turbin

Pompa turbin dikenal juga sebagai pompa regeneratif atau pompa peripheral

dengan sudu-sudu impeller lurus terletak di dalam rumah pompa. Pompa ini tak

mampu priming sendiri dan dioperasikan dengan bagian sisi isap yang tergenang

air.

Jika rotor berputar, cairan terbawa mengelilingi ruang pada kecepatan yang

bergerak dari nol pada permukaan rumah pompa sampai kecepatan maksimum

pada permukaan rotor. Jika cairan tak begitu kental tak akan ada keluaran. Oleh

karena itu, pompa turbin dikelompokan sebagai pompa cairan kental (pompa

viskositas).

Motor pompa turbin berada di atas level air, namun ada juga motor yang

berada dibawah permukaan air bergatung pada penggunaannya. Total energi yang

didapat dari pompa dipindahkan dari sumbernya ke tangki penyimpanan untuk

titik pembuangannya dikenal sebagai head total (ketinggian total). Total head dari

tenaga pompa turbin dapat melebihi ratusan kaki (diatas 70 m).

Gambar 3 Komponen-komponen pompa turbin

Dalam pengoprasiannya, air yang masuk ke tengah perputaran impeller,

dikenal sebagai impeller eye. Batang pompa adalah batang baja yang mentransfer

tenaga dari motor atau mesin putar ke impeller. Lebih lanjut lagi, air yang terus

menjadi cepat dan mendorong air di sekitar baling-baling dari impeller ke impeller

berikutnya, terus berlanjut hingga akhirnya meninggalkan pompa. Tenaga listrik

yang berubah menjadi energi mekanik, memastikan air yang mengalir berada

dibawah tekanan spesifik. Sebagai hasil dari mekanisme tersebut, air yang berasal

dari sumber akan lebih banyak masuk pompa.

Sebagai namanya, turbin pompa dibawah level air terdiri dari sebuah motor

dibawah level air. Pompa ini dipasang hanya diatas motor dan kedua komponen

ini tergantung pada keadaan air. Pompa dibawah level air digunakan pada impeler

terbuka dan mudah dipasang serta dipelihara. Pompa bekerja hanya dengan tenaga

listrik dan dapat dipakai untuk pemompaan air dari sumur yang sangat dalam dan

sumur yang berbelok-belok.

Pada umumnya pompa turbin memiliki ketinggian (head) yang konstan, dan

aliran air disamakan dengan tekanan yang tinggi. Tahapan dapat dihubungkan

secara seri untuk meningkatkan kapasitas ketinggian (head) pompa. Dua tipe

keadaan pompa turbin adalah dibawah permukaan turbin pompa dan di dalam

sumur pompa turbin, dikenal sebagai pompa turbin vertikal.

Gambar 4 aliran fluida pada impeler

Sumur dalam atau pompa turbin vertikal adalah khusus pabrik untuk

memompa air dan sumur. Pompa turbin vertikal lebih murah daripada pompa

turbin dibawah level air dengan diameternya yang kecil. Pompa ini terdiri dari

impeller terbuka atau impeller yang terbuka setengah. Sebuah impeller harus

bekerja sesuai fungsi sebuah pompa pada waktu tertentu.

Pompa turbin vertikal digunakan dalam sumur dengan keadaan permukaan

air yang terus menerus naik. Pompa ini dapat bekerja dengan dua tenaga yakni

tenaga tenaga pembakaran dalam dan tenaga listrik. Pemasangan dan perbaikan

pompa ini lebih sulit dan mahal daripada pompa sentrifugal lainnya. Walaupun itu

merupakan kekurangannya, pompa turbin dapat menghasilkan kecepatan yang

tinggi dan efisiensi yang tinggi. Parameter penting yang harus diamati di dalam

pengujian pompa adalah

Kapasitas pompa, Q (m3/s) yaitu laju aliran volume (debit) air yang dihasilkan

pompa.

Tinggi tekanan pompa, H (m) adalah sebuah selisih netto kerja masukan dan

keluaran.

H=[ Pdρ . g

+Zd+Cd2

2 g ]−[ Psρ . g

+Zs+ Cs2

2 g ]

Keterangan :

H = head pompa [Nm/N]

P = tekanan fluida [Pa]

Z = perbedaan ketinggian permukaan fluida [m]

C = kecepatan alir fluida [m/s]

g = percepatan gravitasi [m/s2]

Daya Hidrolik, Ph[W ]

Ph= ρ. g . H . Q

Keterangan :

H = head pompa [Nm/N]

Z = perbedaan ketinggian permukaan fluida [m]

Q = laju alir volume [m3/s]

g = percepatan gravitasi [m/s2]

Daya poros, Ps [W ]

Ps=2 π xn

60x T

Keterangan :

n = putaran poros pompa [rpm]

T = momen putar [N.m]

Efisiensi, η

Untuk mengatasi rugi-rugi, energi yang diperlukan pompa yang

sebenarnya (aktual) lebih besar dari energi hidrolik. Perbandingan energi

antara daya hidrolik (Ph) dan daya poros (Ps) disebut efisiensi pemompaan (η

) dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut :

η=Ph

Ps

Keterangan :

Ph = daya hidrolik [W]

Ps = daya poros [W]

Berikut ini tabel keuntungan dan kerugian dari pompa turbin.Keuntungan Kerugian

Menghasilkan tekanan keluaran dan head yang tinggi

Laju alir volume kecil

Dapat mengatasi campuran cair-uapTight internal clearances require clean (no-solids) liquids

Laju alir volume tidak terlalu berubah ketika terjadi perubahan tekanan

Particularly susceptible to damage from improper assembly

Compact designTidak mudah untuk mengatur performanya

2.2.4 Spesifikasi dan Performa Pompa Turbin

Spesifikasi awal dalam pertimbangan ketika pemilihan pompa turbin adalah

besar laju alir fluida yang dapat dihasilkan, head pompa, tekanan, daya, power

rating, outlet diameter, dan temperatur kerja.

Gambar 5 Performance Curve dari pompa turbin

2.2.5 Bentuk Geometeris Roda Jalan

Ukuran-ukuran utama roda jalan pompa (impeller) ditentukan oleh jumlah

putaran tiap menit n [rpm], kapasitas (laju alir volume) V [m3/s] dan tinggi energi

tekan (Head) H [Nm/N = J/N] secara bersama-sama. Makin besar energi tinggi

tekan (Head) yang diinginkan, maka perbandingan D2/D1 dibuat makin besar,

untuk mendapatkan gaya sentrifugal yang diinginkan. Makin besar kapasitas

volume fluida yang dipompakan, roda jalan dibuat makin lebar. Namun hal ini

terbatas, karena adanya kerugian gesekan, kecepatan fluida masuk, kemampuan

mengisap dan bahaya kavitasi. Dengan bertambahnya kapasitas fluida yang

dialirkan pompa, akan berlaku ketentuan bentuk sudunya melalui sudut sudu

keluar β2 sebagai berikut :

Gambar 6 Posisi β2 dan diagram kecepatan

β2 = 90o Bentuk sudu berakhir secara radial, Cotg β2 = 0 ; tinggi energi tekan (head) Hth= U2

2/g konstan

β2 > 90o Bentuk sudu melengkung ke depan, cotg β2 = negatif, tinggi energi tekan akan naik sesuai dengan bertambahnya kapasitas

β2 < 90o Bentuk sudu melengkung ke belakang, cotg β2 positif, tinggi energi tekan pompa turun sesuai dengan bertambahnya kapasitas.

Gambar 7 Bentuk geometri sudu jalan (impeller) berdasarkan kecepatan spesifik

C2

mW2

C

2

xC2u

U

α2 β2

H

V

β2 <90o

β2 > 90o

β2 = 90o

Gambar 8 Bentuk geometrik sudu jalan (impeller)

2.3 Peralatan yang Digunakan

Peralatan utama yang digunakan dalam pengukuran aliran tunak pada

saluran terbuka adalah

1. Instalasi pengujian pompa, yaitu menggunakan pompa turbin.

2. Celah bentuk U dan V.

3. Stopwatch.

4. Meter Hook dan Point.

2.4 Prosedur Percobaan

a. Persiapan

1. Periksa air pada tangki air, buka katup yang memisahkan tangki dengan

bagian isap pompa turbin.

2. Pindahkan kabel daya dan peralatan ukur pump test rig pompa turbin

3. Priming terlebih dahulu meter tekanan isap.

4. Kalibrasi meter torsi.

5. Pada operasi awal katup keluaran jangan ditutup rapat.

6. Periksa ketel udara di atas pompa turbin jangan sampai terisi penuh air .

Usahakan ada udara di ruang ketel udara. Dengan demikian fluktuasi

tekanan dapat direndam. Pemeriksaan ada udara dan tidak dapat dilihat

pada pipa transparan yang terletak pada ketel udara. Dengan mengatur

katup pada ketel udara maka banyak sedikitnya udara di ruang ketel

udara dapat cepat diubah-ubah.

7. Jika pengujian menggunakan meter indikator, pasang meter indikator

pada pompa turbin sebelum pengujian dilakukan.

b. Prosedur Pengujian

1. Siapkan data pengamatan.

2. Ukur parameter laju aliran (Q) tinggi tekanan (H), torsi (T) untuk

putaran tertentu laju aliran berubah-ubah.

3. Ulangi percobaan di atas untuk putaran yang bervariasi.

4. Hitung daya pompa hidrolik dan efisien pompa.

2.5 Data Pengukuran

a. Pengukuran pada putaran n = 1000 rpm

No.

Hd [m ] Hs[m ] T [Nm ] V = 0,002 m3 dalam t = [s]1 2 3 4 5 Rata2

1 2,00 -1,75 1,00 3,78 4,63 4,95 4,46 4,59 4,482 1,90 -1,80 0,93 3,69 5,04 4,68 4,59 4,68 4,543 1,80 -1,80 0,95 3,60 5,04 4,54 4,73 4,54 4,494 1,80 -1,80 0,95 3,78 5,08 4,50 4,68 4,46 4,505 3,50 -1,25 1,00 4,68 6,30 5,53 5,94 6,35 5,76

No.

Posisi Valve

Htotal [m]

Q [ m3

s] Ph[w ] Ps [w] efisiensi ng[rpm]

1 0 o 3,75 0,000446 16,366 104,667 0,156 7,8392 360 o 3,70 0,000441 15,956 97,340 0,164 7,8713 720 o 3,60 0,000445 15,684 99,433 0,158 8,0754 1080 o 3,60 0,000444 15,649 99,433 0,157 8,0665 1440 o 4,75 0,000347 16,131 104,667 0,154 5,791

b. Pengukuran pada putaran n = 1100 rpm

No.

Hd [m ] Hs[m ] T [Nm ] V = 0,002 m3 dalam t = [s]1 2 3 4 5 Rata2

1 2,00 -2,40 1,07 3,33 4,63 4,10 4,18 4,19 4,092 2,10 -2,40 1,07 4,09 4,91 4,59 3,73 4,91 4,453 2,00 -2,40 1,10 3,51 4,63 3,92 4,23 4,32 4,124 2,00 -2,40 1,90 4,14 4,64 3,91 4,50 4,46 4,335 3,50 -1,95 1,13 3,96 4,86 5,04 4,81 4,68 4,67

No.Posisi Valve

Htotal [m]

Q [ m3

s] Ph[w ] Ps [w] efisiensi ng[rpm]

1 0 o 4,40 0,000489 21,064123,19

30,171 8,011

2 360 o 4,50 0,000450 19,799123,19

30,161 7,551

3 720 o 4,40 0,000485 20,880126,64

70,165 7,976

4 1080 o 4,40 0,000462 19,877218,75

30,091 7,782

5 1440 o 5,45 0,000428 22,828130,10

10,175 6,382

c. Pengukuran pada putaran n = 1200 rpm

No.

Hd [m ] Hs[m ] T [Nm ] V = 0,002 m3 dalam t = [s]1 2 3 4 5 Rata2

1 2,20 -2,80 1,30 3,91 3,96 3,74 4,05 4,41 4,012 2,20 -2,75 1,30 3,69 4,19 4,00 4,05 3,96 3,983 2,20 -2,80 1,30 3,60 3,82 4,01 4,96 4,36 4,154 2,20 -2,50 1,30 3,15 4,05 3,92 3,82 3,92 3,775 4,00 -2,25 1,32 3,37 4,86 4,37 4,63 4,64 4,37

No.Posisi Valve

Htotal [m]

Q [ m3

s] Ph[w ] Ps [w] efisiensi ng[rpm]

1 0 o 5,00 0,000498 24,366163,28

00,149 8,011

2 360 o 4,95 0,000503 24,341163,28

00,149 8,108

3 720 o 5,00 0,000482 23,568163,28

00,144 7,879

4 1080 o 4,70 0,000530 24,374163,28

00,149 8,656

5 1440 o 6,25 0,000457 27,951165,79

20,169 6,492

2.6 Perhitungan

Contoh perhitungan data percobaan ke-1 pada putaran n = 1000 rpm

Dari hasil perhitungan percobaan didapat

H d = 2,00 m t rata−rata = 4,48 s

H s = -1,75 m Posisi Valve = Terbuka penuh

T = 1,00 Nm V = 0,002 m3

Dari Thermodynamics Saturated water—Temperature table massa jenis air (

ρ) pada suhu 25oC adalah 997 kg/m3.

Q= vt rata−rata

=0,002 m3

4,48 s=0,000446 m3/ s

H=H d−H s=2,00 m−(−1,75m )=3,75 m

Ph= ρ. g . H . Q=997 kg /m3 x9,81m

s2x3,75 m x 0,000446 m3/s

¿16,366 kW

Ps=2 πn

60. T=2 π

1000rpm60

x1 Nm=104,667 kW

Efisiensi , η=Ph

P s

= 16,366 kW104,667 kW

=0,156 atau15,6 %

ng=nQ

12

H34

=1000 rpm x(0,000446 m3/s )

12

(3,75m )34

=7,839 rpm

2.7 Analisa Data

2.7.1 Pengaruh Perubahan Nilai Debit Terhadap Head Pompa pada Putaran

Konstan

Persamaan head pompa (H )

H=[ Pdρ . g

+Zd+Cd2

2 g+hloss]−[ Ps

ρ . g+Zs+ Cs2

2 g ]Persamaan debit (Q)

Q=c . A , berarti Q c. Semakin besar nilai debit maka semakin besar nilai

kecepatan alir (c). hloss dapat berupa rugi gesekan h f=fLD

v2

2 g , v=c, berati

semakin besar nilai kecepatan alir maka semakin besar rugi gesekan yang

terjadi. Karena pengurangan yang dilakukan oleh rugi gesekan lebih besar

daripada penambahan oleh nilai dari kecepatan alirnya maka semakin besar

nilai laju alir volume maka alan membuat berkurangnya nilai head pompa.

Ph= ρ. g . H . Q, dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa head pompa

berbanding terbalik dengan debit (H1Q

). Berarti semakin besar nilai debit

maka semakin kecil nilai head pompa.

2.7.2 Pengaruh Perubahan Nilai Debit Terhadap Daya Poros pada Putaran

Konstan

Ps=2 πn

60. T , pada putaran konstan nilai momen putar mempengaruhi

perubahan nilai daya poros. Dari persamaan efisiensi η=Ph

Ps, maka

Ps=η . Ph=η . ρ. g . H . Q. Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa (

H1Q

) nilai head pompa berbanding terbalik dengan debit, dengan

bertambahnya nilai debit maka head pompa menurun. Dan juga karena (

H Ph P s) nilai head pompa berbanding lurus dengan nilai daya hidrolik

dan daya poros maka dengan berkurangnya head pompa maka menyebabkan

menurunnya nilai daya poros.

2.7.3 Pengaruh Perubahan Nilai Debit Terhadap Daya Hidrolik pada

Putaran Konstan

Ph= ρ. g . H . Q, dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa (H1Q

) nilai

head pompa berbanding terbalik dengan debit dan (H Ph) nilai head pompa

berbanding lurus dengan nilai daya hidrolik. Apabila debit mengalami

penambahan maka debit mengalami penambahan maka head pomp akan

amenurun. Dan menyebabkan daya hidrolik mengalami penurunan nilai.

2.7.4 Pengaruh Perubahan Nilai Putaran Impeler Pompa Terhadap Debit,

Daya Hidrolik, dan Daya Poros

Ps=2 πn

60. T , dari persamaan beikut dapat diketahui bahwa daya poros

berbanding lurus dengan putaran impeler pompa (Ps n). Sehingga

bertambahnya putaran impeler pompa maka akan membuat daya poros

mengalami penambahan.

Ps=η . Ph, dari persamaan berikut dapat diketahui bahwa daya hidrolik

yang dihasilkan pompa berbanding lurus dengan daya poros (Ph P s).

Dengan bertambahnya daya poros karena bertambahnya putaran impeler

pompa maka daya hidrolik yang dihasilkan juga akan semakin bertambah.

Ph= ρ. g . H . Q, dari persamaan berikut dapat diketahui bahwa daya

hidrolik yang dihasilkan pompa berbanding lurus dengan debit aliran fluida

(Q Ph). Dengan bertambahnya daya hidrolik karena bertambahnya daya

poros maka debit aliran fluidanya akan semakin bertambah.

2.7.5 Bentuk Geometrik Impeler Pompa

Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan didapat bahwa putaran

spesifik impeler pompa ng=7,839 rpm. Dan karena nilai head pompa

berbanding terbalik dengan debit (H1Q

) maka dari tabel bentuk geometri

sudu jalan pompa dapat diketahui bahwa sudu jalan pompa turbin yang

digunakan pada pengujian ini berbentuk melengkung ke belakang dengan

cot β2 bernilai positif atau β2<90o. Gambar bentuk geometrik sudu jalan/

impelernya sebagai berikut.

β2<90o

Q

H

rpm

2.8 Kesimpulan

Dari hasil analisa dan perhitungan yang telah dilakukan dapat diambil

beberapa kesimpulan, yaitu :

1. Pada putaran impeler pompa konstan, penambahan nilai laju alir volume

fluida akan membuat nilai daya poros, daya hidrolik, dan head pompa

mengalami penurunan.

2. Bertambahnya putaran impeler pompa akan membuat nilai daya poros, daya

hidrolik, dan head pompa mengalami peningkatan.

3. Bentuk geometri sudu jalan atau impeler pompa turbin yang digunakan pada

pengujian ini adalah melengkung ke belakang dengan cot β2 bernilai positif

atau β2<90o.

4. Nilai efisiensi pompa turbin yang digunakan pada pengujian ini mempunyai

nilai maksimum untuk putaran dan laju alir volume tertentu.

2.9 Saran

Mengurangi head kerugian mayor yang disebabkan oleh adanya gesekan

antara fluida yang mengalir dengan saluran jika memungkinkan, sehingga head

pompa yang dihasilkan bertambah. Dan perlu adanya kalibrasi dalam pengukuran

momen putar setiap perubahan putaran impeler pompa.

Grafik Head Pompa (H total) Terhadap Debit (Q)

0.000340 0.000390 0.000440 0.000490 0.0005400.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

f(x) = 590088965.775534 x² − 557742.674119023 x + 136.063488293815R² = 0.984938194489528

f(x) = 372607282.568275 x² − 387445.882017212 x + 105.433918670156R² = 0.93312675252205

f(x) = 97454656.2348015 x² − 88345.6444302634 x + 23.6761839951637R² = 0.982687270267119

n = 1000 rpmPolynomial (n = 1000 rpm)n = 1200 rpmPolynomial (n = 1200 rpm)n = 1100 rpmPolynomial (n = 1100 rpm)

Grafik Daya Poros (Ps) Terhadap Debit (Q)

0.000340 0.000390 0.000440 0.000490 0.0005400.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

f(x) = − 31869.6568524808 x + 179.528681720007R² = 0.584178401189954

f(x) = 1.36556361431448E-10 x -3.6018787258686R² = 0.639853144340451

f(x) = 6971379395.49461 x² − 5563869.30419399 x + 1196.07602113973R² = 0.490816229682559

n = 1000 rpmPolynomial (n = 1000 rpm)n = 1100 rpmPower (n = 1100 rpm)n = 1200 rpmLinear (n = 1200 rpm)

Grafik Efisiensi (η) Terhadap Debit (Q)

0.000340 0.000360 0.000380 0.000400 0.000420 0.000440 0.000460 0.000480 0.000500 0.000520 0.0005400.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

0.180

0.200

f(x) = 1.91550215176652E+016 x⁴ − 38203451280896.9 x³ + 28552420967.6713 x² − 9477357.88826395 x + 1178.96553306235R² = 1

f(x) = − 2.47069471972295E+017 x⁴ + 458078098343244 x³ − 318146352999.391 x² + 98098027.9593286 x − 11330.2908341511R² = 1

f(x) = 2312539637111.5 x³ − 2869242609.27549 x² + 1179042.83010775 x − 160.118581989965R² = 0.985007316534919

n = 1000 rpmPolynomial (n = 1000 rpm)n = 1100 rpmPolynomial (n = 1100 rpm)n = 1200 rpmPolynomial (n = 1200 rpm)

Grafik Daya Hidrolik (Ph) Terhadap Debit (Q)

0.000340 0.000360 0.000380 0.000400 0.000420 0.000440 0.000460 0.000480 0.000500 0.000520 0.0005400.000

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

f(x) = 1584278795.56827 x² − 1605548.01609518 x + 430.522853789381R² = 0.826243046808421

f(x) = 2460894596.81531 x² − 2283339.19594689 x + 549.268855655214R² = 0.964889581840515

f(x) = 316069425.49724 x² − 252419.539552343 x + 65.6707420028382R² = 0.13802444946926

n = 1000 rpmPolynomial (n = 1000 rpm)n = 1100 rpmPolynomial (n = 1100 rpm)n = 1200 rpmPolynomial (n = 1200 rpm)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Anonim. Regenerative Turbine Pump. Diakses : http://www.pumpscout.

com/all-pump-types/regenerative-turbine-pumps-ptid72.html [01 Juni 2014]

[2] ______. Regenerative Turbine Pump Introduction. Diakses : http://

www.lytron.com/Tools-and-Technical-Reference/Application-Notes/Regen

erative-Turbine-Pumps [01 Juni 2014]

[3] ______. Regenerative Turbine Pump Principles. Diakses : http://www.

mthpumps.com/turbine.html [01 Juni 2014]

[4] ______. The Working Principle of Regenerative Turbine Pump. Diakses :

http://www.winstonengineering.com.sg/products/nikuni/turbine_works.htm

[01 Juni 2014]

[5] ______. Turbine Pump Information. Diakses : http://www.

winstonengineering.com.sg/products/nikuni/turbine_works.htm [01 Juni

2014]

[6] Block, Heinz P, Allan R. Budris. 2004. Pump User’s Handbook : life

extention. Marcel Dekker, Inc : Amerika Serikat

[7] Karassik, Igor J. , dkk. 2001. Pump Handbook (3th Edition). Mc-Graw Hill

Company, Inc : Amerika Serikat

Lampiran 1 Pump Efficiency and Impeller Geometry Chart