laporan resmi karakteristik pompa

LABORATORIUM TRANSPORTASI FLUIDA

Percobaan :

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2014

Kelompok :

Nama :

1. NRP.

2. NRP.

3. NRP.

4. NRP.

5. NRP.

Tanggal Percobaan :

Asisten Laboratorium :

Dosen Pembimbing :

Karakteristik Pompa

III-B

Shinta Hilmy Izzati Zandika Alfi Pratama Rahmani Amalia Ricky Utama

29 Oktober 2014

2313 030 016 2313 030 035 2313 030 041

Muammar Rizky Ir. Agung Subyakto, MS

2313 030 050 Catur Puspitasari

2313 030 093

.

. . . . . . . . . .

. .

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata fluida mencakup zat car, air dan gas

karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh

zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Susu, minyak

pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke

dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain.

Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu

tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu

tempat ke tempat lain (Iskandar, 2013).

Pompa merupakan pesawat angkut yang bertujuan untuk memindahkan zat cair

melalui saluran tertutup. Atas dasar kenyataan tersebut maka pompa harus mampu

membangkitkan tekanan fluida sehingga sehingga dapat mengalir atau berpindah. Fluida

yang dipindahkan adalah fluida incompresibel atau fluida yang tidak dapat dimampatkan.

Prinsip kerja pompa adalah menghisap dan melakukan penekanan terhadap fluida. Pada

sisi hisap (suction) elemen pompa akan menurunkan tekanan dalam ruang pompa sehingga

akan terjadi perbedaan tekanan antara ruang pompa dengan permukaan fluida yang dihisap.

Akibatnya fluida akan mengalir ke ruang pompa. Oleh elemen pompa fluida ini akan

didorong atau diberikan tekanan sehingga fluida akan mengalir ke dalam saluran tekan

(discharge) melalui lubang tekan. Untuk melakukan kerja hisap dan menekan pompa

membutuhkan energi yang berasal dari pengerak pompa. Energi mekanis dari pengerak

pompa oleh elemen pompa akan diubah menjadi energi tekan pada fluida sehingga fluida

akan memiliki daya air. Energi dari pengerak pompa selain untuk memberi daya alir pada

fluida juga digunakan untuk melawan perbedaan energi potensial, mengatasi hambatan

dalam saluran yang diubah menjadi panas. Energi yang digunakan untuk mengatasi

hambatan dan yang diubah menjadi panas merupakan kerugian energi bagi pompa. Dari

keterangan diatas maka dapat disimpulkan fungsi pompa adalah untuk mengubah energi

mekanis dari pengerak pompa menjadi energi tekan dalam fluida sehingga akan menjadi

aliran fluida atau perpindahan fluida melalui saluran tertutup (Sularso, 1983).

Laboratorium Transportasi Fluida Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI - ITS

I-2

BAB I PENDAHULUAN

I.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada percobaan ini adalah:

1. Bagaimana cara mempelajari dan membuat kurva karakteristik pompa sentrifugal ?

2. Bagaimana hubungan antara parameter-parameter kurva sistem yang meliputi P, ,

BHP, WHP dengan Q pada konfigurasi aliran sistem?

I.3 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan percobaan karakteristik pompa adalah

1. Mempelajari dan membuat kurva karakteristik pompa sentrifugal

2. Mengetahui hubungan antara parameter-parameter kurva sistem yang meliputi P, ,

BHP, WHP dengan Q pada konfigurasi aliran sistem.

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

II.1.1 Fluida

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata fluida mencakup zat car, air dan gas

karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh

zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Susu, minyak

pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke

dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain.

Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu

tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu

tempat ke tempat lain (Iskandar, 2013).

II.1.2 Jenis- Jenis Fluida

Menurut (Geankoplis, 1993), aliran dan perilaku cairan adalah penting dalam banyak

unit operasi dalam proses rekayasa. Fluida dapat didefinisikan sebagai zat yang tidak

secara permanen menolak distorsi dan akan mengubah bentuknya.

Fluida (zat alir) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas. Fluida dapat

digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan dinamis.

a. Fluida Statis (Fluida diam)

Mempelajari fluida pada keadaan diam dan fluida yang berada dalam suatu tempat, dan

tidak ada gerakan diantara elemen-elemen sekitarnya.

b. Fluida Dinamis (Fluida bergerak)

Fluida ada gerakan antara elemen-elemen sekitarnya.

II.1.3 Hukum Bernoulli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan

bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan

penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan

Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.


FTI - ITS

II-2

I

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Gambar II.1 Persamaan Kontinuitas Bernoulli

Dimana v adalah Kecepatan fluida (m/s),g adalah percepatan gravitasi bumi

(m/s2),h adalah ketinggian relatif terhadap suatu referensi (m), P adalah tekanan fluida

(atm), adalah densitas fluida (kg/m3). Persamaan umum di atas berlaku untuk aliran tak

termampatkan dengan asumsi aliran bersifat steady state dan tidak terdapat gesekan

(wikipedia, 2009).

II.1.4 Pompa

Pompa itu adalah pesawat pengangkut untuk zat-zat cair. Pengangkutan atau

pemindahan zat-cair dilakukan dengan pekerjaan gaya-tekan, yang gunanya mengatasi

hambatan-hambatan, yang dialami oleh zat=cair itu diwaktu pemindahan.

Pemindahan zat-cair itu dapat terjadi menurut arah mendatar, arah tegak, atau

menurut arah dengan komponen-komponen yang mendatar dan tegak.

Pada pemindahan zat-cair yang mendatar, maka hambatan yang disebutkan tadi

terdiiri atas gesekan dan pusaran. Hambatan gesekan itu bertambah dengan pangkat dua

dari kecepatan pengangkutan dan dengan panjang pembuluh; pusaran terutama bergantung

pada kecepatan, pada tikungan dan pada lain-lain sifat yang tidak terus-menerus dalam

pembuluh.

Pada pemindahan zat-cair yang tegak harus pula diatasi hambatan-hambatan seperti

yang terdapat juga pada pemindahan mendatar, tetapi tambahan pula harus diatasi suatu

hambatan yang diakibatkan karena adanya perbedaan tinggi antara muka-isap dan muka-

tekan (Hendardji, 1952).

Laboratorium Transpoertasi Fluida Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI - ITS

II-3


II.1.5 Klasifikasi Pompa

Menurut prinsip kerjanya pompa diklasifikasikan menjadi:

1. Positive Displacement pump ( Pompa perpindahan positif )

Pompa yang menghasilkan kapasitas intermitten karena fluidanya ditekan dalam elemen-

elemen pompa dengan volume tertentu. Pompa perpindahan positif selanjutnya

digolongkan berdasarkan cara perpindahannya:

a. Pompa Reciprocating

b. Pompa Piston

c. Pompa Diaphragm

d. Pompa Rotary

e. Pompa Single Rotor

f. Pompa Dinamik

Menurut (Karassik, 2008), pompa dinamik adalah pompa yang ruang kerjanya tidak

berubah selama pompa bekerja. Pompa ini memiliki elemen utama sebuah rotor dengan

satu impeller yang berputar dengan kecepatan tinggi. Fluida masuk dipercepat oleh

impeller yang menaikkan kecepatan absolut fluida maupun tekanannya dan melemparkan

aliran melalui volut.

Jenis pompa dinamik:

a. Pompa sentrifugal :

a) Pompa Axial

b) Pompa Mixed Flow dan Radial Flow

c) Pompa Peripheral

b. Pompa dengan efek khusus :

a) Pompa Jet

b) Pompa Gas Lift

c) Pompa Hydraulic RAM

d) Pompa Electromagnetic

II.1.6 Pompa Sentrifugal

Industri proses biasanya menggunakan pompa sentrifugal. Ukuran pompa

sentrifugal sekitar 0.004-380 m3/ min (1~100.000 gal/menit). Tekanan discharge dari kecil

sampai 5000 Kpa. Bentuknya sangat sederhana terdiri dari impeler yang berada didalam


FTI - ITS

II-4

I


casing. Cairan masuk pompa secara aksial pada titik 1 di suction dan kemudian masuk

melalui putaran impeler dan berputar secara radial. Pada penyebarannya secara radial,

cairan masuk salura diantara van pada titik 2 dan mengalir pada periphery dari impeller.

Cairan terkumpul diruang 4 dan mengalir keluar discharge pompa pada ruang 5 pada

gambar dibawah. Rotasi impeller memberika high velocity head ke fluida, yang diubah ke

tekanan head sebagai cairan yang lewat kedalam ruang volute dan keluar ke discharge

(Geankoplis, 1997).

II.1.6.1 Cara Kerja Pompa Sentrifugal

Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeler di dalam

zat cair. Maka zat cair yang ada di dalam impeler, oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar.

Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeler ke luar melalui

saluran di antara sudu-sudu. Di sini head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi. Demikian

pula head kecepatannya bertambah besar karena zat cair mengalami percepatan. Zat cair

yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) di keliling

impeler dan disalurkan ke luar pompa melalui nosel. Di dalam nosel ini sebagian head

kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan.

Jadi impeler pompa berfungsi memberikan kerja kepada zat cair sehingga energi yang

dikandungnya menjadi bertambah besar. Selisih energi per satuan berat atau head total zat

cair antara flens isap dan flens keluar pompa disebut head total pompa.

Dari uraian diatas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam

bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang mengakibatkan pertambahan

head tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara

kontinyu (Sularso, 1983).

II.1.6.2 Bagian-Bagian Pompa sentrifugal

Menurut (awan, 2009), terdapat bagian-bagian pompa yang bergerak dan tidak

bergerak.


FTI - ITS

II-5


Gambar II.2 Bagian Pompa Sentrifugal

Bagian pompa yang tidak bergerak :

1. Base Plate

Berfungsi untuk mendukung seluruh bagian pompa dan tempat kedudukan pompa

terhadap pondasi.

2. Casing ( rumah pompa )

Casing adalah bagian terluar dari rumah pompa yang berfungsi sebagai :

a) Pelindung semua elemen yang berputar

b) Tempat kedudukan diffuser guide vane, inlet dan outlet nozzle

c) Tempat yang memberikan arah aliran dari impeller

d) Tempat mengkonversikan energi kinetic menjadi energi tekan.

3. Wadah

Fungsi utama wadah adalah menutup impeler pada penghisapan dan pengiriman

pada ujung dan sehingga berbentuk tangki tekanan.

4. Difuser guide vane

Bagian ini biasanya menjadi satu kesatuan dengan casing atau dipasang pada

casing dengan cara dibaut. Bagian ini berfungsi untuk :

a) Mengarahkan aliran fluida menuju volute atau menuju stage berikutnya.

b) Merubah energy kinetic fluida menjadi energy tekanan.

5. Stuffing box

Fungsi utama stuffing box adalah untuk mencegah terjadinya kebocoran pada

daerah dimana pompa menembus casing.


FTI - ITS

II-6

I


6. Wearing ring ( Cincin penahan arus )

Adalah ring yang dipasang pada casing (tidak berputar) sebagai wearing ring

casing dan dipasang pada impeler (berputar) sebagai wearing ring impeler. Fungsi utama

wearing ring adalah untuk memperkecil kebocoran cairan dari impeler yang masuk

kembali ke bagian eye of impeler.

7. Discharge nozzle

Adalah saluran cairan keluar dari pompa dan berfungsi juga untuk meningkatkan

energi tekanan keluar pompa.

Bagian pompa yang bergerak :

1. Shaft (poros)

Shaft berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama pompa

beroperasi, dan merupakan tempat kedudukan impeler dan bagian yang berputar lainnya.

2. Shaft sleeve (selongsong poros)

Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi shaft dari erosi, korosi dan keausan

khususnya bila poros itu melewati stuffing box.

3. Wearing ring

Adalah cincin yang dipasang pada casing (tidak berputar) sebagai wearing ring

casing dan dipasang pada impeler (berputar) sebagai wearing ring impeler. Fungsi utama

wearing ring adalah untuk memperkecil kebocoran cairan dari impeler yang masuk

kembali ke bagian eye of impeler.

4. Impeler

Impeler berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi

kecepatan pada cairan yang di pompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi hisap

secara terus menerus pula akan mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan

sebelumnya.


FTI - ITS

II-7


Gambar II.3 Ilustrasi Aliran Fluida dalam Impeller Sebuah Pompa Sentrifugal.

Menurut (Geankoplis, 1997), banyak faktor untuk menetapkan effisiensi aktual dan

kinerja karakteristik pompa. Oleh karena itu, maka perlu menetapkan kinerja karakteristik

pompa secara eksperimen. Kinerja biasanya diekspresikan oleh manufaktur pompa dengan

menggunakan kurfa yang disebut dengan kurva karakteristik pompa. Head H (m) yang

dihasilkan akan menjadi sama untuk cairan apapun dari viskositas yang sama. Tekanan

yang dihasilkan, P1 = H..g, akan proporsional terhadap densitas. Viskositas kurang dari

0.05 Pa.s (50 cp) mempunyai sedikit efek terhadap head yang dihasilkan.

II.1.6.3 Kelebihan dan Kekurangan Pompa Sentrifugal

Menurut (Rendi, 2007), terdapat kelebihan dan kekurangan pada penggunaan pompa

sentrifugal.

Kelebihan pompa sentrifugal antara lain :

1. Harga yang lebih murah

2. Konstruksi pompa sederhana

3. Mudah pemasangan maupun perawatan

4. Kapasitas dan tinggi tekan (head) yang tinggi

5. Kehandalan dan ketahanan yang tinggi

Kekurangan pompa sentrifugal antara lain :


FTI - ITS

II-8

I


1. Terbatasnya tekanan pengembus (delivery pressure)

2. Tidak mampu memancing fluida sendiri. Sehingga digunakan multingkat yang

biasanya bersumbu sama serta digerakkan oleh motor.

Pompa peripheral

Pompa peripheral atau pompa regeneratif merupakan pompa sentrifugal dengan roda

bergerak sehingga disebut sebagai bentuk peripheral. Hampir semua karakteristik roda

periferal berbeda sangat jauh dengan roda radial. Pada tekanan tertinggi dan terendah laju

tertinggi dibutuhkan energi yang tinggi.

Cara kerja pompa peripheral

Cairan masuk dan keluar pompa selama beberapa periode. Peningkatan kecepatan dan

tekanan cairan berangsur-angsur meningkat jika dibandingkan dengan dengan pompa

sentrifugal.

Gambar pompa peripheral

Gambar II.4 Gambar Pompa Peripheral

Kelebihan pompa peripheral :

a) Ekonomis karena energi yang digunakan lebih sedikit daripada pompa sentrifugal.

b) Mudah Digunakan karena memiliki design yang lebih sederhana daripada pompa

sentrifugal.

c) Cocok untuk digunakan untuk rumah tangga dan industri.

Kekurangan pompa peripheral :

d) Biaya perawatan yang tidak murah.


FTI - ITS

II-9


Gambar II.5 Kurva Pompa Sentrifugal dan Pompa Peripheral

Perbandingan antara pumpa peripheral dengan pumpa sentrifugal:

a) Pompa periferal dapat mengendalikan cairan dengan kandungan 20% gas. Pada kondisi

yang sama, pompa sentrifugal akan terbentuk rongga udara.

b) Jika sumber fluida mengering, rongga pompa periferal mempertahankan isinya yang

berupa fluida, tidak seperti pompa sentrifugal.

II.1.7 Karakteristik Sistem Pemompaan

Tahanan sistem (head)

a) Head statik

Head static merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar II.1.2a). Head statik merupakan aliran yang independen (lihat

Gambar II.1.2b). Head static pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat

dihitung dengan persamaan berikut:

gravity Specific

2,31 X (psi) Tekanan feet)(dalam Head

Gambar II.6 Persamaan Head Static


FTI - ITS

II-10

I


Head statik terdiri dari:

a) Head hisapan statis (hS): dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa. hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa, dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

pengangkat hhisapan)

b) Head pembuangan statis (hd): jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan.

Gambar II.7 Head Statik

b) Head Friksi

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk

mengalir dalam pipa dan sambungan-sambungan. Head ini tergantung pada ukuran,

kondisi dan jenis pipa, jumlah dan jenis sambungan, debit aliran, dan sifat dari cairan.

Head gesekan/ friksi sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam

gambar II.1.6. Loop tertutup sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan/ friksi

(bukan head statik).

Menghitung Head

Menurut (Geankoplis, 2003), head adalah jarak vertikal antara garis pusat pompa dan

permukaan cairan dalam tangki tujuan.


FTI - ITS

II-11


g

hv2

1zg

Pf

2

Gambar II.8 Persamaan Head

c) Head Loss :

1) Fanning melakukan banyak percobaan untuk memberikan data faktor friksi, tetapi

perhitungan head loss telah diterapkan dengan menggunakan persamaan radius hidrolik

(bukan diameter pipa).

2) Perhitungan radius hidrolik melibatkan pembagian luas penampang area dari aliran

oleh wetted perimeter.

3) Untuk pipa dengan aliran aliran penuh, radius hidrolik yaitu sama dengan diameter

pipa, sehingga persamaan head loss menjadi:

hf = f f(L/Rh) x (v2/2g)

Gambar II.9 Persamaan Head Loss

Dimana Rh adalah hydraulic radius ( diameter pipa) dan f f adalah fanning friction

factor (Geankoplis, 2003).

d) Faktor Friksi

Dalam mencari sebuah friksi atau head loss pada pipa lurus, faktor friksi

dibutuhkan. Salah satu contoh faktor friksi, yaitu

Faktor Friksi Persamaan Chen (pada kondisi faktor friksi darcy)

2

41010 log.Re

0452,5

7065,3

/log4/1

A

N

Df

Gambar II.10 Faktor Friksi Persamaan Chen pada Kondisi Persamaan Darcy

Jika, pada kondisi faktor friksi fanning maka faktor friksi persamaan Chen yaitu :

2

41010 log.Re

0452,5

7065,3

/log2/1

A

N

Df

Gambar II.11 Faktor Friksi Persamaan Chen pada Kondisi Persamaan Fanning

Dimana :

f = Faktor friksi persamaan Chen

= Kekasaran Pipa (ft)


FTI - ITS

II-12

I


D = Diameter dalam Pipa (ft)

Gambar II.12 Data Grafik Kehilangan Friksi pada Macam-Macam Valve

d) Nre (Bilangan Reynold)

Menurut (Geankoplis, 1997), mempelajari penunjuk transisi dari aliran laminer ke

turbulen pada pipa yang tidak hanya fungsi dari kecepatan tapi juga densitas dan

viskositas dari aliran dan diameter pipa. Variabel ini dikombinasikan kedalam bilangan

reynold, yang didimensikan.

Gambar II.13 Persamaan Bilangan Reynold

Dimana Nre adalah bilangan reynold, D adalah diameter pada m, adalah cairan densitas

pada kg/m3 , adalah cairan viskositas di Pa, dan v adalah viskositas rata-rata pada aliran

di m/s.


FTI - ITS

II-13


Untuk pipa circular yang lurus, ketika nilai dari Bilangan Reynold kurang dari

2100, alirannya selalu laminer. Ketika nilainya diatas 4000, alirannya akan turbulent,

kecuali untuk kasus yang amat khusus. Diantara 2100 dan 4000 disebut daerah transisi.

e) Kecepatan alir fliuda

Menurut (Geankoplis C. J., 1997), ada 2 macam kecepatan alir fluida:

a. Kecepatan linier

Merupakan jarak yang ditempuh oleh fluida yang mengalir tiap satuan waktu

tertentu dan tidak dipengaruhi oleh faktor luas penampang. Satuan v adalah (m/s) dan

(cm/sec)

Gambar II.14 Persamaan Kecepatan Linier

b. Kecepatan volumetrik (debit)

Merupakan ukuran banyaknya volume air yang mengalir yang dapat ditampung

selama waktu tertentu dan dipengaruhi oleh faktor geometris, luas penampang dari tempat

fluida mengalir. Debit direpresentasikan oleh persamaan berikut:

Gambar II.15 Persamaan Kecepatan Debit

Dimana satuan Q adalah m3/s (MKS) dan cm3/s (cgs),V adalah volume satuannya

m3 (MKS) atau cm3 (cgs) dan t adalah selang waktu tertentu satuannya (s).

f) Velocity Head

Istilah ini menurut (Wahren, 1997), mengacu pada energi kinetik cairan yang

bergerak pada titik yang ditentukan dalam sistem pompa. yaitu memindahkan cairan pada

titik yang ditetapkan didalam sistem pompa.

Gambar II.16 Persamaan Velocity Head

Dimana V adalah kecepatan alir cairan didalam pipa (m/s ) dan g (m/s2) adalah

percepatan gravitasi


FTI - ITS

II-14

I


g) Friksi pada Pipa Lurus

Menurut (Campbell, 2007), kehilangan friksi dikarenakan gesekan yang dialami oleh

gerakan fluida dalam pipa yang biasanya dapat dihitung melalui hubungan persamaan

Darcy-Weisbach sebagai berikut:

Gambar II.17 Persamaan Friksi Pipa Lurus

Dimana :

F = Friksi pada pipa lurus (m)

f = Faktor friksi Darcy

L = Panjang Pipa Lurus (m)

D = Diameter Pipa dalam (m)

V = Kecepatan Linier Fluida (ft/s)

g = Percepatan Gravitasi (m/s2)

h) Friksi pada fitting

Valve dan Fitting mempunyai pengaruh kehilangan friksi pada suatu aliran sistem

perpompaan dengan masing-masing koefisien friksi yang dimiliki, biasanya dapat dihitung

melalui persamaan :

Gambar II.18 Persamaan Koefisien Friksi

Dimana :

Hf = Head loss atau friksi pada fitting (m)

Kf = Koefisien friksi

v = Kecepatan linier (m/s)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

= Velocity head (ft)


FTI - ITS

II-15


i) Perbedaan pipa dari pipa besar ke kecil

Berdasarkan keterangan (Geankoplis, 1997), sudden contraction losses yaitu:

(sudden contraction losses)

hc = 0,55 2

v

A

A1

22

1

2

Gambar II.19 Persamaan Sudden Contraction

j) Perbedaan pipa dari pipa kecil ke besar

Berdasarkan keterangan (Geankoplis, 1997), sudden enlargement losses yaitu:

(sudden enlargement losses)

hex =2

v

A

A1

21

2

2

1

Gambar II.20 Persamaan Sudden Enlargement

k) WHP (Water Horse Power)

Water Horse Power (WHP) adalah liquid horse power yang disampaikan oleh

pompa.

Gambar II.21 Persamaan Water Horse Power

l) BHP (Brake Horse Power)

Ketika memilih pompa pertama-tama perlu menentukan kapasitas aliran dan head

yang diperlukan pompa. Meskipun banyak pompa yang bisa memenuhi kondisi operasi.

Kondisi operasi yang diperlukan yaitu tentang efisiensi pompa dan ukuran motor yang

V1

A1

A2

A2

V2 A1

V2

V2


FTI - ITS

II-16

I


dibutuhkan. Sekarang daya yang dikirim dari motor untuk pompa juga merupakan produk

dari torsi pada poros penggerak pompa dan kecepatan sudut poros :

Gambar II.22 Persamaan BHP

Dimana :

BHP = Break Horse Power (kW)

= Torsi (Nm)

=

Gambar II.23 Persamaan Torsi

Dimana :

= Densitas fluida (kg/m3)

Q = Debit (m3/s)

= Kecepatan sudut (putaran/s)

Ri = Jari-jari impeler (m)

m) BEP (Best Eficiency Point)

Gambar II.24 Kurva Performansi Pompa

BEP (Best Efficiency Point) yaitu kondisi operasi dimana pompa bekerja paling

optimum. Kurva performansi bermanfaat untuk menggambarkan beberapa parameter unjuk

kerja dari pompa yang antara lain:


FTI - ITS

II-17


1. Besarnya head terhadap flow rate

2. Besarnya efisiensi terhadap flow rate

3. Besarnya daya yang dibutuhkan terhadap flow rate

4. Besarnya NPSHr terhadap flow rate

5. Besarnya minimum stable continuous flow

n) Menghitung Efisiensi

Efisiensi dinyatakan sebagai persentase yang mewakili sebuah unit ukuran yang

menggambarkan perubahan gaya sentrifugal dan dinyatakan sebagai perubahan kecepatan

menjadi energi tekanan.

= %100BHP

WHP

Gambar II.25 Persamaan Efisiensi

II.1.8 Jenis Jenis Valve dan Fitting

1. Globe valve

Gambar II.26 Globe Valve

Selain digunakan untuk mengontrol laju aliran fluida juga untuk menutup laju

aliran fluida dengan cepat. Aplikasi valve jenis ini dapat kita jumpai pada

outlet / discharge pump. Ketika handwheel diputar searah jarum jam, disk mendorong

posisi globe hingga menutup laju aliran fluida. Begitu pula sebaliknya.Valve jenis ini

didesain sedemikian rupa hingga semua komponen didalamnya terhindar daritekanan yang

terus menerus dan juga mudah dalam hal perawatan, misalnya ada tekanan yang terjebak (trap

pressure) di bawah globe.

2. Gate valve

Pada dasarnya digunakan untuk menutup laju aliran fluida dengan kuat. Valve


FTI - ITS

II-18

I


jenis ini ada pada alat-alat pengetesan sumur minyak (surfacewell testing) seperti

flowhead, cristmast tree dan choke manifold .Valve jenis ini tidak boleh digunakan untuk

mengontrol/menekan laju aliran fluida dengan cara membuka setengah atau seperempat

posisi gate. Jadi posisi gate pada valve ini harus fully open atau fully close. Jika posisi gate

setengah membuka maka laju aliran fluida dapat mengikis sudut-sudut gate yang dapat

menyebabkan erosi dan pada akhirnya valve

tidak dapat bekerja secara sempurna.

Gambar II.27 Gate Valve

1. Elbow

Aliran suatu fluida saat di elbow menjadi lebih turbulen, karena hal itu akan cepat

terjadi korosi dan erosi

Gambar II.28 Elbow

2. Reducer

Jenis ini memiliki sudut kemiringan yang membentuk aliran semakin horizontal,

karena itu jenis ini untuk mengalirkan fluida secara horizontal dan menghilangkan aliran

bebas dari suatu gas (McCabe, 1993).

Gambar II.29 Reducer


FTI - ITS

II-19


3. Coupling

Ada banyak macam sambungan coupling, kebanyakan kekedapan terhadap fluida

dengan mengencangkan suatu packing karet elastis.

Gambar II.30 Coupling

4. Union

Union biasanya digunakan untuk ukurran pipa yang kecil.

Gambar II.31 Union

5. Tee

Jenis ini memiliki aliran line dan branch. Pada aliran branch sering dijumpai ukuran

mengecil saat keluar ataupun sama dengan ukuran masuk. Jenis ini banyak dijumpai dan

tidak susah unuk dicari, selain mudah jenis ini ekonomis dan tidak mudah terkikis

(McCabe, 1993).

Gambar II.32 Tee

II.1.9 Barometer (Bourdon Pressure Gauge)

Bourdon tube pressure gauge adalah alat pengukuran tekanan non liquid. Bourdon

tube berbentuk tabung bulat lonjong dengan penampung serta terdiri dari pipa pendek

lengkung berongga dan salah satu ujungnya tertutup.


FTI - ITS

II-20

I


Gambar II.33 Bourdon Pressure Gauge

Prinsip kerjanya :

Perubahan yang dihasilkan sebanding dengan besarnya tekanan yang diberikan. Perubahan

tekanan yang dideteksi oleh tabung Boudon akan menyebabkan tabungnya bergerak.

Kemudian gerakan tabung tersebut ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter.

Biasanya skala tekanan ini dikalibrasikan dalam beberapa ukuran antara lain : psi, kPa, bar

dan kg/cm2.

Kelebihan :

1. Bersifat portabel (bisa dibawa kemana-mana).

2. Ketelitian cukup tinggi

3. Tidak mudah terpengaruh perubahan temperatur.

4. Baik dipakai untuk mengukur tekanan antara 30 100.000 Psi.

Kekurangan :

1. Pengukuran terbatas pada tekanan statis.

2. Terpengaruh shock dan vibrasi.

III-1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel Percobaan

Debit air (Q) : 32, 38, 50, 70, 77, 105, dan 135 ml/s

III.2 Bahan Percobaan

1. Air

III.3 Alat Percobaan

1. Beaker Glass

2. Gelas ukur

3. Stopwatch

4. Thermometer

5. Rangkaian alat percobaan pompa sentrifugal

a. Pompa Sentrifugalpheriperal

DAB Model Aqua 100 Vista

Maximum Capacity : 34 L/m

Suction Head : 9 m

Discharge Head : 22 m

Total Head : 31 m

IP : 44

Widding: Class A

Size : 1 inch x 1 inch

Output : 100 watt

v/HZ/pH : 220/50/1

rpm : 2850

b. Barometer (Bourdon Pressure Gauge)

Skala psi: x Psig ; x kg/cm

c. kWhmeter

d. Pipa

Pipa Standard Comercial Steel Schedule 40

1. Pipa inch :


FTI - ITS

III-2

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

inside diameter : 0,0158 m

outside diameter : 0,02143m

luas penampang pipa : 1,961 x 10-4 m2

2. Pipa 1 inch :

inside diameter : 0,02664 m

outside diameter : 0,0334 m

luas penampang pipa : 5,574 x 10-4m2

e. Fitting :

1. Globe Valve (screwed)

Globe valve 1 inch

Globe valve inch

2. Tee

Tee 1 inch (screwed)

Tee inch (flanged)

3. Coupling

Coupling 1 inch

Coupling inch

4. Union

Union 1 inch

Union inch

5. Increaser pipa 1 inch ke pipa inch

6. Reducer pipa inch ke pipa 1 inch

7. Regular elbow 900 (screwed)

III.4 Prosedur Percobaan

III.4.1 Tahap Persiapan

1. Mengukur temperature air dengan menggunakan termometer.

2. Setelah mengetahui suhu fluida, mencari data viskositas dan densitas pada

bukuTransport Processes and Unit Operations - Geankoplis appendix A.2.


FTI - ITS

III-3


III.4.2 Tahap Percobaan

1. Melakukan pengaturan valve 2 hingga memperoleh Q sesuai variabel yang

ditentukan dengan membuka penuh valve 3 dan menutup penuh valve 4 untuk

sirkuit 1. Melakukan hal yang sebaliknya untuk sirkuit 2.

2. Mengamati dan mencatat tekanan pada barometer untuk variabel x ml/s.

3. Mencatat waktu putaran kWh meter untuk setiap putaran pada variabel yang

diberikan yaitu x ml/s

4. Mengukur static head (SH) pada variabel yang diberikan yaitu x ml/s.

5. Mengulangi percobaan nomer 2 sampai 4 pada sirkuit 2.

III.4.3 Tahap Perhitungan dari Data yang Diperoleh

a. Menghitung Kecepatan linier

b. Menghitung velocity head

c. Menghitung nilai Nre

d. Menghitung Friksi pada Pipa Lurus dengan menggunakan persamaan Blasisus

untuk pipa 1 dan inch pada sirkuit 1 dan 2

e. Menghitung friksi pada setiap fitting yang ada pada sirkuit 1 dan sirkuit 2.

Keterangan :

Nilai Kf setiap sambungan berbeda, tergantung jenisnya. Dapat dilihat di

Geankoplis. Jumlah sambungan disesuaikan dengan rangkaian alat sesuai dengan

sirkuitnya.

f. Menghitung TSH (Total Suction Head) untuk sirkuit 1 dan 2.

g. Menghitung TdH (Total discharge Head) untuk sirkuit 1 dan 2.

h. Menghitung TDH (Total Diferential Head) untuk sirkuit 1dan 2.

i. Menghitung Work Horse Power (WHP) untuk sirkuit 1 dan 2.

j. Menghitung BHP (Break Horse Power) untuk sirkuit 1 dan 2.

k. Menghitung Efisiensi untuk sirkuit 1 dan 2.


FTI - ITS

III-4


III.5 Diagram Alir Percobaan

III.5.1 Tahap Persiapan

III.5.2 Tahap Percobaan

Mulai

Mengukur temperatur pada air percobaan dengan menggunakan termometer

Setelah mengetahui suhu fluida, melihat data viskositas dan densitas pada

buku Transport Processes and Unit Operations - Geankoplis appendix

A.2.

Selesai

Mulai

Melakukan pengaturan globe valve 1 hingga memperoleh Q sesuai variabel

yang ditentukan dengan membuka penuh globe valve 3 dan menutup penuh

globe valve 2 untuk sirkuit 1. Melakukan hal yang sebaliknya untuk sirkuit

2.

Mengamati dan mencatat tekanan pada barometer untuk variabel

Mencatat putaran KWH meter untuk setiap kondisi variabel yang diberikan

yaitu mengulangi percobaan nomor 2 sampai 3 pada sirkuit 2.

Mengukur static head pada kondisi variabel yang diberikan

Selesai


FTI - ITS

III-5


III.5.3 Tahap Perhitungan dari Data yang Diperoleh

Menghitung Kecepatan linier

Menghitung velocity head

Menghitung nilai Nre

Menghitung Friksi pada Pipa Lurus dengan menggunakan persamaan

Blasisus untuk pipa 1 dan inch pada sirkuit 1 dan 2

Menghitung friksi pada setiap fitting yang ada pada sirkuit 1 dan sirkuit 2.

Menghitung TSH (Total Suction Head) untuk sirkuit 1 dan 2.

Menghitung TdH (Total discharge Head) untuk sirkuit 1 dan 2.

Menghitung TDH (Total Diferential Head) untuk sirkuit 1dan 2.

Mulai

A


FTI - ITS

III-6


Menghitung Work Horse Power (WHP) untuk sirkuit 1 dan 2.

Menghitung BHP (Break Horse Power) untuk sirkuit 1 dan 2.

Menghitung Efisiensi untuk sirkuit 1 dan 2.

Selesai

A


FTI - ITS

III-7


III.6 Gambar Alat

Stopwatch

Barometer

(Bourdon Pressure Gauge)

Gelas Ukur

kWhmeter

Stopwatch

Termometer


FTI - ITS

III-8


III.7 Gambar Rangkaian Alat Percobaan Pompa Sentrifugal

V1 V2

IV-1

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1.Hasil Percobaan

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan pada Sirkuit 1

Tabel IV.1.2 Hasil Percobaan pada Sirkuit 2

IV.2. Hasil Perhitungan

IV.2.1. Hasil Perhitungan Kecepatan (v), Bilangan Reynolds (Nre), Faktor Friksi(f), untuk

Ukuran Pipa dan 1" pada Sirkuit 1 dan 2

Debit

(ml/s)

Tekanan Kwh

(sekon)

Static Head (m)

N/m2 Psia

(lb/in2) Suction Discharge

32 151690 22 17 0.335 0.59

38 144795 21 17 0.33 0.59

50 144795 21 18 0.335 0.59

70 137900 20 18 0.315 0.59

77 131005 19 18 0.335 0.59

105 131005 19 18 0.335 0.59

135 124110 18 19 0.335 0.59

Debit

(ml/s)

Tekanan Kwh

(sekon)

Static Head (m)

N/m2 Psia

(lb/in2) Suction Discharge

32 151690 22 17 0.33 0.59

38 144795 21 17.8 0.33 0.59

50 144795 21 18.09 0.33 0.59

70 144795 21 18.09 0.33 0.59

77 144795 21 18.21 0.33 0.59

105 137900 20 18.31 0.33 0.59

135 131005 19 18.60 0.33 0.59


FTI - ITS

IV-2

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

Tabel IV.2.1.1 Hasil Perhitungan Kecepatan (v), Bilangan Reynolds (Nre), Faktor

Friksi(f), untuk Ukuran Pipa pada Sirkuit 1

Tabel IV.2.1.2 Hasil Perhitungan Kecepatan (v), Bilangan Reynolds (Nre), Faktor

Friksi(f), untuk Ukuran Pipa 1 pada sirkuit 1

IV.2.2 Hasil Perhitungan WHP, BHP, dan Efisiensi pada Sirkuit 1 dan 2

Tabel IV.2.2.1 Hasil Perhitungan Tekanan, WHP, BHP, dan Efisiensi pada Sirkuit 1

Q (ml/s) Tekanan

(N/m2) WHP (hp) BHP (hp) (%)

32 151690 4.722222222 0.16333238 3.458803346

38 144795 4.722222222 0.208360808 4.412346521

50 144795 5 0.312788202 6.255764049

70 137900 5 0.534162708 10.68325416

77 131005 5 0.616935344 12.33870687

Q (ml/s) v (m/s) Nre f

32 0.163265 3342.029167 0.012

38 0.193877 3968.659635 0.011

50 0.255102 5221.920573 0.0095

70 0.357142 7310.688802 0.0092

77 0.392857 8041.757682 0.009

105 0.535714 10966.0332 0.008

135 0.688775 14099.18555 0.007

Q (ml/s) v (m/s) Nre f

32 0.057409 1979.86538 0.0075

38 0.068173 2351.090139 0.014

50 0.089702 3093.539656 0.013

70 0.125583 4330.955519 0.012

77 0.138141 4764.051071 0.011

105 0.188374 6496.433278 0.0095

135 0.242195 8352.557072 0.0085


FTI - ITS

IV-3


105 131005 5 1.138979662 22.77959324

135 124110 5.277777778 1.958324385 37.1050936

Tabel IV.2.2.2 Hasil Perhitungan Tekanan, WHP, BHP, dan Efisiensi pada Sirkuit 2

Q (ml/s) Tekanan

(N/m2) WHP (hp) BHP (hp) (%)

32 151690 4.722222222 0.179331642 3.797611244

38 144795 4.944444444 0.231233359 4.676629724

50 144795 5.022222222 0.359198222 7.152176992

70 144795

5.022222222 0.622986253 12.40459354

77 144795

5.055555556 0.755661119 14.94714301

105 137900

5.088888889 1.469659392 28.87976972

135 131005

5.166666667 2.610658701 50.52887808

IV.3. Grafik dan Pembahasan

Prosedur percobaan karakteristik pompa terdiri dari 2 tahap yaitu tahap persiapan dan

tahap percobaan. Tahap persiapan meliputi persiapkan seluruh alat dan bahan yang

digunakan dalam percobaan, mengidentifikasi sifat-sifat fisik fluida, dan mencari

volumetric flow rate maksimum pada masing-masing sirkuit. Kemudian mengidentifikasi

sifat-sifat fisik fluida yang meliputi densitas, viskositas dan specific gravity menggunakan

pendekatan teoritis hasil pengukuran suhu fluida. Volumetric flow rate maksimum

didapatkan dari pengukuran volume air yang keluar dari pipa outlet setiap sirkuit selama 2

detik dengan membuka penuh valve 1, valve 2, dan menutup valve 3 untuk mendapatkan

aliran sirkuit 1. Sedangkan untuk sirkuit 2 didapatkan dengan membuka penuh valve 1,

valve 2 dan menutup valve 4. Tahap percobaan dimulai dengan melakukan pengaturan

valve 2 untuk mendapatkan volumetric flow rate sesuai variabel yang telah diberikan yaitu

32 ml/s, 38 ml/s, 50 ml/s, 70 ml/s, 77 ml/s, 105 ml/s dan 135 ml/s pada masing-masing

sirkuit. Setelah mendapatkan volumetric flow rate yang sesuai, melakukan pengamatan

tekanan yang ditunjukkan pada barometer Bourdon Pressure Gauge dan mencatat waktu


FTI - ITS

IV-4


yang dibutuhkan oleh kWh meter untuk mencapai 1 putaran dan static head (SH) pada tiap

variabel.

Grafik IV.1. Hubungan antara Q (m3/s) dengan Water Horse Power (hp) pada Sirkuit 1

dan Sirkuit 2

Pada grafik IV.1. dapat diamati bahwa kurva hubungan antara Q dengan Water

Horse Power (WHP) pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 menunjukkan adanya kenaikan nilai WHP

sebanding dengan bertambahnya nilai Q, sehingga semakin besar volumetric flow rate (Q)

maka semakin besar pula nilai WHP.

Hasil percobaan yang didapat juga dapat dibandingkan dengan rumus sebagai

berikut:

Dari rumus yang dibandingkan dapat disimpulkan bahwa hubungan antara WHP

dengan volumetric flow rate (Q) adalah berbanding lurus. Semakin besar nilai total Q,

maka semakin besar pula nilai WHPnya. Sehingga, hasil percobaan yang didapat sesuai

dengan literatur yang menyebutkan bahwa hubungan antara Q dengan WHP adalah

berbanding lurus (Igor J.Karassick, 2008)


FTI - ITS

IV-5


Grafik IV.2. Hubungan antara Q (m3/s) dengan Break Horse Power (hp) pada Sirkuit 1

dan Sirkuit 2

Pada grafik IV.2. dapat dilihat bahwa kurva hubungan antara Q dengan Brake Horse

Power (BHP) pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 menunjukkan kenaikan nilai BHP seiring dengan

bertambahnya nilai Q, sehingga semakin besar volumetric flow rate (Q) maka semakin

besar pula nilai BHP.


berikut:

BHP = Q x Ws x

Sehingga dapat disimpulkan bahwa hubungan antara Q dan BHP adalah berbanding

lurus dan nilai BHP akan semakin besar jika nilai Q semakin besar. Hasil percobaan yang

didapat sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa hubungan antara Q dengan BHP

adalah berbanding lurus(Igor J.Karassick, 2008).


FTI - ITS

IV-6


Grafik IV.3. Hubungan antara Q (ml/s) dengan Efisiensi ( pada Sirkuit 1 dan Sirkuit 2

Pada grafik IV.3. dapat dilihat bahwa kurva hubungan antara Q dengan efisiensi

pada sirkuit 1 menunjukkan kenaikan nilai efisiensi seiring dengan bertambahnya nilai Q,

sehingga semakin besar volumetric rate (Q) maka akan semakin

besar pula nilai efisiensi pada kedua sirkuit.


berikut:

Dari rumus yang dibandingkan dapat disimpulkan bahwa hubungan antara efisiensi

dan WHP adalah berbanding lurus, sedangkan hubungan antara efisiensi dan BHP adalah

berbanding terbalik. Hasil percobaan yang didapat untuk sirkuit 1 sesuai dengan literatur

yang menyebutkan bahwa semakin besar nilai Q maka semakin besar pula nilai

efisiensinya (Geankoplis, 1993).


FTI - ITS

IV-7


Grafik IV.4. Hubungan antara Q (m3/s) dengan Tekanan (Psi) pada Sirkuit 1 dan Sirkuit 2

Pada grafik IV.4. menunjukkan hubungan antara Q dengan tekanan (P) dan dapat

dilihat bahwa pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 nilai tekanan (P) semakin rendah seiring dengan

bertambahnya nilai Q. Hubungan antara volumetric flow rate(Q) dan tekanan (P) adalah

berbanding berbalik. Semakin besar nilai Q, maka tekanannya (P) akan semakin rendah.

Hasil percobaan yang didapat untuk sirkuit 1 dan sirkuit 2 tidak sesuai dengan literatur

yang menyebutkan bahwa semakin besar nilai Q (debit) maka semakin besar pula nilai P

(tekanan) (Perry, 2008).


FTI - ITS

IV-8


Gambar IV.1. Hubungan antara Q dengan Tekanan pada perry_s chemical engineering

Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya kesalahan antara hubungan Q dengan

P adalah pencatatan hasil yang dilakukan pada keadaan pompa yang belum mencapai

steady state, variabel debit yang digunakan terlalu dekat sehingga penentuan nilai P pada

pressure gauge hanya sedikit mengalami perubahan. Akibatnya akan membuat praktikan

membuat asumsi dalam pengamatan.

I-1

BAB V

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil percobaan dan hasil perhitungan diperoleh kesimpulan sebagai

berikut:

1. Nilai Volumetric Flow rate (Q) dan Water Horse Power (WHP) berbanding lurus.

Semakin besar nilai (Q), maka semakin besar pula nilai WHPnya.

2. Nilai Volumetric Flow rate (Q) dan Brake Horse Power (WHP) berbanding lurus.

Semakin besar nilai (Q), maka semakin besar pula nilai BHPnya.

3. Nilai Volumetric Flow rate (Q) dan Efisiensi () berbanding lurus. Semakin besar nilai

(Q), maka semakin besar pula nila efisiensinya.

4. Nilai Volumetric Flow rate (Q) dan Tekanan (P) berbanding terbalik. Semakin besar

nilai (Q), maka semakin rendah nilai tekanannya.

Pipa ukuran A = 1,961 x 10-4 m2 = 1,96 cm2

(Geankoplis, 1983)

APPENDIKS

T air = 320C

air = 994.994 kg/m3

Viskositas = 0.000768 kg/m.s

(Geankoplis, 1983)

Static Suction Head

Q

(ml/s)

Sirkuit 1

(m)

Sirkuit 2

(m)

32 0.335 0.33

38 0.33 0.33

50 0.335 0.33

70 0.315 0.33

77 0.335 0.33

105 0.335 0.33

135 0.335 0.33

Static Discharge Head

Sirkuit 1 = 0.59 m.

Sirkuit 2 = 0.38 m

Nilai Kf

Elbow = 0,75

Tee = 1

Coupling = 0,04

Union = 0,04

Globe Valve = 6,0 (wide open)

= 9,5 (Half open)

Reducer = 0,55

(Geankoplis, 1983)

Perhitungan Sirkuit 1

Menghitung Kecepatan Alir Air pada Suhu 32C

Pipa dengan Diameter

Q = 0.000032 m3/s

m/s 1633.0

m2 0.000196

/3m 0.000032

A

Qv

AvQ

s

Untuk varibel Q = 38, 50, 70, 77, 105, dan 135 ml/s dapat megikuti cara diatas. Kecepatan

linier (v) dari keenam variabel tersebut adalah 0.193878, 0.255102, 0.357143, 0.3928557,

0.535714, dan 0.688776 cm/s

Pipa dengan Diameter 1

Pipa ukuran 1 A = 5,57 cm2

(Geankoplis, 1983)

Q = 0.000032 m3/s

m/s 05745.0

m 0.000557

/sm 0.000032

A

Qv

AvQ

2

3

Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Kecepatan linier

(v) dari keenam variabel tersebut adalah 0.682226, 0.897666, 0.125673, 0.138241,

0.18851, dan 0.24237 cm/s

Menghitung Bilangan Reynold dan Faktor Friksi Dengan Menggunakan diagram

moody.

Pipa (D=0.0158 m)

a) Q= 0.000032 m3/s

Menghitung D

0,0029113

0,0158

0,000046

D

Perhitungan bilangan reynold

= 4,6 x 10-5 m (Pipe commercial steel)

(Geankoplis, 1997, mody chart hal 96)

d = 1,58 cm (1/2 in), 2,664 cm (1 in)

(Geankoplis, 1997, Appendiks A,5-1, hal 892)

029167.3423

0,000768

632651.0994.9940.158

vDNre

Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Nre dari keenam

variabel tersebut adalah 3968,659635, 5221,920573, 7310,688802, 8041,757682,

10966,0332, dan 14099,18556.

Kemudian melihat moody chart pada buku Geankoplis hal 88 dengan mencocokkan

nilai /D dan NRe. Maka untuk variabel V = 0.000032 m3/s didapatkan nilai faktor

friksi = 0,012.

Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Faktor friksi (f)

dari keenam variabel tersebut adalah 0,011, 0,0095, 0,0092, 0,009, 0,008, dan 0,007.

Pipa 1 (D = 2,664 cm)

a) Q = 0.000032 m3/s

Menghitung D

0,0017267

0,0266

0,000046

D

Perhitungan bilangan reynold

86538.9791

0,000768

0574606.0994.9940.0266

vDNre

Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Nre dari keenam

variabel tersebut adalah 2351,090139, 3093,539656, 4330,955519, 4764,051071,

6496,433278, dan 8352,557072.

Kemudian melihat moody chart pada buku Geankoplis hal 88 dengan mencocokkan

nilai /D dan NRe. Maka untuk variabel V = 32 m3/s didapatkan nilai faktor friksi =

0,0075.

Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Faktor friksi (f)

dari keenam variabel tersebut adalah 0,014, 0,013, 0,012, 0,011, 0,0095, dan 0,0085 .

Sirkuit 1

Mencari Panjang Pipa lurus total pipa in

Berikut data Kf dan Le/D dari bebrapa fitting:

Jenis Fitting Kf Le/D

Elbow, 90o 0,75 35

Tee 1 50

Coupling 0,04 2

Union 0,04 2

Globe Valve

-Wide open

-Half open

6,0

9,5

300

475

Increaser 0,42005 -

Reducer 0,356 -

>Mencari konversi panjang dari fitting:

Le = D x (Koef Le/D)

Berikut perhitungan dari konversi panjang fitting dari variabel debit 0,000032; 0,000038;

dan 0,00005 m3/s (half open) :

Le/D Jumlah Diameter Length

Elbow 35 6 0,0158 2,765

Union 2 4 0,0158 0,1264

Increaser - 2 0,0158 -

Globe Valve 475 2 0,0158 15,01

Coupling 2 2 0,0158 0,0632

Reducer - 1 0,0158 -

Pipa Lurus - - - 3,22

Total Length 21,1846 m

Untuk variabel debit 0,00007, 0,000077, 0,000105 dan 0,000135 m3/s (wide open) dapat

diselesaikan dengan cara diatas namun untuk Kf dari Globe Valve diganti dengan 300.

Total length dari ketiga variabel tersebut adalah 16,229 m.

Mencari Total Hf pipa in

>Mencari besar total Hf pipa in

Hf = Kf x V2/2

Berikut perhitungan dari Total Hf dengan variabel debit 0,000032 m3/s :

Kf Vh Jumlah Hf

Elbow 0,75 0.01332 6 0.05997501

Union 0,04 0.01332 4 0.002132445

Increaser 0,42005 0.01332 2 0.011196668

Globe Valve 9,5 0.01332 2 0.25322782

Coupling 0,04 0.01332 2 0.001066222

Reducer 0,356 0.01332 1 0.00474469

Pipa Lurus 1 0.01332 21,1846 m 0.282343688

Total Hf 0.614686543

Elbow =

=

= 0.05997501 Joule/kg

Union =

=

= 0.002132445 Joule/kg

Increaser =

=

= 0.011196668

Globe Valve =

=

= 0.25322782 Joule/kg

Coupling =

=

= 0.001066222 Joule/kg

Reducer =

=

= 0.00474469 Joule/kg

Pipa Lurus =

=

= 0.282343688 Joule/kg

Total HF =

=

= 0.614686543 Joule/kg

Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005 m3/s (half open) dapat diselesaikan dengan cara

diatas. Total Hf dari ketiga variabel tersebut adalah 0,8668, 1,5006996 Joule/kg.

Berikut perhitungan dari Total Hf dengan variabel debit 0,00007 m/s :

Kf Vh Jumlah Hf

Elbow 0,75 0,06377551 6 0,2869898

Union 0,04 0,06377551 4 0,0102040

Increaser 0,42005 0,06377551 2 0,0535778

Globe Valve 6,0 0,06377551 2 1,2117346

Coupling 0,04 0,06377551 2 0,0051020

Reducer 0,356 0,06377551 1 0,0227040

Pipa Lurus 1 0,06377551 26,7146 m 1,703737*

Total Hf 3,394049

*Menghitung dengan rumus : 4 f L/D Vh

Elbow =

=

= 0,2869898 Joule/kg

Union =

=

= 0,0102040 Joule/kg

Globe Valve =

=

= 1,2117346 Joule/kg

Coupling =

=

= 0,0051020 Joule/kg

Increaser =

=

= 0,0535778 Joule/kg

Reducer =

=

= 0,004951 Joule/kg

Pipa Lurus =

=

= 1,703737 Joule/kg

Total HF =

=

= 3,394049 Joule/kg

Untuk variabel debit 0,000077, 0,000105 dan 0,000110 m3/s (wide open) dapat

diselesaikan dengan cara diatas. Total Hf dari kedua variabel tersebut adalah 3,9858,

7,411612 dan 12,251848 Joule/kg.

Mencari Panjang Pipa lurus total pipa 1 in


Elbow 35 7 0,02664 6,5268

Union 2 4 0,02664 0,21312

Globe Valve 475 1 0,02664 12,654

Coupling 2 1 0,02664 0,05328

Tee 50 3 0,02664 3,996

Pipa Lurus 5,1


Untuk variabel debit 0,000066, 0,000081, 0,000110 m3/s (wide open) dapat diselesaikan

dengan cara diatas namun untuk Kf dari Globe Valve diganti dengan 300. Total length dari

ketiga variabel tersebut adalah 23,8812 m.

Mencari total Hf pipa 1 in


Kf Vh Jumlah Hf

Elbow 0,75 0,001650287 7 0,00866401

Union 0,04 0.001650287 4 0,00026405

Globe Valve 9,5 0.001650287 1 0,01567773

Coupling 0,04 0.001650287 1 0,000066011

Tee 1 0.001650287 3 0,004951

Pipa Lurus 1 0.001650287 28,5432 m 0,047104*

Total Hf 0,07672679


Elbow =

=

= 0,00866401 Joule/kg

Union =

=

= 0,00026405 Joule/kg

Globe Valve =

=

= 0,01567773 Joule/kg

Coupling =

=

= 0,000066011 Joule/kg

Tee =

=

= 0,004951 Joule/kg

Pipa Lurus =

=

= 0,047104 Joule/kg

Total HF =

=

= 0,07672679 Joule/kg

Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Total

Hf dari ketiga variabel tersebut adalah 0,108196, 0,18732132 Joule/kg.


Kf Vh Jumlah Hf

Elbow 0,75 0,006186136 7 0,0414586

Union 0,04 0,006186136 4 0,0012635

Globe Valve 9,5 0,006186136 1 0,07502039

Coupling 0,04 0,006186136 1 0,00031588

Tee 1 0,006186136 3 0,02369065

Pipa Lurus 1 0,006186136 23,8812 m 0,18858704

Total Hf 0,3303360

Elbow =

=

= 0,0414586 Joule/kg

Union =

=

= 0,0012635 Joule/kg

Globe Valve =

=

= 0,07502039 Joule/kg

Coupling =

=

= 0,00031588 Joule/kg

Tee =

=

= 0,02369065 Joule/kg

Pipa Lurus =

=

= 0,1885870 Joule/kg

Total HF =

=

= 0,3303360 Joule/kg



0,74325618 dan 1,22864798 Joule/kg.

Mencari Ws :

Variabel Q = 0,000032 m3/s

Hukum Bernaulli Ws = F + Z.g +P/ + V2/2

-Ws = 0.9158 + (0.43 x 9.8) + 0 + 0

-Ws = 5.1298 joule/kg

Untuk variabel debit 0,000038, 0,000050, 0,000070, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135

m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai Ws dari keenam variabel tersebut adalah

5,51076, 6,28723, 7,662988, 8,05245, 10,9020, 14,57908 Joule/kg.

Mencari BHP


BHP = Ws x x Q

BHP = 5,12982 x 994,994 x 0,000032

BHP = 0,163332 watt

Untuk variabel debit 0,000038, 0,000050, 0,000070, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135

m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai BHP dari keenam variabel tersebut adalah

0,208360; 0,312788; 0,53416270; 0,61693534; 1,138979662; dan 1,958324385 watt.

Mencari Efisiensi

Efisiensi = BHP x 100%

WHP

Data WHP dari percobaan pada sirkuit 1 :

Q (m3/s) WHP (Watt)

0,000032 4,7222

0,000038 4,7222

0,000050 5

0,00007 5

0,000077 5

0,000105 5

0,000135 5,2778

Efisiensi (Q=0,000032 m3/s) = 0,163332 x 100%

4,7222

= 3,458803346 %

Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005, 0,00007, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135 m3/s

dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai efisiensi dari keenam variabel tersebut adalah

4,412346521; 6,255764049; 10,68325416; 12,33870687; 22,77959324; dan 37,105094 %.

Sirkuit 2

Mencari Panjang Pipa lurus total pipa in

Berikut perhitungan dari konversi panjang fitting dari variabel debit 0,000032, 0,000038,

0,00005 m3/s (half open) :


Elbow 35 7 0,0158 3,871

Union 2 4 0,0158 0,1264

Increaser 2 0,0158 -

Globe Valve 475 3 0,0158 22,515

Coupling 2 2 0,0158 0,0632

Reducer 1 0,0158 -

Pipa Lurus 4,8


Untuk variabel debit 0,00007, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135 m3/s (wide open) dapat

diselesaikan dengan cara diatas namun untuk Kf dari Globe Valve diganti dengan 300.

Total length dari ketiga variabel tersebut adalah 23,9456 m.

Mencari Total Hf pipa in

Berikut perhitungan dari Total Hf dengan variabel debit 0,000032 m3/s :

Kf Vh Jumlah Hf

Elbow 0,75 0,013328 7 0,06997085

Union 0,04 0,013328 4 0,00213244

Increaser 0,42005 0,013328 2 0,01119667

Globe Valve 9,5 0,013328 3 0,37984173

Coupling 0,04 0,013328 2 0,00106622

Reducer 0,356 0,013328 1 0,00474469

Pipa Lurus 1 0,013328 23,8706 m 0,31814211*

Total Hf 0,78709471


Elbow =

=

= 0,06997085 Joule/kg

Union =

=

= 0,00213244 Joule/kg

Globe Valve =

=

= 0,37984173 Joule/kg

Coupling =

=

= 0,00106622 Joule/kg

Increaser =

=

= 0,01119667 Joule/kg

Reducer =

=

= 0,00474469 Joule/kg

Pipa Lurus =

=

= 0,31814211 Joule/kg

Total HF =

=

= 0,78709471 Joule/kg

Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005 m3/s (half open) dapat diselesaikan dengan cara

diatas. Total Hf dari ketiga variabel tersebut adalah 1,1099265, 1,92161797 Joule/kg.


Kf Vh Jumlah Hf

Elbow 0,75 0,063776 7 0,33482143

Union 0,04 0,063776 4 0,01020408

Increaser 0,42005 0,063776 2 0,05357781

Globe Valve 9,5 0,063776 3 1,81760204

Coupling 0,04 0,063776 2 0,00510204

Reducer 0,356 0,063776 1 0,02270408

Pipa Lurus 1 0,063776 23,9456 m 1,52235969

Total Hf 3,76637116

Elbow =

=

= 0,33482143 Joule/kg

Union =

=

= 0,01020408 Joule/kg

Increaser =

=

= 0,05357781

Globe Valve =

=

= 1,81760204 Joule/kg

Coupling =

=

= 0,00510204 Joule/kg

Reducer =

=

= 0,02270408 Joule/kg

Pipa Lurus =

=

= 1,52235969 Joule/kg

Total HF =

=

= 0.614686543 Joule/kg



8,47433514, dan 14,0085948 Joule/kg.

Mencari Panjang Pipa lurus total pipa 1 in


Elbow 35 7 0,02664 6,5268

Union 2 4 0,02664 0,21312

Tee 50 3 0,02664 3,996

Pipa Lurus 5,1


Untuk variabel debit 0,000032, 0,000038, 0,00005, 0,00007, 0,000077, 0,000105,

0,000135 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Untuk nilai panjang total pipa lurus

sama yaitu 28,5432 m.

Mencari total Hf pipa 1 in


Kf Vh Jumlah Hf

Elbow 0,75 0,000231739 7 0,00866401

Union 0,04 0,000231739 4 0,00026405

Globe Valve 9,5 0,000231739 1 0,01567773

Coupling 0,04 0,000231739 1 0,000066011

Pipa Lurus 1 0,000231739 28,5432 m 0,04710447*

Total Hf 0,07177626


Elbow =

=

= 0,00866401 Joule/kg

Union =

=

= 0,00026405 Joule/kg

Globe Valve =

=

= 0,05357781

Coupling =

=

= 0,000066011 Joule/kg

Pipa Lurus =

=

= 0,04710447 Joule/kg

Total HF =

=

= 0,07177626 Joule/kg

Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005, 0,00007, 0,000077, 0,000105, 0,000135 m3/s

dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nlai total Hf dari keenam variabel tersebut adalah

0,10121577, 0,17523506, 0,343436071, 0,41558744, 0,77278657, dan 1,27746352

joule/kg.

Mencari Ws :


Hukum Bernaulli Ws = F + Z.g +P/ + V2/2

-Ws = 1,418309154 + (0,32 x 9,8) + 0 + 0

-Ws = 5,632309154 Joule/kg


dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai Ws dari keenam variabel tersebut adalah

6,115703596, 7,220108308, 8,944580184, 9,863155719, 14,0671764, 19,43550674

Joule/kg.

Mencari BHP


BHP = Ws x x Q

BHP = 5,632309154x 994,994 x 0,000032

BHP = 0,179331642 watt


dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai dari keenam variabel tersebut adalah

0,231233359; 0,359198222; 0,622986253; 0,755661119; 1,469659392; dan 2,610658701

watt.

Mencari Efisiensi

Efisiensi = BHP x 100%

WHP

Data WHP dari percobaan pada sirkuit 2 :

Q (m3/s) WHP (Watt)

0,000032 4,7222

0,000038 4,9444

0,00005 5,0222

0,00007 5,0222

0,000077 5,0556

0,000105 5,0889

0,000135 5,1667

Efisiensi (Q=0,000032 m3/s) = 0.179331642 x 100%

4,7222

= 3,797611244 %


dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai efisiensi dari keenam variabel tersebut adalah

4,676629724; 7,152176992; 12,40459354; 14,94714301; 28,87976972; dan 50,528878 %.

laporan resmi karakteristik pompa

Documents