i

POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD

DAN DIAMETER POMPA SENTRIFUGAL

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Program Studi Teknik Mesin

Oleh:

YB Dwi Krisnanto Prasojo

NIM : 065214024

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2009

ii

FOUR OUTPUT CENTRIFUGAL PUMP WITH VARIATIONS OF HEAD

AND DIAMETER

FINAL ASSIGNMENT

Presented as a meaning

for gaining engineering holder

In Mechanical Engineering study program

by

YB Dwi Krisnanto Prasojo

Student Number : 065214024

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2009

iii

SKRIPSI

POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD

DAN DIAMETER POMPA SENTRIFUGAL

Oleh:

YB Dwi Krisnanto Prasojo

NIM : 065214024

Telah disetujui oleh:

Pembimbing I

Ir. YB Lukiyanto, M.T.

iv

SKRIPSI

POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD

DAN DIAMETER POMPA SENTRIFUGAL

Disiapkan dan ditulis oleh

YB Dwi Krisnanto Prasojo

NIM : 065214024

Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji

Pada tanggal 19 Januari 2010

Dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji

Nama Lengkap Tanda tangan

Ketua Ir. Rines Alapan, M.T.

Sekretaris Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T.

Anggota Ir. Yohanes Baptista Lukiyanto, M.T.

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini, tidak

memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam

kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 21 November 2009

Penulis

YB Dwi Krisnanto Prasojo

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini,

saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta:

Nama : YB Dwi Krisnanto Prasojo

Nim : 065214024

POMPA SENTRIFUGAL 4 PIPA OUTPUT DENGAN VARIASI HEAD

DAN DIAMETER POMPA SENTRIFUGAL

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 21 November 2009

YB Dwi Krisnanto Prasojo

vii

ABSTRAK

Indonesia adalah negara yang kaya akan angin berkecepatan rendah. Angin

sudah dimanfaatkan oleh para petani garam untuk menggerakkan pompa torak

yang memompa air laut ke ladang garam. Dengan angin yang berkecepatan

rendah, maka dapat dibuat pompa sentrifugal kecepatan rendah. Tujuan penelitian

ini adalah untuk mengetahui : 1) hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan

efisiensi, 2) hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan debit yang

dihasillkan, 3) hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan daya yang

dihasilkan pompa sentrifugal, 4) Perbandingan karakteristik pompa sentrifugal

kecepatan rendah dengan pompa sentrifugal kecepatan tinggi,

Dalam penelitian ini dibuat pompa sentrifugal sederhana. Pompa sentrifugal

ini hanya tersusun dari pipa air yang dibentuk seperti huruf Y (ketapel). Bentuk

pipa ini diputar dengan sumbu putarnya adalah bagian pipa vertikal. Pada saat

berputar, air akan keluar dari ujung pipa bagian atas karena adanya gaya

sentrifugal. Air masuk melalui bagian bawah pipa vertikal. Variasi yang dilakukan

adalah : diameter pompa (75 cm dan 80 cm), head pompa (0,8; 0,9; 1,0; 1,1 dan

1,2 meter) dan putaran motor penggerak.

Berdasarkan data diperoleh dan perhitungan yang dilakukan, diperoleh

kesimpulan : 1) semakin kecil diameter pompa sentrifugal, maka efisiensi akan

semakin besar. 2) semakin besar diameter pompa sentrifugal, maka debit yang

dihasilkan akan semakin besar, 3) semakin besar diameter pompa sentrifugal,

maka daya yang dihasilkan akan semakin besar, 4) Pompa sentrifugal dengan

diameter 75 cm memiliki karakteristik yang sama dengan pompa sentrifugal 1

tingkat, sementara pompa sentrifugal dengan diameter 80 cm memiliki

karakteristik yang sama dengan pompa propeller, dan pompa sentrifugal termasuk

pompa sentrifugal yang stabil.

.

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan

karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

dengan lancar dan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini adalah salah satu syarat

untuk mencapai derajat sarjana S1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Sekarang telah memasuki era globalisasi sehingga banyak tenaga kerja

yang terampil dan berkualitas dibutuhkan oleh perusahaan-perusahaan. Oleh

sebab itu, program studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta telah mempersiapkan mahasiswa dengan melatih

keterampilan melalui Tugas Akhir ini sebagai bekal masuk dalam dunia kerja.

Penulis mengharapkan hasil yang maksimal dari Tugas Akhir yang dilaksanakan

selama kurang lebih 1 semester di kampus III Universitas Sanata Dharma

Paingan, Maguwoharjo Yogyakarta.

Penulis telah membuat laporan hasil dari Tugas Akhir yang telah diadakan

dan dilaksanakan di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan,

Maguwoharjo Yogyakarta. Dalam laporan ini penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

1. YoseF Agung Cahyanta, S.T.,M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

2. Ir. YB Lukiyanto, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah

memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk

membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

3. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas bimbingan dan fasilitas

yang diberikan.

4. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.

ix

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak

kesalahan-kesalahan yang disengaja atau tidak disengaja sehingga masih jauh dari

harapan dan kesempurnaan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan

kritik yang membangun dari para dosen dan pembaca agar laporan ini berguna

bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Terima kasih.

Yogyakarta, 21 November 2009

YB Dwi Krisnanto Prasojo

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i

TITLE PAGE .................................................................................................... ii

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

DAFTAR DEWAN PENGUJI ......................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................ v

PERNYATAAN PUBLIKSI ............................................................................ vi

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

KATA PENGANTAR .................................................................................... viii

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

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xv

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

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

1.2 Perumusan Masalah……………………………………………...2

1.3 Tujuan Penelitian………………………………………………...3

1.4 Batasan Masalah…………………………………………………3

1.5 Manfaat Penelitian……………………………………………….3

BAB II DASAR TEORI……………………………………………………...4

2.1 Hukum Kekekalan Massa………………………………………..4

2.2 Gaya Sentrifugal…………………………………………………5

2.3 Persamaan – Persamaan yang Digunakan……………………….6

2.4 Tinjauan Pustaka………………………………………………..10

BAB III METODOLOGI PENELITIAN…………………………………….11

3.1 Skema Alat……………………………………………...............11

3.2 Cara kerja alat…………………………………………….……..12

3.3 Variabel yang divariasikan……………………………...………12

xi

3.4 Peralatan Penelitian…………………………………………...12

3.5 Variabel yang diukur………………………………………….17

3.6 Analisa Data…………………………………………………..18

3.7 Jalannya Penelitian…………………………………………....18

BAB IV DATA dan PEMBAHASAN……………………………………..20

4.1 Data Penelitian………………………………………………..20

4.2 Perhitungan Data Percobaan………………………………….22

4.3 Penghitungan Analisa Data Percobaan……………………….25

BAB V KESIMPULAN…………………………………………………..36

5.1 Kesimpulan…………………………………………………...36

5.2 Saran………………………………………………………….36

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………...37

LAMPIRAN……………………………………………………………….38

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Hukum kekekalan massa pada pompa sentrifugal....................................5

Gambar 2.2 Gaya sentrifugal.........................................................................................5

Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal............................7

Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal.....................7

Gambar 3.1 Skema alat................................................................................................11

Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output...................................................................12

Gambar 3.3 Bosch dengan 4 pipa output.....................................................................13

Gambar 3.4 Motor listrik..............................................................................................14

Gambar 3.5 Tempat penampungan...............................................................................14

Gambar 3.6 Adaptor.....................................................................................................15

Gambar 3.7 Digital Light Tachometer..........................................................................16

Gambar 3.8 Gelas ukur.................................................................................................16

Gambar 3.9 Timbangan massa......................................................................................17

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan spesifik pada pompa

sentrifugal diameter 75 .............................................................................25

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan head pada pompa sentrifugal diameter

75 cm.........................................................................................................26

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Q’ dan kecepatan pada mulut isap pada pompa

sentrifugal diameter 75 cm........................................................................27

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal

diameter 75 cm..........................................................................................28

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada pompa

sentrifugal diameter 80 cm...............................................................……29

Gambar 4.6 Grafik hubungan debit dan head pada pompa sentrifugal diameter 80

cm.............................................................................................................30

Gambar 4.7 Grafik hubungan Q’ dan kecepatan pada mulut isap pada pompa sentrifugal

diameter 80 cm.........................................................................................30

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa sentrifugal

diameter 80 cm.........................................................................................31

xiii

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi pada variasi

diameter antar pipa output.......................................................................32

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara debit dan head pada variasi diameter antar pipa

output.......................................................................................................33

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air masuk pada

variasi diameter antar pipa output............................................................34

Gambar 4.12 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada variasi diameter

antar pipa output.......................................................................................35

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data pada head 0,8 meter………………………………………...20

Tabel 4.2 Data pada head 0,9 meter………………………………………...20

Tabel 4.3 Data pada head 1 meter…………………………………………..20

Tabel 4.4 Data pada head 1,1 meter………………………………………...21

Tabel 4.5 Data pada head 1,2 meter………………………………………...21

Tabel 4.6 Data pada head 0,8 meter………………………………………...21

Tabel 4.7 Data pada head 0,9 meter………………………………………...21

Tabel 4.8 Data pada head 1 meter…………………………………………..22

Tabel 4.9 Data pada head 1,1 meter………………………………………...22

Tabel 4.10 Data pada head 1,2 meter………………………………………...22

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian listrik

untuk memompa air telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan

efisiensi pompa dan mencari sumber energi alternatif untuk memompa air.

Sebagai Negara katulistiwa, Indonesia mempunyai energy yang cukup

dengan kecepatan rata-rata 3,5 – 5 m/s

Cara pemanfaatan energi angin untuk memompa air adalah dengan

menggunakan pompa pipa yang mengkonversikan energi angin yang datang

menjadi energi mekanik. Penggunaan pompa ini juga sejalan dengan target

pengurangan emisi karbondioksida di atmosfer (berdasarkan protocol

KYOTO).

Penggunaan pompa pipa di Indonesia masih jarang ditemui. Hal ini

disebabkan karena masih banyak yang menggunakan energi listrik untuk

memompa air. Selain itu cara memompa air dengan jenis pompa pipa ini

berbeda dengan kebiasaan di masyarakat. Kebiasaan dimasyarakat

diantaranya memompa air dengan menggunakan pompa listrik.

Memompa air dengan pompa pipa hanya dapat dilakukan bila

ketingian air kurang dari 2,5 meter sehingga tidak dapat digunakan untuk

memompa air sumur ketinggian 10 meter. Kelemahan lain dari pompa pipa

tersebut adalah hanya dapat dipakai pada saat kecepatan angin yang cukup

2

untuk memutar kincir angin. Pompa pipa dapat digunakan di pinggir pantai

dimana angin bertiup cukup kencang.

Pemanfaatan bahan dasar yang tersedia dipasar lokal merupakan

cara untuk menekan biaya pembuatan pompa pipa. Penyederhanaan teknik

pembuatan sampai tingkat teknologi yang dapat dikerjakan oleh industri

lokal merupakan cara mengatasi kendala teknologi pembuatan pompa pipa.

Pemanfaatan bahan dan teknologi yang terdapat dipasar dan industri lokal

akan mempengaruhi unjuk kerja pompa pipa ini.

1.2 Perumusan Masalah

Untuk memompa air hingga ketinggian 1,2 meter menggunakan

pompa sentrifugal, dibutuhkan pipa-pipa yang terbuat dari alumunium. Pipa

input yang akan digunakan sebagai pipa air masuk, menggunakan pipa

alumunium dengan diameter luar 31,5 mm dan diameter dalam 29 mm. Pipa

output yang akan digunakan sebagai pipa air keluar, menggunakan pipa

alumunium dengan diameter luar 8,4 mm dan diameter dalam 7 mm. Pompa

sentrifugal yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai 4 buah pipa

output, dengan diameter antar pipa output yang bervariasi. Dari sini, muncul

beberapa permasalahan dari penelitian ini, antara lain :

1. Apakah diameter antar pipa output yang lebih kecil mempunyai unjuk

kerja yang lebih baik daripada diameter antar pipa output yang lebih

besar?

3

2. Apakah karakteristik pompa sentrifugal yang digunakan dalam

penelitian ini mempunyai karakteristik yang sama dengan pompa

sentrifugal pada umumnya?

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :

1. Mengetahui hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan efisiensi

2. Mengetahui hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan debit

yang dihasilkan

3. Mengetahui hubungan antara diameter pompa sentrifugal dan daya yang

dihasilkan pompa sentrifugal

4. Membandingkan karakteristik pompa sentrifugal yang digunakan dalam

penelitian ini dengan pompa sentrifugaal kecepatan tinggi

1.4 Batasan Masalah

Pada penelitian ini, terdapat beberapa batasan masalah, antara lain :

1. Rugi-rugi gesekan yang terjadi di dalam pompa sentrifugal diabaikan.

2. Rugi-rugi akibat air yang terbuang dari tempat penampungan air

diabaikan.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang ingin diperoleh dalam penelitian ini adalah :

1. Menambah kepustakaan teknologi pompa sentrifugal.

4

2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk

membuat prototype pompa sentrifugal yang dapat diterima oleh

masyarakat.

3. Mengurangi ketergantungan penggunaan listrik sehingga ikut

mengurangi emisi karbondioksida di atmosfer.

5

BAB II

DASAR TEORI

Pompa sentrifugal dapat bergerak karena ada daya yang diberikan oleh

motor listrik. Didalam pompa, fluida mendapat percepatan sedemikian rupa

sehingga fluida tersebut mempunyai kecepatan air keluar dari pipa output.

Kecepatan keluar fluida ini selanjutnya akan berkurang dan berubah menjadi

tinggi kenaikan. Besarnya tekanan yang timbul tergantung pada besarnya

kerapatan fluida.

2.1 Gaya Sentrifugal

Gambar 2.2 Gaya sentrifugal

Setiap benda yang bergerak membentuk lintasan lingkaran harus

tetap diberikan gaya agar benda tersebut terus berputar. (Halliday.,Resnick,

1985:84). Pada pompa sentrifugal, pompa diputar secara terus menerus

untuk menghasilkan gaya sentrifugal.

6

Besarnya gaya tersebut, dapat dihitung dengan Hukum II Newton

untuk komponen radial :

dengan :

m = massa benda

ar = percepatan sentripetal

r = jari-jari

2.2 Persamaan – Persamaan Yang Bekerja Pada Pompa

Debit air yang dihasilkan pompa :

Dengan menggunakan metode bucket, maka didapat volume air

yang dihasilkan pompa per satuan waktu. Debit digunakan untuk

menghitung besar daya yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal. Debit air

yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.3 (Giles R.

V., 1986:79)

………...………………………………………..(2.3)

dengan :

V = volume air yang keluar (m3)

t = waktu (s)

7

Torsi

Torsi atau momen putar adalah hasil perkalian antara gaya dengan

panjang lengan gaya. (Soedarjana,1962:32). Torsi yang dihasilkan oleh

poros digunakan untuk menghitung besar daya yang dihasilkan oleh

poros.

Keterangan gambar: 1.Motor listrik

2.Tali

Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompa sentrifugal

Keterangan gambar: 1.Motor listrik

2.Tali

Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompa sentrifugal

Torsi yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan :

……………………………………………………..(2.4)

dengan :

F = gaya yang bekerja pada pompa (N)

r = panjang lengan gaya (m)

F

1

2

F

1

2

r

8

Daya yang dihasilkan poros

Pada poros, bekerja daya. Daya yang dihasilkan poros akan

diberikan kepada pompa sentrifugal, dan digunakan untuk menghitung

efisiensi pompa sentrifugal. Daya yang dihasilkan poros ditentukan oleh

persamaan di bawah ini. (Cengel Y.,2006:66)

..…………………………………….……..(2.5)

….……………………………………(2.6)

dengan :

F = gaya terukur pada pompa sentrifugal (N)

s = jarak tempuh (m)

r = jarak antara gaya dan pusat motor (m)

n = putaran poros

= jumlah putaran poros dalam selang waktu tertentu (rpm)

T = torsi pada pompa (Nm)

Daya yang dihasilkan pompa :

Daya yang dihasilkan pompa adalah daya yang bisa digunakan dan

dipindahkan ke fluida. (Dietzel F.,1980:242). Daya yang dihasilkan

pompa digunakan untuk menghitung besar efisiensi pompa sentrifugal.

……...………………………………………(2.7

)

9

dengan :

ρ = massa jenis air (kg/m3)

g = percepatan gravitasi di atas bumi (m/s2)

H = tinggi kenaikan pada pompa (m)

Q = debit air (m3/s)

Efisiensi pompa

Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya yang dibutuhkan

pompa dengan daya yang dihasilkan poros.

……………………………………………………(2.8)

Menghitung kecepatan spesifik

Perhitungan kecepatan spesifik digunakan untuk membuat grafik antara

kecepatan spesifik dan head. Grafik yang dibuat akan dibandingkan

dengan grafik pompa sentrifugal pada umumnya. Kecepatan spesifik

dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini.(Dietzel F.,1992:248)

dengan :

n = putaran poros (rpm)

Q = debit pompa (m3/s)

H = tinggi kenaikan pompa (m)

Menghitung besar debit air masuk

10

Debit air masuk dihitung untuk membuat grafik antara debit air masuk

dan kecepatan air masuk. Grafik yang terbentuk digunakan untuk

menganalisa apakah terjadi kavitasi atau tidak.

Nilai 1,05 adalah nilai rugi-rugi maksimal yang terjadi di dalam pompa.

Menghitung kecepatan air masuk

Kecepatan air masuk dihitung dengan persamaan berikut (Dietzel

F.,1992:261)

dengan :

Q’ = debit air masuk (m3/s)

A = luas penampang pipa input (m2)

2.3 Tinjauan Pustaka

Penelitian yang dilakukan untuk membandingkan dari hasil penelitian

yang dilakukan oleh Pius Wiwit Prastyono. Pompa pipa yang diteliti oleh

Pius Wiwit Prastyono mempunyai debit terbesar 0,000327 m3/s yang

tercapai pada diameter pipa output 11 mm dan head 75 cm. Pompa pipa

tersebut menghasilkan efisiensi tertinggi sebesar 28,41 % pada kondisi

diameter pipa lengan 7 mm dan head 75 cm.(Prastyono P.W.,2008)

11

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Skema Alat

Pompa sentrifugal pada penelitian ini mempunyai 2 komponen utama:

1. Pipa input

2. Pipa output

Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 3.1. Skema Alat

Keterangan Gambar: 1. Pipa output

2. Pipa input

1

2

12

3.2 Cara kerja alat

Pompa sentrifugal adalah bekerja berdasarkan gaya sentrifugal. Gaya

sentrifugal yang bekerja pada pipa output akan menyebabkan air naik ke

atas.

3.3 Variabel yang divariasikan

Variabel yang divariasikan meliputi variasi head yaitu 0,8 meter, 0,9

meter, 1 meter, 1,1 meter, dan 1,2 meter dan variasi diameter antar pipa

output yaitu 80 cm dan 75 cm.

3.4 Peralatan Penelitian

3.4.1 Pompa sentrifugal kecepatan rendah

1. Pipa output

Merupakan tempat air keluar, memiliki diameter ¼ inchi dan jari-

jari antar pipa output 80 cm. Pipa output memiliki diameter luar D0

= 8,4 mm dan memiliki diameter dalam D1 = 7 mm.

Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output

13

2. Pipa input

Digunakan sebagai pipa air masuk, memiliki diameter 1 ½ inchi.

Pipa input memiliki diameter luar D0 = 31,5 mm dan memiliki

diameter dalam D1 = 29 mm.

3. Bosch

Bosch dibuat menggunakan bahan alumunium. Digunakan untuk

menghubungkan pipa input dengan pipa output.

Gambar 3.3 Bosch dengan 4 pipa output

4. Motor Listrik

Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik tipe GMX-

8MC013A, membutuhkan tegangan DC 28 V dan dapat

menghasilkan putaran 175 rpm. Digunakan untuk menggerakkan

pompa sebagai pengganti angin.

14

Gambar 3.4 Motor listrik

5. Tempat penampungan

Tempat penampungan dibuat dengan bahan acrilyc yang dibentuk

tabung dengan diameter 90 cm. Digunakan untuk menampung air

keluar dan menghitung debit yang dihasilkan pompa sentrifugal.

Gambar 3.5 Tempat penampungan

15

3.4.2 Alat-alat

1. Adaptor

Adalah alat yang digunakan untuk merubah arus AC menjadi arus

DC. Memiliki tegangan 12 Volt dan 24 Volt. Adaptor yang

digunakan adalah Telwin tipe Leader 400. Pada penilitian tegangan

yang digunakan adalah 24 Volt.

Gambar 3.6 Adaptor

2. Tachometer

Digunakan untuk menghitung putaran pada poros. Tachometer

yang digunakan adalah jenis digital light tacho merk Fuji yang

memancarkan sinar untuk membaca sensor berupa pemantul

cahaya pada poros. Tachometer mempunyai skala 0,1 rpm ~ 5 –

999,9 rpm dan 1 rpm ~ 1000 – 9999 rpm.

16

Gambar 3.7 Digital Light Tachometer

3. Stopwatch

Digunakan untuk menghitung selang waktu pengambilan data.

4. Gelas Ukur

Digunakan untuk menghitung volume air yang dihasilkan pompa

pada selang waktu tertentu. Gelas ukur mempunyai kapasitas 1

liter.

Gambar 3.8 Gelas ukur

5. Ember

Digunakan untuk menampung air yang akan masuk ke pipa input.

17

6. Timbangan Massa

Timbangan yang digunakan adalah Baby Spring Scale yang

mempunyai skala 7 kg. Digunakan untuk menghitung besar gaya

yang dihasilkan pompa.

Gambar 3.9 Timbangan massa

3.5 Variabel yang Diukur

Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah :

1. Volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal

2. Massa yang bekerja pada motor listrik

3. Putaran poros

Pengukuran volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal

menggunakan metode bucket. Pengukuran massa yang bekerja pada motor

18

listrik menggunakan timbangan gaya. Pengukuran putaran poros

menggunakan tachometer.

3.6 Analisa Data

a. Menghitung debit yang dihasilkan pompa (V) dalam selang waktu tertentu

(t).

b. Menghitung gaya yang dihasilkan (F), menghitung torsi yang dihasilkan

(T), dan menghitung daya yang dihasilkan poros (Pin).

c. Menghitung debit air (Q), dan daya yang dibutuhkan pompa (Pout).

d. Menghitung efisiensi pompa (η)

e. Menghitung kecepatan spesifik (nq)

f. Menghitung debit air yang masuk ke dalam pipa input (Q’)

g. Menghitung kecepatan air yang masuk ke dalam pipa input (c0).

3.7 Jalannya Penelitian

a. Menyiapkan pompa sentrifugal dengan menggunakan jumlah pipa output 4

buah, dan diameter antar pipa output 80 cm.

b. Menyeting pompa pipa pada head 1,2 meter.

c. Memancing pompa sentrifugal dengan cara mengisi pipa output dengan air

hingga penuh.

d. Menyeting timbangan gaya sedemikian hingga tegak lurus dengan motor

listrik.

e. Menghidupkan motor listrik

19

f. Setelah putaran motor steady stade (stabil), mengukur volume air yang

keluar dari pompa dalam selang waktu 1 menit.

g. Membaca besar massa yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal.

h. Membaca besar putaran pada poros penggerak pompa sentrifugal.

i. Mengulangi langkah 2 sampai 6 dengan head 1,1 meter, 1 meter, 0,9

meter, 0,8 meter.

j. Mengganti pipa output dengan variasi diameter 75 cm

k. Mengulangi langkah b s.d. i

l. Menghitung debit air yang dihasilkan

m. Menghitung torsi yang dihasilkan motor

n. Menghitung daya input yang dibutuhkan pompa pipa

o. Menghitung daya output yang dibutuhkan pompa pipa

p. Menghitung efisiensi yang dihasilkan oleh pompa pipa.

20

BAB IV

DATA dan PEMBAHASAN

4.1 Data

Didapat data-data pengukuran seperti tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.15

4.1.1 Untuk pompa sentrifugal diameter 80 cm dengan jumlah pipa

output 4 buah :

Tabel 4.1 Data pada head 0,8 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 19,8

2 20

3 19,9

4 20,2

5 20

2500 166

Tabel 4.2 Data pada head 0,9 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 19,2

2 19,6

3 19

4 19,7

5 19,8

2500 168

Tabel 4.3 Data pada head 1 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 17,9

2 18,9

3 18,55

4 18,65

5 19

2600 171

21

Tabel 4.4 Data pada head 1,1 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 18,6

2 18

3 18,35

4 18,2

5 19

2200 170

Tabel 4.5 Data pada head 1,2 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 17,3

2 17,6

3 17,4

4 17,6

5 17,6

2300 172

4.1.2 Untuk pompa sentrifugal diameter 75 cm dengan jumlah pipa

output 4 buah :

Tabel 4.6 Data pada head 0,8 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 16,9

2 16,9

3 17,2

4 17,5

5 17,1

600 160

Tabel 4.7 Data pada head 0,9 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 17

2 17,2

3 17,1

4 16,9

5 17,2

500 161

22

Tabel 4.8 Data pada head 1 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 16,5

2 16,35

3 16,45

4 16,4

5 16,55

500 162

Tabel 4.9 Data pada head 1,1 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 14,7

2 14,7

3 14,75

4 14,9

5 15

800 164

Tabel 4.10 Data pada head 1,2 meter

NO V (liter) F(gram) n (rpm)

1 13,9

2 13,8

3 13,95

4 13,7

5 13,95

700 162

4.2 Perhitungan Data Percobaan

Sebagai contoh perhitungan data, digunakan perhitungan data tabel 3.1.

4.2.1 Menghitung debit air yang dihasilkan pompa

Besarnya debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan

persamaan 2.3

23

4.2.2 Menghitung besar torsi yang dihasilkan

Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4

4.2.3 Menghitung daya yang dihasilkan poros

Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya yang dihasilkan poros

4.2.4 Menghitung daya yang dihasilkan pompa

Daya yang dibutuhkan pompa dihitung dengan persamaan 2.7

4.2.5 Menghitung besar efisiensi

Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.8

24

4.2.6 Menghitung kecepatan spesifik

Kecepatan spesifik dapat diitung dengan persamaan 2.9

4.2.7 Menghitung debit air masuk

Debit air masuk dapat dihitung dengan persamaan 2.10

4.2.8 Menghitung kecepatan air masuk

Kecepatan air masuk dapat dihitung dengan persamaan 2.11

25

Untuk perhitungan pada data yang lain menggunakan cara seperti di

atas. Hasil lengkap dapat dilihat pada tabel 4.11

Tabel 4.11 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal diameter 75 cm

dengan 4 buah pipa output

Head Q T Pin Pout η n nq Q' C0

(m) (m3/s) (Nm) (W) (W) (%) (rpm) (rpm)

0,8 0,000285 0,58836 9,85 2,24 22,71762 160 3,20 0,0003 0,010331

0,9 0,000285 0,4903 8,26 2,51 30,40709 161 2,94 0,000299 0,010307

1 0,000274 0,4903 8,31 2,69 32,3386 162 2,68 0,000288 0,009927

1,1 0,000247 0,78448 13,47 2,66 19,77217 164 2,40 0,000259 0,008937

1,2 0,000231 0,68642 11,64 2,72 23,35456 162 2,15 0,000243 0,008364

Tabel 4.12 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal diameter 80 cm

dengan 4 buah pipa output

Head Q T Pin Pout η n nq Q' C0

(m) (m3/s) (Nm) (W) (W) (%) (rpm) (rpm)

0,8 0,000333 2,4515 42,59 2,61 6,133067 166 3,58 0,00035 0,012057

0,9 0,000324 2,4515 43,11 2,86 6,640127 168 3,27 0,000341 0,011743

1 0,00031 2,54956 45,63 3,04 6,661681 171 3,01 0,000326 0,011224

1,1 0,000307 2,15732 38,39 3,31 8,63151 170 2,77 0,000323 0,011122

1,2 0,000292 2,25538 40,60 3,43 8,452854 172 2,56 0,000306 0,01056

4.3 Analisa Data Percobaan

Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik

26

4.3.1 Grafik pompa sentrifugal diameter 75 cm

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan spesifik

pada pompa sentrifugal diameter 75 cm

Pada grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan spesifik

didapat bahwa untuk kecepatan spesifik yang makin tinggi, efisiensi

akan bertambah besar dan akan turun setelah mencapai efisiensi

maksimum. Bila dibandingkan dengan pompa sentrifugal putaran

tinggi,maka bentuk grafik di atas sesuai dengan grafik efisiensi efektif

untuk 1 tingkat pompa sentrifugal, 1 aliran aksial, dan pompa

sentrifugal setengah aksial (Dietzel,1992:243)

27

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan head pada pompa

sentrifugal diameter 75 cm

Pada grafik hubungan antara head dan debit didapatkan bahwa

untuk head debit akan semakin besar untuk head yang semakin rendah.

Bentuk grafik tersebut sesuai dengan bentuk grafik pada daerah

penggunaan pompa radial 1 sampai 14 tingkat (Dietzel,1992:253).

Pompa sentrifugal diameter 75 cm juga termasuk karakteristik

pompa sentrifugal yang stabil (Dietzel, 1992:317).

Menganalisa daerah kerja debit dan head, maka pompa

sentrifugal diameter 75 cm tidak termasuk dalam daerah kerja

konstruksi pompa sentrifugal (Pompa aksial, pompa saluran roda,

pompa radial bertingkat satu, pompa radial bertingkat banyak, pompa

diagonal) (Dietzel,1992:282)

28

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Q’ dan kecepatan pada mulut isap

pada pompa sentrifugal diameter 75 cm

Dari grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air

masuk didapatkan bahwa besar kecepatan air masuk berbanding lurus

dengan kecepatan air masuk. Bentuk grafik sesuai dengan harga-harga

informatif untuk kecepatan pada mulut isap yang diijinkan

(Dietzel,1992:261)

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa

sentrifugal diameter 75 cm

29

Dari grafik hubungan antara debit dan daya output didapat

bahwa bentuk grafik sesuai dengan perubahan karakteristik dari pompa

propeller akibat dari pengaturan posisi sudu jalan pada kecepatan putar

kerja yang konstan (Dietzel,1992:326)

Melihat bentuk grafik di atas, maka pompa sentrifugal

diameter 75 cm tidak termasuk pompa radial, pompa setengah aksial,

dan pompa aksial (Dietzel 1992:314)

4.3.2 Grafik pompa sentrifugal diameter 80 cm

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi

pada pompa sentrifugal diameter 80 cm

Dari grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi

didapatkan bahwa untuk kecepatan spesifik yang makin tinggi, efisiensi

akan menurun. Bentuk grafik ini tidak sesuai dengan efisiensi efektif

untuk pompa 1 tingkat, 1 aliran aksial, dan pompa sentrifugal setengah

aksial (Dietzel,1992:243)

30

Gambar 4.6 Grafik hubungan debit dan head pada pompa sentrifugal

diameter 80 cm

Dari grafik hubungan antara debit dan head didapat bahwa debit

akan semakin besar untuk head yang semakin rendah. Bentuk grafik di

atas termasuk karakteristik pompa sentrifugal yang stabil (Dietzel,

1992:317)

Gambar 4.7 Grafik hubungan Q’ dan kecepatan pada mulut isap pada

pompa sentrifugal diameter 80 cm

31

Pada grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan air

masuk didapatkan bahwa bentuk grafik sesuai dengan harga-harga

informatif untuk kecepatan pada mulut yang diijinkan

(Dietzel,1992:261)

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada pompa

sentrifugal diameter 80 cm

Pada grafik hubungan antara debit dan daya output didapat

bahwa untuk debit yang semakin besar, maka daya yang dibutuhkan

pompa sentrifugal akan semakin kecil. Bentuk grafik di atas sesuai

dengan perubahan karakteristik pompa propeller (Dietzel,1992:326)

4.3.3 Grafik gabungan pompa sentrifugal diameter 75 cm dan diameter 80 cm

32

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi

pada variasi diameter pompa sentrifugal

Dari grafik hubungan antara kecepatan spesifik dan efisiensi

terlihat bahwa untuk daerah kerja kecepatan spesifik yang sama,

ternyata pompa sentrifugal diameter 75 cm memiliki efisiensi yang

lebih tinggi daripada diameter 80 cm. Hal ini dapat disebabkan karena

untuk diameter pompa sentrifugal yang semakin kecil, debit yang

dihasilkan akan semakin rendah. Pompa sentrifugal dengan diameter

yang lebih besar menghasilkan torsi yang lebih besar. Daya output yang

dibutuhkan semakin besar akan membuat efisiensi semakin turun.

33

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara debit dan head pada variasi

diameter pompa sentrifugal

Dari grafik hubungan antara debit dan head didapatkan bahwa

pompa sentrifugal dengan diameter pompa sentrifugal yang semakin

besar akan menghasilkan debit yang lebih besar untuk daerah kerja head

yang sama. Gaya sentrifugal akan semakin besar untuk diameter yang

semakin besar.

34

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara debit air masuk dan kecepatan

air masuk pada variasi diameter pompa sentrifugal

Debit air masuk pada pompa sentrifugal berbanding lurus

dengan kecepatan air masuk. Pompa sentrifugal dengan diameter yang

lebih besar mempunyai debit air masuk yang semakin besar. Dengan

persamaan kontiunuitas, untuk debit air masuk yang lebih besar akan

menghasilkan debit output yang semakin besar. Besar kecepatan air

masuk tidak boleh melebihi harga yang sudah ditentukan untuk

menghindari terjadinya kavitasi. Dari grafik didapat bahwa kecepatan

air masuk belum melebihi harga yang sudah ditentukan.

35

Gambar 4.12 Grafik hubungan antara debit dan daya output pada

variasi diameter pompa sentrifugal

Daya output yang dihasilkan akan semakin besar untuk debit

yang semakin kecil. Debit yang semakin kecil dihasilkan pada head

yang semakin besar. Dengan head yang semakin besar dan debit yang

semakin kecil, maka daya output akan menjadi semakin besar.

36

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah :

1. Semakin kecil diameter pompa sentrifugal, maka efisiensi pompa

sentrifugal akan semakin tinggi.

2. Semakin besar diameter pompa sentrifugal, maka debit yang dihasilkan

akan semakin besar.

3. Semakin besar diameter pompa sentrifugal, maka daya output yang

dihasilkan akan semakin besar.

4. Karakteristik pompa sentrifugal dalam penelitian ini :

Pompa sentrifugal dengan diameter 75 cm memiliki karakteristik

yang sesuai dengan pompa sentrifugal 1 tingkat.

Pompa sentrifugal dengan diameter 80 cm memiliki karakteristik

yang sama dengan pompa propeller.

Pompa sentrifugal pada penelitian ini termasuk pompa sentrifugal

yang stabil.

5.2 Saran

Berdasarkan dari analisa data dan kesimpulan, saran yang dapat diajukan

adalah sebagai berikut:

1. Mencari alternatif lain dalam hal menyambung antara pipa input dan pipa

output

37

2. Membuat tempat penampungan air yang lebih baik untuk meminimalisir

rugi-rugi yang terjadi akibat air terbuang dari tempat penampungan air.

3. Melakukan perancangan dan perhitungan ukuran-ukuran pompa

sentrifugal sebelum membuat pompa sentrifugal.

37

DAFTAR PUSTAKA

Halliday.,R. 1985. Fisika Jilid I. New York: McGraw-Hill.

Giles. R.V. 1986. Mekanika Fluida dan Hidraulika. Jakartaa: PT. Erlangga

Cengel, Y.A./Boles.M.A. 2006. Thermodinamics:An Engineering Approach. New

York: McGraw-Hill.

Dietzel, F.D. 1992. Turbin, Pompa dan Kompresor, terjemahan Ir.Dakso Sriyono.

Jakarta: PT. Erlangga.

Prastyono, P.W. 2008 Pompa Pipa, Skripsi, Universitas Sanata Dharma.