pompa sentrifugal kecepatan rendah jumlah sudu...

POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH

JUMLAH SUDU DUA

DENGAN HEAD 2,4 METER

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

GATUT WAHYU PRABOWO

NIM : 075214028

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

LOW-SPEED CENTRIFUGAL PUMP

NUMBER BLADES TWO

WITH THE HEAD 2,4 METERS

FINAL PROJECT

A Partial Fulfillment of the requirements

to obtain the sarjana teknik degree

Mechanical Engineering Study Program

Mechanical Engineering Department

by :

GATUT WAHYU PRABOWO

Student Number : 075214028

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2011


iii


iv


v


vi

INTI SARI

Angin merupakan suatu bentuk energi yang dapat dimanfaatkan untuk

membantu kegiatan manusia. Daerah pesisir pantai Indonesia khususnya

Yogyakarta mempunyai potensi energi angin yang cukup dengan kecepatan rata-

rata 3,5 – 5 m/s. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk memompa air dengan

menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversi energi angin menjadi energi

mekanik.

Alat penelitian terdiri dari motor induksi sebagai pengganti kincir angin,

pipa sebagai sudu pompa sentrifugal. Variabel yang diukur dalam penelitian ini

adalah volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal, massa yang bekerja pada

motor listrik, dan putaran poros (rpm). Untuk pengukuran kecepatan putar poros

digunakan tachometer, untuk pengukuran debit air digunakan metode gelas ukur,

untuk pengukuran massa digunakan timbangan massa, dan untuk pengukuran

waktu digunakan stopwatch. Variabel yang divariasikan adalah jumlah putaran

poros.

Penelitian menghasilkan sebuah model pompa sentrifugal kecepatan

maksimal 273 rpm dengan debit sebesar 1,9 liter per menit dan efisiensi 39%,

sedangkan debit terkecil yang dihasilkan adalah 0,8 liter per menit pada kecepatan

218 rpm dengan efisiensi 84%. Pompa sudah tidak mengalirkan air pada

kecepatan putar 204 rpm.

Kata kunci : pompa sentrifugal, kecepatan rendah, head 2,4 meter, debit.


vii


viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena penyertaan,

perlindungan, dan berkat-Nya dalam penyusunan Tugas Akhir ini, sehingga pada

akhirnya Tugas Akhir ini dapat kami selesaikan dengan baik.

Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh

setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga dapat dikatakan

sebagai wujud pemahaman dari hasil belajar mahasiswa setelah mengikuti

kegiatan perkuliahan selama di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai pompa sentrifugal

kecepatan rendah dua sudu dengan head 2,4 meter. Dalam Tugas Akhir ini,

penulis berencana untuk meneliti unjuk kerja dari pompa sentrifugal kecepatan

rendah dua sudu.

Selama pembuatan tugas akhir ini tentu penulis mengalami berbagai

macam hambatan dan cobaan, namun pada akhirnya dapat diselesaikan dengan

bantuan saran, nasihat, ide, maupun bimbingan dari berbagai pihak. Pada

kesempatan ini, dengan segenap kerendahan hati kami mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Ir. YB. Lukiyanto, M.T., Dosen pembimbing Tugas Akhir.


ix

4. Ir. Rines, M.T. dan Ir. PK. Purwadi, M.T., Dosen penguji Tugas Akhir.

5. Keluarga penulis, khususnya orangtua yang telah membiayai dan memotivasi

penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

6. Rekan sekelompok penulis yaitu Fransiskus Kale Wutun Wadan dan M.

Welly V, yang telah membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan

alat dan pengambilan data.

Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk menyelesaikan Tugas

Akhir ini, namun sebagai manusia tentunya penulis juga menyadari bahwa yang

penulis kerjakan masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mohon maaf

atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penyusunan Tugas

Akhir ini. Saran serta kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis

harapkan demi perbaikan dikemudian hari.

Penulis berharap semoga Tugas Akhir yang telah penulis susun ini dapat

memberikan manfaat bagi para pembaca.

Yogyakarta, 15 Februari 2011

Penulis


x

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PERSETUJUAN.......................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... iv

PERNYATAAN……………………………………………………………….. v

ABSTRAK …………………………………………………………………….. iv

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN................................................ vii

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

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

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

DAFTAR TABEL …………………………………………………………….. xiii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………………. 2

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

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

3

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

BAB II DASAR TEORI

2.1 Hukum Kekekalan Energi ........................................................................ 4


xi

2.2 Gaya Sentrifugal ...................................................................................... 5

2.3 Persamaan-Persamaan yang Bekerja pada Pompa ................................. 6

BAB III METODE PENELITIAN

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

3.2 Cara Kerja Alat ................................................…………………............ 11

3.3 Variabel yang Divariasikan ........................................................................ 11

3.4 Peralatan Penelitian ................................................................................... 13

3.5 Variabel yang Diukur ............................................................................... 19

3.6 Analisa Data .............................................................................................. 20

3.7 Jalannya Penelitian .................................................................................... 20

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data ...............……………………………………………....................... 22

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

4.2.1 Debit Air yang Dihasilkan Pompa .................................................. 22

4.2.2 Torsi ............................................................................................... 22

4.2.3 Kecepatan angular .........................................................................

23

4.2.4 Daya Poros .................................................................................... 23

4.2.5 Menghitung Daya Pompa ............................................................... 24

4.2.6 Menghitung Besar Efisiensi ........................................................... 24

4.3 Analisa Data Percobaan ............................................................................. 26


xii

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ...................……..........................…………………………… 30

5.2 Saran..…………………………………………….………………............ 30

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………… 32

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arah aliran fluida 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 ... 8

Gambar 2.5 Bentuk alat untuk menghitung torsi pada pompa sentrifugal . 8

Gambar 3.1 Skema Alat ........................................................................... 12

Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output ...............................…….......... 13

Gambar 3.3 Bosch dengan 2 pipa output ............................……................ 14

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

Gambar 3.5 Tempat penampungan .............................................................. 15

Gambar 3.6 Katup output ............................................................................ 15

Gambar 3.7 Katup input .............................................................................. 16

Gambar 3.8 Micro Drive Controller ........................................................... 16

Gambar 3.9 Digital Light Tachometer ......................................................... 17

Gambar 3.10 Gelas ukur ............................................................................... 17

Gambar 3.11 Timbangan massa .................................................................... 18

Gambar 3.12 Pompa Aquarium .................................................................... 18

Gambar 3,13 Katrol ....................................................................................... 19


xiii

Gambar 4.1 Grafik Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar . 26

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan kecepatan putar ................... 27

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara rugi-rugi daya dan kecepatan putar..... 28

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan daya input .......................... 27

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data pompa sentrifugal dua sudu dengan head 2,4 meter .... 22

Tabel 4.2 Hasil perhitungan pada pompa sentrifugal dua sudu dengan

head 2,4 meter .....................................................………....... 25

Tabel 4.4 Lanjutan perhitungan dari table 4.2 .........………………….. 25


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Indonesia memiliki garis pantai yang cukup panjang dan terdiri dari

beribu-ribu pulau. Namun bisa dikatakan pembangunan yang dilakukan oleh

pemerintah belum merata pada daerah-daerah yang terpencil. Masih ada

pulau-pulau kecil berpenghuni dan daerah pinggir pantai yang belum

mendapatkan aliran listrik dari PLN. Beberapa diantara mereka

mengandalkan generator listrik yang biayanya lebih mahal daripada

menggunakan listrik PLN yang telah disubsidi pemerintah. Hal ini menjadi

masalah bagi mereka yang membutuhkan pompa sebagai sarana memompa

air tawar (untuk kebutuhan mandi,cuci, dan minum) dan air laut untuk

menghasilkan garam. Dengan ketiadaan listrik di daerah-daerah terpencil

tersebut, maka dibutuhkan pompa air yang tidak bergantung pada energi

listrik.

Daerah pesisir pantai Indonesia mempunyai potensi energi angin

yang cukup dengan kecepatan rata-rata 3,5 – 5 m/s. Hal ini dapat

dimanfaatkan untuk memompa air dengan menggunakan pompa sentifugal

yang mengkonversi energi angin menjadi energi mekanik. Penggunaan

pompa air bertenaga angin 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 sentrifugal


2

ini berbeda dengan kebiasaan di masyarakat yang masih menggunakan

pompa listrik.

Penelitian yang dilakukan untuk membandingkan dari hasil

penelitian yang dilakukan oleh Sutrisno, V.T., 2009. Pompa pipa yang

diteliti oleh Sutrisno, V.T. mempunyai debit terbesar air sebanyak 9,8 liter

atau 0,000163 m3/s dengan heah 1,2 meter kolom air dan diameter sudu 0,75

meter pada putaran 178 rpm. Efisiensi tertinggi pompa sentrifugal yang

didapat pada penelitian tersebut sebesar 11,5 %.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Debit maksimum yang dapat dihasilkan dan unjuk kerja pompa

sentrifugal kecepatan rendah tergantung pada jumlah sudu, ketinggian

pompa, kecepatan putar, dan besar pipa output sudu. Selain itu, ujuk kerja

pompa sentrifugal kecepatan rendah ditentukan oleh pipa output atau sudu

dan katup. Unjuk kerja pipa output ditentukan oleh kemampuan pipa output

untuk menghisap air dengan gaya sentrifugal. Unjuk kerja katup pada pipa

output ditentukan oleh kemampuan katup untuk mencegah udara masuk

kedalam pipa output. Pada penelitian ini pompa sentrifugal digerakkan

menggunakan motor induksi sebagai pengganti kincir angin dan yang akan

divariasikan adalah putaran pompa.


3

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :

1. Membuat pompa sentrifugal kecepatan rendah.

2. Mengetahui putaran minimal yang diperlukan pompa sentrifugal untuk

menaikan air dengan ketinggian 2,4 meter.

3. Mengetahui debit minimal dan maksimal dengan 2 pipa output.

4. Menghitung rugi-rugi gesekan yang terjadi pada pompa sentrifugal.

5. Mengetahui hubungan antara kecepatan putar dengan efisiensi.

1.4 Batasan Masalah

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

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

diabaikan.

2. Penggerak menggunakan motor listrik yang dapat diatur kecepatannya.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang ingin diperoleh dalam penelitian ini adalah :

1. Menambah kepustakaan teknologi pompa sentrifugal.

2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk

membuat prototype pompa sentrifugal yang dapat diterima.

3. Mengurangi ketergantungan penggunaan listrik sehingga ikut

mengurangi emisi karbondioksida di atmosfer.


4

BAB II

DASAR TEORI

Agar pompa dapat bekerja membutuhkan daya dari motor penggerak

pompa. 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 kenaikan. Besarnya tekanan yang timbul tergantung pada besarnya

kerapatan fluida.

2.1 Hukum Kekekalan Energi

Persamaan energi untuk aliran tunak pada pompa air yang masuk

sistem di titik 1 dan keluar sistim di titik 2 dengan mengabaikan rugi-rugi

energi (karena sangat kecil) yang diakibatkan oleh gesekan fluida di dalam

saluran (White, Frank M.,1979, p.162)

2

222

1

211 z

g 2

V

g

Pz

g 2

V

g

P++=−++

ρρHL .....................................(2.1)

Dengan :

P = Tekanan fluida ( watt )

ρ = massa jenis air ( kg/m3 )

g = percepatan gravitasi ( m/s2 )

v = kecepatan aliran fluida ( m/s )

z = tinggi titik ( m )

HL = head lost ( m )


5

Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugal

2.2 Gaya Sentrifugal

Gambar 2.2 Gaya sentrifugal

Vn2

Vn1 Vt2

Vt1

r1

r2

Permukaan air bak 1

2 2

H


6

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.

Besarnya gaya tersebut, dapat dihitung dengan Hukum II Newton

untuk komponen radial :

� � = � ∙ �

� �� = � ∙ ��

ar = v2/r

v = 2πr/T

� �� = �

� ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ (2.2)

Dengan :

m = massa benda ( kg )

ar = percepatan sentripetal ( m/s2 )

r = jari-jari ( m )

v = kecepatan ( m )

2.3 Persamaan – Persamaan yang Bekerja pada Pompa

a. Debit air yang dihasilkan pompa :

Dengan menggunakan metode bucket (gelas ukur), maka didapat

volume air yang dihasilkan pompa per satuan waktu. Debit digunakan

untuk menghitung besar daya yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal.


7

Debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.3

(Giles R. V., 1986:79)

� = �� ….…………...…………………………………..(2.3)

Dengan :

Q = debit air ( l/mnt )

V = volume air yang keluar ( l )

t = waktu ( mnt )

b. 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. Poros penggerak.

2.Tali

Gambar 2.3 Tampak atas posisi lengan torsi terhadap tali untuk

pengukuran gaya.

F

1

2

r


8

Keterangan gambar: 1.Poros penggerak.

2.Tali.

Gambar 2.4 Tampak samping posisi lengan torsi terhadap tali untuk

pengukuran gaya.

Gambar 2.5 Konstuksi alat untuk menghitung torsi pada pompa sentrifugal.

1

2

F


9

Torsi yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan :

� = � ∙ � (��)……………………………………………………..(2.4)

Dengan :

F = gaya yang bekerja pada pompa ( N )

r = panjang lengan gaya ( m )

c. Kecepatan Angular

Kecepatan angular didefinisikan sebagai perbandingan pergeseran

sudut dengan waktu tempuh dan arah kecepatan sudut. (Ross, Robert

R,1910:335). Kecepatan angular yang dihasilkan oleh poros digunakan

untuk menghitung besar daya yang dihasilkan oleh poros.

� = �� ! 2" ��#$

� ...........................................................................(2.5)

Dengan :

n = putaran poros ( rpm )

d. Daya yang dibutuhkan pompa

Pada poros, bekerja daya. Daya yang dibutuhkan poros akan

diberikan kepada pompa sentrifugal, dan digunakan untuk menghitung

efisiensi pompa sentrifugal. Daya yang dibutuhkan poros ditentukan

oleh persamaan di bawah ini. (Ross, Robert R,1910:335)

% = �. �(&).…………………………………...........................……(2.6)

Dengan :

T = torsi pada pompa ( Nm )

ω = kecepatan angular ( rad/s)


10

e. 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)

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 )

f. Efisiensi pompa

Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya yang dibutuhkan

pompa dengan daya yang dihasilkan pompa setelah dikurangi rugi-rugi.

, = -./0-12

∙ 100%……………………………………………………(2.8)


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 pada Gambar 2.5, Gambar

3.1 dan Gambar 3.2.

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 putaran.


12

Gambar 3.1. Skema Alat


13

3.4 Peralatan Penelitian

3.4.1 Pompa sentrifugal kecepatan rendah

1. Pipa output

Merupakan tempat air keluar, jari-jari antar pipa output 70 cm.

Pipa output memiliki diameter luar D0 = 12,5 mm dan memiliki

diameter dalam D1 = 10,5 mm.

Gambar 3.2 Skema rangkaian pipa output

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.


14

Gambar 3.3 Bosch dengan 2 pipa output

4. Motor Listrik

Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik merk MEZ

UD0808/1163807-018-85, membutuhkan tegangan DC 220/380V

50 Hz dan dapat menghasilkan putaran 1720 rpm. Digunakan

untuk menggerakkan pompa sebagai pengganti angin.

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.


15

Gambar 3.5 Tempat penampungan

6. Katup output

Katup digunakan untuk mencegah udara masuk kedalam pipa

output pompa sentrifugal.

Gambar 3.6 Katup output

7. Katup input

Katup berfungsi menahan air dalam pompa sentrifugal agar tidak

mengalir keluar dari pipa input


16

Gambar 3.7 Katup input

8. Micro Drive Controller

Digunakan sebagai alat untuk mengatur frekuensi pada

motor sehingga dapat mempengaruhi putaran motor.

Gambar 3.8 Micro Drive Controller

9. 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.


17

Gambar 3.9 Digital Light Tachometer

10. Gelas Ukur

Digunakan untuk menghitung volume air yang dihasilkan pompa

pada selang waktu tertentu. Gelas ukur mempunyai kapasitas 1

liter.

Gambar 3.10 Gelas ukur

11. Timbangan Massa

Timbangan yang digunakan adalah Baby Spring Scale yang

mempunyai skala 1 kg. Digunakan untuk menghitung besar gaya

yang dihasilkan pompa. Gaya yang terukur digunakan untuk

menghitung torsi.


18

Gambar 3.11 Timbangan massa

12. Pompa Air Aquarium

Digunakan untuk menjaga kesetabilan ketinggian air ember

pada pipa input.

Gambar 3.12 Pompa Aquarium

13. Stopwatch

Digunakan untuk menghitung selang waktu pengambilan data.

14. Ember

Digunakan sebagai penampung sumber air yang akan dipompakan.


19

15. Katrol

Digunakan sebagai alat bantu dalam pengukuran gaya yang

dihasilkan pompa.

Gambar 3.13 Katrol.

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 gelas ukur. Pengukuran massa yang bekerja pada

motor listrik menggunakan timbangan gaya. Pengukuran putaran poros

menggunakan tachometer.


20

3.6 Analisa Data

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

tertentu (t).

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

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

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

d. Menghitung efisiensi pompa (η)

Gaya yang terukur pada timbangan massa dilakukan pembulatan,

karena timbangan massa yang digunakan kurang presisi.

3.7 Jalannya Penelitian

Jalannya Penelitian

a. Menyiapkan pompa air sentrifugal dengan menggunakan jumlah pipa

output 2 buah dengan diameter antar pipa output 70 cm.

b. Mengatur pompa sentrifugal dengan head 2,4 meter.

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

air hingga penuh.

d. Mengatur timbangan gaya agar tegak lurus dengan lengan torsi.

e. Atur motor listrik pada putaran maksimal dengan menggunakan micro

drive controller.

f. Setelah putaran motor dan debit air keluar stabil kemudian mengukur debit

air yang keluar dari pompa per 1 menit.

g. Membaca gaya yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal.


21

h. Mengukur jumlah putaran permenit.

i. Mengulangi langkah c sampai h dengan putaran 273 rpm, 261 rpm, 249,2

rpm, 237,3 rpm, 227,2 rpm, 215,3 rpm, 205,3 rpm, dan 196 rpm dengan

cara mengurangi frekuensi yang masuk pada motor.

j. Menghitung debit air yang dihasilkan.

k. Menghitung torsi yang dihasilkan motor.

l. Menghitung rugi-rugi daya pompa.

m. Menghitung daya input yang dibutuhkan pompa.

n. Menghitung daya output yang dibutuhkan pompa.

o. Menghitung efisiensi yang dihasilkan oleh pompa.


22

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data

Didapat data-data pengukuran seperti tabel 4.1

Tabel 4.1 Data percobaan pompa sentrifugal.

n(rpm) Q (debit) l/menit

Q (m3/s) data 1 data 2 data 3 data 4 Q rata-rata

273 1,90 1,90 1,85 1,85 1,88 0,00003125

257 1,75 1,70 1,70 1,75 1,73 0,00002875

249 1,65 1,60 1,65 1,60 1,63 0,00002708

238 1,45 1,45 1,40 1,40 1,43 0,00002375

230 1,25 1,20 1,20 1,20 1,21 0,00002021

218 0,80 0,80 0,80 0,78 0,79 0,00001323

204 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00000000

4.2 Perhitungan Data Percobaan

Sebagai contoh perhitungan data, digunakan perhitungan data tabel 4.1.

4.2.1 Debit Air yang Dihasilkan Pompa

Besarnya debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan

persamaan 2.3

� = 6�

= 1,88 �1 �9�:�

= 1,88 � ��

4.2.2 Torsi

Perhitungan besar torsi yang dihasilkan penggerak :


23

Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4

�;9�**9��< = � ∙ �

= 0,1 <* ∙ 0,166 � ∙ 9,806 � ?�

= 0,163 ��

Perhitungan besar torsi rugi-rugi yang dihasilkan :

Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4

��A*: − �A*: = � ∙ �

= 0,06 <* ∙ 0,166 � ∙ 9,806 � ?�

= 0,098��

4.2.3 Kecepatan Angular

Kecepatan angular yang dihasilkan dapat dihitung dengan

persamaan 2.5.

� = �60? ! 2" C��D

? E

� = 27360? ! 2" C��D

? E

� = 28,57 (��D? )

4.2.4 Daya poros

Perhitungan Daya penggerak :

Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya dengan air

%(;9�**9��<) = �. �

%(;9�**9��<) = 0,163 ! 28,57


24

P(penggerak) = 4,648 &��

Perhitungan daya ( rugi-rugi) :

Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya rugi-rugi

% (�A*: − �A*:) = �. �

%(�A*: − �A*:) = 0,098!2,857

%(�A*: − �A*:) = 2,789 &��

Perhitungan daya yang dibutuhkan poros (P in)

Melalui persamaan 2.6 dapat dihitung daya yang dibutuhkan poros

%Q� = % (;9�**9��<) − % (�A*: − �A*:)

= 4,648 &�� − 2,789 &��

= 1,859 &��

4.2.5 Perhitungan Daya Pompa

Daya yang dihasilkan pompa (P out) dihitung dengan persamaan

2.7

%'(� = ) ∙ * ∙ + ∙ �

= 1000 <*�R� ∙ 9,806 � ?� ∙ 2,4 � ∙ 0,00003125 �R ?�

= 0,735 &��

4.2.6 Perhitungan Besar Efisiensi

Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.8

, = %'(�%Q�

∙ 100%


25

= 0,735 &��1,859 &�� × 100%

= 39,53%

Untuk perhitungan pada data yang lain menggunakan cara seperti di atas.

Hasil lengkap dapat dilihat pada tabel 4.2 dan table 4.3.

Tabel 4.2 Hasil perhitungan pompa.

n(rpm) Fpenggerak (N) Frugi-rugi (N) r (m) τpenggerak (Nm) τrugi-rugi (Nm)

273 0,1 0,06 0,166 0,163 0,098

257 0,09 0,06 0,166 0,146 0,098

249 0,084 0,055 0,166 0,137 0,089

238 0,075 0,053 0,166 0,122 0,086

230 0,07 0,05 0,166 0,114 0,081

218 0,055 0,045 0,166 0,089 0,073

204 0,045 0,043 0,166 0,073 0,070

Tabel 4.3 Lanjutan perhitungan dari Table 4.2.

ω (rad/s) Ppenggerak (w) Prugi-rugi (w) P in (w) P out (w) η (%)

28,57 4,648 2,789 1,859 0,735 39,530

26,90 3,938 2,626 1,313 0,676 51,508

26,06 3,561 2,332 1,230 0,637 51,808

24,91 3,039 2,148 0,892 0,559 62,655

24,07 2,741 1,958 0,783 0,475 60,683

22,82 2,042 1,670 0,371 0,311 83,824

21,35 1,563 1,494 0,069 0,000 0,000


26

4.3 Analisa Data Percobaan

Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar.

Dari hasil perhitungan yang telah diubah dalam bentuk grafik

dapat diketahui bahwa semakin tinggi kecepatan putar maka efisiensi

semakin rendah.

.

Ƞ = 0,008n2 - 4,814n + 733,3

R² = 0,924

30

40

50

60

70

80

90

200 210 220 230 240 250 260 270 280

Ƞ(%

)

n ( rpm )


27

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara debit dan kecepatan putar.

Dari hasil perhitungan yang telah diubah dalam bentuk grafik

dapat diketahui bahwa semakin tinggi kecepatan putar atau rpm maka

semakin besar pula debit yang dihasilkan. Sehingga kenaikan debit

berbanding lurus dengan kecepatan putar atau rpm.

Q = -0,000n2 + 0,170n - 21,75

R² = 0,998

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

200 210 220 230 240 250 260 270 280

Q (

de

bit

)

n (rpm)


28

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara rugi-rugi daya dan kecepatan putar.

Dari grafik hubungan antara rugi-rugi daya dan kecepatan

putar dapat diketahui bahwa semakin besar kecepatan putarnya maka

rugi-rugi daya yang terjadi akan bertambah besar.

P rugi-rugi = -0,000n2 + 0,074n - 9,382

R² = 0,987

1,5

2,0

2,5

3,0

200 210 220 230 240 250 260 270 280

P r

ug

i-ru

gi

n (rpm)


29

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara debit dan daya input.

Dari grafik hubungan antara debit dan daya input dapat

diketahui bahwa semakin besar daya input yang bekerja pada pompa

maka besar debit yang dihasilkan juga akan semakin besar .

Q = -0,424Pin2 + 1,685Pin + 0,214

R² = 0,990

0,5

1,0

1,5

2,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

Q (

ltr/

mn

t)

P in (w)


30

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil data percobaan yang diperoleh kemudian dilakukan

perhitungan dan dibuat grafik dapat disimpulkan bahwa:

1. Pompa sentrifugal kecepatan rendah telah dibuat.

2. Kecepatan putar minimal yang diperlukan untuk memompa air dengan

head 2,4 meter adalah sebesar 218 rpm.

3. Debit maksimal dan minimal yang dihasilkan oleh pompa adalah 1,9

liter/menit dan 0,8 liter/menit.

4. Efisiensi maksimal yang dihasilkan pompa adalah sebesar 84 % pada

putaran 218 rpm dengan persamaan η = 0,008n2 - 4,814n + 733,3.

5. Besar rugi-rugi gesekan yang terjadi pada pompa dapat dihitung dengan

persamaan P rugi-rugi = -0,000n2 + 0,074n - 9,382.

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.


31

2. Membuat tempat penampungan air yang lebih baik untuk

meminimalisir rugi-rugi yang terjadi akibat air terbuang dari tempat

penampungan air.

3. Membuat katup pada pipa output yang ideal supaya udara tidak bisa

masuk ke dalam pipa output dan menghasilkan debit air yang besar.


32

DAFTAR PUSTAKA

[1] Cengel, Y.A./Boles.M.A. 2006. Thermodinamics:An Engineering

Approach. New York: McGraw- Hill.

[2] Dietzel, F.D. 1992. Turbin, Pompa dan Kompresor, terjemahan

Ir.Dakso Sriyono. Jakarta: PT. Erlangga.

[3] Giancoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Kelima, terjemahan Dra.

Yuhilza Hanur, M.Eng. Jakarta: PT. Erlangga.

[4] Sutrisno, V.T. 2010. Pompa Sentrifugal 2 Pipa Output Dengan

Variasi Head dan Diameter Antar Pipa Output, Skripsi, Universitas

Sanata Dharma.


pompa sentrifugal kecepatan rendah jumlah sudu...

Documents