pompa sentrifugal kecepatan rendah jumlah sudu 4...

POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH

JUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratanmencapai derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik MesinJurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

MARIANUS WELLY VISILARDONIM : 075214006

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

LOW-SPEED CENTRIFUGAL PUMP NUMBER

BLADES 4 WITH THE HEAD 2,2 METERS

FINAL PROJECT

A Partial Fulfillment of the requirementsto obtain the sarjana teknik degree

Mechanical Engineering Study ProgramMechanical Engineering Department

by :

MARIANUS WELLY VISILARDOStudent Number : 075214006

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTYSANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA2011


iii

POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAHJUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER

Disusun Oleh:MARIANUS WELLY VISILARDO

NIM : 075214006

Disetujui oleh Tanggal: Maret 2011Dosen Pembimbing

Ir. YB. Lukiyanto, M.T.


iv

TUGAS AKHIR

POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAHJUMLAH SUDU 4 DENGAN HEAD 2,2 METER

Yang dipersiapkan dan disusun oleh :

NAMA : MARIANUS WELLY VISILARDONIM : 075214006

Telah dipertahankan di depan Dewan PengujiPada tanggal 1 Maret 2010

Susunan Dewan Penguji

Pembimbing Utama Anggota Dewan Penguji

Ir. YB Lukiyanto, M.T. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,MT

Budi Sugiharto, S.T.,M.T.

Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratanuntuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta, Maret 2010Fakultas sains dan teknologiUniversitas Sanata Dharma

YogyakartaDekan

Yosef Agung Cahyanta, S.T.,MT


v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yangpernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dansepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernahditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalamnaskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 7 Maret 2011

Marianus Welly Visilardo


vi

ABSTRAK

Dalam usaha mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian listrik untukmemompa air sudah banyak cara dilakukan. Sebagai Negara beriklim tropis,Indonesia mempunyai energi angin yang cukup sebagai pengganti sumber daya yangdapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Cara pemanfaatan energi anginuntuk memompa air adalah dengan menggunakan pompa sentifugal yangmengkonversikan energi menjadi energi mekanik. Keuntungan dari pompasentrifugal dapat dipakai pada kecepatan rendah. Berdasarkan latar belakang di atas,peneliti ingin mengetahui efisiensi dari pompa sentrifugal kecepatan rendah yangdapat diterapkan pada masyarakat umum. Penulis juga ingin mengetahui putaranminimal yang diperlukan untuk menaikan air keluar pipa output, mengetahui debitdan efisiensi maksimal minimal pompa sentrifugal, mengetahui batasan putaransampai pompa tidak bisa memompa air, kemudian membuat grafik hubungan antarakecepatan putar dan effisiensi, dedit dan kecepatan putar, debit dan daya input.

Pada penelitian ini digunakan pompa sentrifugal empat sudu kecepatanrendah dengan ketinggian 2,2 m. Debit maksimum yang dapat dihasilkan dan unjukkerja pompa sentrifugal kecepatan rendah tergantung pada jumlah sudu, ketinggianpompa, kecepatan putar, dan besar pipa output sudu. Pada penelitian ini pompasentrifugal digerakkan menggunakan motor induksi sebagai pengganti kincir angindan yang akan divariasikan adalah putaran pompa dengan merubah frekuensi denganpenurunan 2Hz pada setiap penggambilan data. Putaran maksimal yang dipakai padapenelitian ini adalah 273 rpm. Gaya sentrifugal yang bekerja pada pipa output akanmenyebabkan air terlempar keluar dan tekanan dalam pipa akan vakum. Air di dalambak penampung akan mengalir kedalam pompa melalui pipa output. Air akan keluardari pipa output secara kontinyu karena pompa berputar konstan. Alat-alat yangdipergunakan dalam penelitian ini seperti micro drive controller yang berfungsiseagai pengatur kecepatan dan frekuensi, digital light tachometer sebagai alatmengukur kecepatan putar, timbangan massa sebagai alat mengukur gayapembebanan, gelas ukur sebagai alat mengukur volum air yang keluar, pompaaquarium sebagai alat menjaga kestabilan air pada bak penampung, tempatpenampungan air sebagai tempat penampungan agar air tidak tumpah kemana-mana,katub (sumbat) dengan diameter 1,5 mm yang digunakan sebagai penghalang udaraluar masuk kedalam pipa output dan mempermudah pemancingan awal pada prosespemompaan.

Pompa sentrifugal dengan diameter 70 cm memiliki putaran minimal 196 rpmuntuk menaikkan air keluar pipa output dengan head 2,2 m. Debit minimal yangdiperoleh pada penelitian ini adalah 0,29 l/m dan maksimal 1,69 l/m. Pompasentrifugal memiliki efisiensi maksimal 24,46 % dan minimal 12,65 %. Pada putaran183,4 rpm pompa sudah tidak mampu memompakan air keluar pipa output.


vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUANPUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Marianus Welly Visilardo

Nomor Mahasiswa : 075214006

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

POMPA SENTRIFUGAL KECEPATAN RENDAH JUMLAH SUDU 4

DENGAN HEAD 2,2 METER

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 royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama

saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 7 Maret 2011

Yang menyatakan

( Marianus Welly Visilardo)


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 empat sudu dengan head 2,2 meter. Dalam Tugas Akhir ini, penulis

berencana untuk meneliti unjuk kerja dari pompa sentrifugal kecepatan rendah empat

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

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

penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

8. Rekan sekelompok penulis yaitu Fransiskus Kale Wutun Wadan dan Gatut

Wahyu P, 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, 7 Maret 2011

Penulis


x

DAFTAR ISI

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

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

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

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

ABSTRAK …………………………………………………………………….. vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN................................................ viii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... xi

DAFTAR ISI ………………………………………………………………….. xii

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

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

BAB I PENDAHULUAN

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

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

1.3 Tujuan Penelitian ……………………………………………………….. 2

1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 3

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

BAB II DASAR TEORI

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

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


xi

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

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat .............................................................................................. 10

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

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

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

3.4.1 Pompa sentrifugal kecepatan rendah................................................ 12

3.4.2 Alat-alat............................................................................................ 15

3.5 Variabel yang Diukur ............................................................................... 17

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

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

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

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

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

4.2.1 Perhitungan debit air yang dihasilkan pompa ................................. 22

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

4.2.3 Perhitungan Daya Penggerak Pompa................................................ 23

4.2.4 Perhitungan Daya Yang Dibutuhkan Pompa.................................... 23

4.2.5 Perhitungan Besar Efisiensi ........................................................... 24

4.3 Analisa Data Percobaan ............................................................................. 25


xii

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ...................……..........................…………………………… 28

5.2 Saran..…………………………………………….………………............ 28

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………… 29

LAMPIRAN…………………………………………………………………... 30


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugal...................................... 5

Gambar 2.2 Gaya sentifugal..............................................................……......... 5

Gambar 2.3 Tampak atas menghitung torsi pada pompasentrifugal.....................................................................…….......... 7

Gambar 2.4 Tampak samping menghitung torsi pada pompasentrifugal...........................................................…….................... 7

Gambar 3.1 Skema alat pompa sentrifugal.......................................…….......... 10

Gambar 3.2 Skema alat pada dudukan motor.................................................... 11

Gambar 3.3 Skema rangkaian pipa output......................................................... 12

Gambar 3.4 Bosch dengan empat pipa output................................................... 13

Gambar 3.5 Motor listrik.................................................................................... 13

Gambar 3.6 Tempat penampungan..................................................................... 14

Gambar 3.7 Katub dengan diameter 1,5 mm..................................................... 14

Gambar 3.8 Micro drive controller..................................................................... 15

Gambar 3.9 Digital light tachometer.................................................................. 15

Gambar 3.10 Gelas ukur....................................................................................... 16

Gambar 3.11 Timbangan massa........................................................................... 17

Gambar 3.12 Pompa aquarium............................................................................. 17

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kecepatan putar danefisiensi.........................................................….............................. 25

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit…………………………..……...................................................... 26

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara daya input dan debit……………….………………....................................................... 27


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data pada putaran 273 rpm............………………...................... 20

Tabel 4.2 Data pada putaran 261 rpm.....................………………………. 20

Tabel 4.3 Data pada putaran 249,2 rpm......................……………………. 20

Tabel 4.4 Data pada putaran 237,3....................................………….......... 20

Tabel 4.5 Data pada putaran 227,2......……………………........................ 21

Tabel 4.6 Data pada putaran 215,3..................................…….................... 21

Tabel 4.7 Data pada putaran 205,3.............................................................. 21

Tabel 4.8 Data pada putaran 196.....………………………………............ 21

Tabel 4.9 Data beban (F) dengan air dan tanpa air......……………............ 21

Tabel 4.10 Hasil perhitungan debit (l/m) pada pompa sentrifugal diameter70 cm dengan 4 buah pipa output.....……………..…................ 24

Tabel 4.11 Hasil perhitungan torsi (Nm) pada pompa sentrifugal diameter70 cm dengan 4 buah pipa output...................…………............. 24

Tabel 4.12 Hasil perhitungan daya (Watt) pada pompa sentrifugaldiameter 70 cm dengan 4 buah pipa output...................……...... 25


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Dalam usaha mengurangi dan menggantikan pemakaian listrik untuk

mempompa air telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan efisiensi

pompa dan mencari sumber energi alternatif untuk mempompa air. Sebagai

Negara beriklim tropis, Indonesia mempunyai energi angin yang cukup dengan

kecepatan rata-rata 3,5 – 5 m/s.

Penggunaan pompa 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 ini

berbeda dengan kebiasaan di masyarakat yang masih menggunakan pompa listrik.

Cara pemanfaatan energi angin untuk memompa air adalah dengan

menggunakan pompa sentifugal yang mengkonversikan energi menjadi energi

mekanik. Keuntungan dari pompa sentrifugal dapat dipakai pada kecepatan

rendah. Pompa sentrifugal dapat digunakan di pinggir pantai dan tempat-tempat di

mana angin banyak ditemui.

Pemanfaatan bahan dasar yang tersedia di pasar lokal merupakan cara

untuk menekan biaya pembuatan pompa sentrifugal. Penyederhanaan teknik

pembuatan sampai tingkat teknologi yang dapat dikerjakan oleh industri lokal

merupakan cara mengatasi kendala teknologi pembuatan pompa sentrifugal.


2

Pemanfaatan bahan dan teknologi yang terdapat di pasar dan industri lokal akan

mempengaruhi unjuk kerja pompa sentrifugal ini.

Berdasarkan latar belakang di atas, peneliti ingin mengetahui efisiensi

dari pompa sentrifugal kecepatan rendah yang dapat diterapkan pada masyarakat

khususnya daerah pantai.

Penelitian pompa sentrifugal dua sudu yang pernah dilakukan dapat

memompa air sebanyak 9,64 l/m atau 0,000161 m3/s dengan head 1,2 meter dan

diameter 0,75 meter. Efisiensi yang didapat pada penelitian tersebut sebesar 11,5

% pada putaran 178 rpm. (Sutrisno, V.T., 2010)

1.2 Perumusan 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. 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.

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :

1. Mengetahui putaran minimal yang diperlukan pompa sentrifugal empat sudu

untuk menaikan air dengan ketinggian 2,2 meter.

2. Mengetahui debit minimal dan maksimal dengan 4 pipa output.


3

3. Mengetahui efisiensi pompa sentrifugal empat sudu kecepatan rendah dengan

ketinggian 2,2 m.

4. Mengetahui batasan putaran sampai pompa sentrifugal empat sudu kecepatan

rendah dengan ketinggian 2,2 meter tidak bisa memompa air.

5. Membuat grafik hubungan antara kecepatan putar dan effisiensi, dedit dan

kecepatan putar, debit dan daya input.

1.4 Batasan Masalah

Pada penelitian ini, terdapat batasan masalah, yaitu :

1. 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.

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. (Bruce R.

Munson., jilid 2:219)

g2

V

g

P

g2

V

g

P2

222

2

111

ZHZ L (meter)............................(2.1)

Dengan :

P = Tekanan fluida ( watt )

= massa jenis air ( kg/m3 )

g = percepatan gravitasi ( m/s2 )

V = kecepatan aliran fluida ( m/s )

Z = tinggi titik ( m )

= head lost pompa air ( m )


5

Gambar 2.1 Arah aliran fluida pada pompa sentrifugal

2.2 Gaya Sentrifugal

Gambar 2.2 Gaya sentrifugal

Vn2

Vn1Vt2

Vt1

r1

r2

Permukaan air bak1

22

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 :

Dengan :

m = massa benda

ar = percepatan sentripetal

r = jari-jari

2.3 Persamaan – Persamaan Yang Bekerja Pada Pompa

Debit air yang dihasilkan pompa :

Dengan menggunakan metode gelas ukur, 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)


7

….…………...………………………………………..(2.3)

Dengan :

V = volume air yang keluar ( l )

t = waktu ( m )

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

F

1

2

r

1

2

F


8

Torsi yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan :

……………………………………………………..(2.4)

Dengan :

F = gaya yang bekerja pada pompa ( N )

r = panjang lengan gaya ( m )

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 pompa ditentukan oleh persamaan di bawah ini.

(John Tuzson,2000:63)

(W)…..……..…………...…………….……..(2.5)

Dengan :

= kecepatan sudut ( rad/s )

n = jumlah putaran poros dalam selang waktu tertentu ( rpm )

T = torsi pada pompa ( Nm )

Daya yang dibutuhkan pompa :

Daya yang dibutuhkan pompa adalah daya yang bisa digunakan dan

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

digunakan untuk menghitung besar efisiensi pompa sentrifugal.

…………………………………………………(2.6)

Dengan :


9

ρ = massa jenis air ( kg/m3 )

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

H = tinggi kenaikan pada pompa ( m )

Q = debit air ( l/m )

Efisiensi pompa

Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya yang dibutuhkan pompa

dengan daya yang dihasilkan poros.

……………………………………………………(2.7)


10

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Skema Alat

Pompa sentrifugal pada penelitian ini mempunyai 2 komponen utama:

1. Pipa output

2. Pipa input

Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 3.1. Skema Alat Pompa Sentrifugal


11

Gambar 3.2. Skema Alat pada dudukan motor

3.2 Cara kerja alat

Pompa sentrifugal bekerja berdasarkan gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal

yang bekerja pada pipa output akan menyebabkan air terlempar keluar dan

tekanan dalam pipaakan vakum (kurang dari 1 atm). Air dalam bak penampung

akan mengalir kedalam pompa melalui pipa input. Air akan keluar dari pipa

output secara kontinyu karena pompa berputar konstan.

3.3 Variabel yang divariasikan

Variabel yang divariasikan meliputi variasi putaran dengan merubah

frekuensi dengan penurunan 2 Hz.


12

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 = 15,5 mm dan memiliki diameter dalam D1 = 13 mm.

Gambar 3.3 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.


13

Gambar 3.4 Bosch dengan empat 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. Motor listrik digunakan untuk menggerakkan pompa sebagai

pengganti kincir angin.

Gambar 3.5 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.


14

Gambar 3.6 Tempat penampungan

6. Katub pada pipa output

Dalam penelitian ini menggunakan katub yang dipasang pada pipa output dengan

diameter 1,5 mm yang berfungsi untuk menahan udara masuk ke pipa sehingga

menghambat keluarnya air.

Gambar 3.7 Katup dengan diameter 1,5 mm

3.4.2 Alat-alat


15

1. Micro Drive Controller

Digunakan untuk mengatur frekuensi motor dan putaran motor.

Gambar 3.8 Micro Drive Controller

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.

Gambar 3.9 Digital Light Tachometer

3. Stopwatch

Digunakan untuk menghitung selang waktu pengambilan data.

4. Gelas Ukur


16

Digunakan untuk menghitung volume air yang dihasilkan pompa pada selang

waktu tertentu. Gelas ukur mempunyai kapasitas 1 liter.

Gambar 3.10 Gelas ukur

5. Ember

Digunakan sebagai penampung sumber air yang akan dipompakan.

6. Timbangan Massa

Timbangan yang digunakan adalah Baby Spring Scale yang mempunyai skala 7

kg. Digunakan untuk menghitung besar gaya yang dihasilkan pompa. Gaya yang

terukur digunakan untuk menghitung torsi.


17

Gambar 3.11 Timbangan massa

7. Pompa Air Aquarium

Pompa aquarium digunakan untuk menjaga kesetabilan ketinggian air

ember pada pipa input.

Gambar 3.12 Pompa Aquarium

3.5 Variabel yang Diukur

Variabel yang diukur dalam penelitian ini adalah :

1. Volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal

2. Gaya yang bekerja pada motor listrik

3. Putaran poros


18

Pengukuran volume air yang dihasilkan pompa sentrifugal menggunakan

metode gelas ukur. Pengukuran gaya yang bekerja pada motor listrik

menggunakan timbangan gaya. Pengukuran putaran poros menggunakan

tachometer.

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

a. Menyiapkan pompa air sentrifugal dengan menggunakan jumlah pipa output 4

buah dengan diameter antar pipa output 70 cm.

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

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

hingga penuh.

d. Mengatur timbangan gaya agar tegak lurus dengan motor listrik.

e. Menghidupkan motor listrik dengan putaran 273 rpm menggunakan micro drive

controller.


19

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

yang keluar dari pompa per 1 menit.

g. Membaca besar massa yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal.

h. Mengukur banyak putaran pada poros penggerak pompa sentrifugal.

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.

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 pipa.

n. Menghitung daya output yang dibutuhkan pompa pipa.

o. Menghitung efisiensi yang dihasilkan oleh pompa pipa.


20

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data

Data-data pengukuran yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1 sampai dengan

Tabel 4.9

Tabel 4.1 Data pada putaran 273 rpm

NO V (liter) F (gram) Head (m)

1 1,7 150 2,2

2 1,7 150 2,2

3 1,7 150 2,2

4 1,65 150 2,2



1 1,45 130 2,2

2 1,45 130 2,2

3 1,45 130 2,2

4 1,45 130 2,2

Tabel 4.3 Data pada putaran 249,2 rpm


1 1,3 120 2,2

2 1,3 120 2.2

3 1,3 120 2,2

4 1,3 120 2,2



1 1,2 115 2,2

2 1,2 115 2,2

3 1,15 115 2,2

4 1,15 115 2,2


21



1 1 105 2,2

2 1 105 2,2

3 1 105 2,2

4 0,95 105 2,2



1 0,8 100 2,2

2 0,8 100 2,2

3 0,8 100 2,2

4 0,8 100 2,2



1 0,575 90 2,2

2 0,575 90 2,2

3 0,575 90 2,2

4 0,575 90 2,2



1 0,3 85 2,2

2 0,3 85 2,2

3 0,3 85 2,2

4 0,275 85 2,2

Tabel 4.9 Data beban (F) dengan air dan tanpa airn

(rpm)F dg air (kg) F tanpa air(kg)

273 0,15 0,085

261 0,13 0,08

249.2 0,12 0,075

237.3 0,115 0,07

227.2 0,105 0,065

215.3 0,1 0,063

205.3 0,09 0,06

196 0,085 0,06


22

4.2 Perhitungan Data Percobaan

Sebagai contoh perhitungan data, digunakan perhitungan data tabel 4.1.

4.2.1 Perhitungan debit air yang dihasilkan pompa

Besarnya debit air yang dihasilkan pompa dapat dihitung dengan persamaan 2.3

4.2.2 Perhitungan besar torsi yang dihasilkan (dengan air) :

Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4

Perhitungan besar torsi yang dihasilkan (tanpa air) :

Torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan 2.4


23

4.2.3 Perhitungan daya penggerak pompa(dengan air) :

Melalui persamaan 2.5 dapat dihitung daya dengan air

Perhitungan daya rugi-rugi (tanpa air) :

Melalui persamaan 2.5 dapat dihitung daya rugi-rugi

Perhitungan daya yang dihasilkan pompa

4.2.4 Perhitungan daya yang dibutuhkan pompa

Daya yang dihasilkan pompa dihitung dengan persamaan 2.6


24

4.2.5 Perhitungan besar efisiensi

Besarnya efisiensi pompa dihitung melalui persamaan 2.7

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

lengkap dapat dilihat pada tabel 4.10 ; 4.11 dan 4.12

Tabel 4.10 Hasil perhitungan debit (l/m)

Q (debit) l/menitn(rpm)

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

273 1,70 1,70 1,70 1,65 1,69

28,125x

261 1,45 1,45 1,45 1,45 1,45

24,167x

249,2 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30

21,667x

237,3 1,20 1,20 1,15 1,15 1,18

19,583x

227,2 1,00 1,00 1,00 0,95 0,99

16,458x

215,3 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80

13,333x

205,3 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 9,583 x

196 0,30 0,30 0,30 0,28 0,29 4,896 x

183,4 0 0 0 0

Tabel 4.11 Hasil perhitungan Torsi (Nm)

n(rpm)F denganair (kg)

F tanpa air (kg) r (m)T denganair (Nm)

T tanpa air(Nm)

273 0,15 0,085 0,166 0,244 0,138

261 0,13 0,08 0,166 0,212 0,130

249,2 0,12 0,075 0,166 0,195 0,122

237,3 0,115 0,07 0,166 0,187 0,114

227,2 0,105 0,065 0,166 0,171 0,106


25

215,3 0,1 0,063 0,166 0,163 0,103

205,3 0,09 0,06 0,166 0,147 0,098

196 0,085 0,06 0,166 0,138 0,098

183,4

Tabel 4.12 Hasil perhitungan daya (W) dan efisiensiP dengan

air (W)P tanpa air (W) Pin (W) P out (W)

η (%)

6,98 3,95 3,02 0,61 20,07

5,78 3,56 2,22 0,52 23,45

5,09 3,18 1,91 0,47 24,47

4,65 2,83 1,82 0,42 23,22

4,06 2,52 1,55 0,35 22,93

3,67 2,31 1,36 0,28 21,19

3,15 2,09 1,05 0,21 19,70

2,84 2,00 0,83 0,11 12,65

4.3 Analisa Data Percobaan

Untuk memudahkan menganalisa maka dibuat grafik

Grafik pompa sentrifugal diameter 70 cm dan head 2,2 m

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan efisiensi

Pada grafik hubungan antara efisiensi dan kecepatan putar didapat bahwa

efisiensi akan naik bersama naiknya putaran putar, akan tetapi kemudian efisiensi


26

akan menurun. Pompa dalam penelitian ini dimungkingkan karena adanya rugi-

rugi pada pompa.

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit

Pada grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit didapatkan bahwa

dengan mempertinggi kecepatan putar maka debit yang dihasilkan semakin besar

pula. Pada grafik hubungan antara kecepatan putar dan debit didapatkan bahwa

dengan mempertinggi kecepatan putar titik kerja berubah kedudukannya;

karakteristik instalasi = konstan (Dietzel,1992:316).

Karakteristik instalasi pompa pada penelitian ini dapat dibandingkan

dengan pompa sentrifugal pada umumnya. Karakteristik instalasi dengan

kecepatan putar pompa sentrifugal yang diubah-ubah (Dietzel,1992:316).


27

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara daya input dan debit

Dari grafik hubungan antara debit dan daya input didapatkan bahwa besar

debit berbanding lurus dengan daya input. Semakin besar debit maka daya input

akan bertambah besar.

Kebutuhan daya pompa pada penelitian dapat dibandingkan dengan

pompa sentrifugal pada umumnya. Kebutuhan daya akan naik dengan teratur

dengan bertambahnya kapasitas. (Dietzel,1992:313)


28

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah :

1. Pompa sentrifugal dengan diameter 70 cm memiliki putaran minimal 196 rpm

untuk menaikkan air keluar pipa output dengan head 2,2 m.

2. Debit minimal yang diperoleh pada penelitian ini adalah 0,29 l/m dan maksimal

1,69 l/m.

3. Pompa sentrifugal dengan diameter 70 cm memiliki efisiensi maksimal 24,46%

dan minimal 12,65 %.

4. Pada putaran 183,4 rpm pompa sudah tidak mampu memompakan air keluar pipa

output dengan ketinggian 2,2 m.

5.2 Saran

Berdasarkan dari analisa data dan kesimpulan, saran yang dapat diajukan adalah

sebagai berikut:

1. Mencari alternatif lain dalam hal penggunaan katub pada pipa output. Sehingga

katub tidak digunakan lagi dan debit yang dihasilkan bertambah besar.

2. Membuat tempat penampungan air yang lebih baik untuk meminimalisir rugi-rugi

yang terjadi akibat air terbuang dari tempat penampungan air.


29

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] Sutrisno, V.T. 2010. Pompa Sentrifugal 2 Pipa Output Dengan Variasi Head

dan Diameter Antar Pipa Output, Skripsi, Universitas Sanata Dharma.


30

LAMPIRAN


31

Konversi untuk satuan yang digunakan dalam perhitungan

Dengan :

W = watt

J = Joule

N = Newton

Dan 1 N = 1 kg.m.s-2


32

Foto-foto pada penelitian

Rangkaian alat

Proses air keluar dari sudu (pipa output) dan benang diikatkan pada rol

Pompa aquarium dan klep


33

Foto-foto pada proses pengambilan data :

Part-part yang dipergunakan dalam penelitian :


pompa sentrifugal kecepatan rendah jumlah sudu 4...

Documents