revisi p. aris

LAPORAN TUGAS AKHIR

ANALISA PERUBAHAN TEGANGAN DI POMPA DC

SENTRIFUGAL PADA ALAT ENVIRONMENTAL

DISCOVERY SYSTEM (EDS)

Disusun Oleh:

Alan Risky Berlianto

NIM: 12/332210/SV/00926

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

SEKOLAH VOKASI

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2015

ii

Lembar Nomor Persoalan

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA

TUGAS AKHIR

Disusun untuk melengkapi persyaratan kelulusan Program

Studi Teknik Mesin

Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada

Judul : Analisa Perubahan Tegangan di Pompa DC

Sentrifugal Pada Alat Environmental Discovery

System (EDS)

Di PT. Festo Indonesia

Nomor Persoalan : 124/05/PI/EW/09/15

Mata kuliah : Peralatan Industri

Nama Mahasiswa : Alan Risky Berlianto

NIM : 12/332210/SV/00926

Jurusan : Diploma Teknik Mesin

Yogyakarta, Agustus 2015 Dosen Pembimbing Tugas Akhir

Ir. F. Eko Wismo Winarto, M.Sc.,Ph.D. NIP : 196111181989031003

ix

ABSTRAK

Environmental Discovery System (EDS) for water management merupakan

peralatan pelatihan yang mensimulasikan proses inti pengolahan air dan air

limbah. Instalasi pengolahan air dan air limbah adalah salah satu pengguna energi

terbesar dan jumlahnya mencapai 35 persen dari konsumsi energi kota. Terutama

pompa dan aerasi mengkonsumsi sebagian besar energi dalam instalasi air dan air

limbah dan karenanya harus menjadi fokus khusus, maka perlu dilakukan

pengoptimalan energi pada instalasi pengolahan air dan air limbah. Dengan

dilakukannya pengoptimalan energi tersebut maka diharapkan dapat menekan

biaya penggunaan energi.

Dengan adanya permasalah diatas maka akan dilakukannya pengukuran dan

perhitungan efisiensi pompa DC sentrifugal terhadap varian tegangan yang

digunakan. Selain itu, juga akan dilakukan evaluasi terhadap pengaruh varian

tegangan pada pompa terhadap efisiensi pompa di alat EDS.

Dari beberapa varian tegangan yang digunakan dalam penelitian, efisiensi

pompa tertinggi adalah pada pengaturan tegangan 9 Volt dengan efisiensi pompa

adalah sebesar 15,67% dan daya listrik yang dibutuhkan pompa sebesar 21,06

Watt. Dalam penelitian ini dapat disimpulkan juga bahwa semakin tinggi

pengaturan tegangan pada pompa, belum tentu efisiensi pada pompa juga semakin

tinggi.

Kata kunci: Environmental Discovery System (EDS), varian tegangan pada pompa

DC, efisiensi pompa

Bab I Pendahuluan

Laporan tugas akhir 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Festo adalah perusahaan yang bergerak di bidang produksi mesin-mesin

perkayuan yang menggunakan peralatan pneumatik untuk meningkatkan efisiensi.

Pada tahun 1945 Festo mulai mengembangkan usaha di bidang pneumatik sebagai

penunjang otomasi industri. Festo banyak membuat produk-produk dan kegiatan-

kegiatan lain untuk memenuhi kebutuhan aplikasi industri, disusul dengan

pengembangan di bidang lain yaitu: Didactic (pelatihan), Cybernetic (sistem

pengontrolan), Sensoric (sensor), dan produk-produk Elektronik (PLC).

Pengembangan bidang-bidang tersebut bertujuan untuk memberi solusi otomasi

secara menyeluruh di industri yang berpengaruh terhadap peningkatan kualitas,

konsistensi dan efisien produksi.

Festo Didaktik adalah pemimpin global dalam pelatihan dasar dan lebih

lanjut dalam industri. Sebagai penyedia pengembangan keterampilan untuk

manufaktur dan otomatisasi proses, layanan yang ditawarkan berkisar dari

peralatan pendidikan untuk fasilitas pelatihan. Fasilitas tersebut digunakan sebagai

pelatihan dan nasihat untuk industri. Salah satu alatnya adalah Environmental

Discovery System (EDS). EDS merupakan peralatan pelatihan yang

mensimulasikan proses inti pengolahan air dan air limbah. Alat tersebut

menjelaskan bagaimana air dan air limbah dikumpulkan, diangkut dan dirawat di

alat EDS. Karena semua komponen sebagian besar sesuai dengan mesin nyata,

maka alat ini sangat bermanfaat digunakan dalam pembelajaran.

Instalasi pengolahan air dan air limbah adalah salah satu pengguna energi

terbesar dan jumlahnya mencapai 35 persen dari konsumsi energi kota. Terutama

pompa dan aerasi mengkonsumsi sebagian besar energi dalam instalasi air dan air

limbah dan karenanya harus menjadi fokus khusus, maka perlu dilakukan

pengoptimalan energi pada instalasi pengolahan air dan air limbah. Dengan

dilakukannya pengoptimalan energi tersebut maka diharapkan dapat menekan

biaya penggunaan energi.

Bab II Dasar Teori


BAB II

DASAR TEORI

2.1 The Environmental Discovery Sistem (EDS) Water Management

Gambar 2.1 Siklus penggunaan air manusia

EDS-pengelolaan air dirancang untuk mensimulasikan seluruh siklus

penggunaan air oleh manusia. Siklus air ini dimulai dengan memompa air tanah

sebagai sumber air, termasuk penyimpanan berikutnya dan proses pemurnian air.

Ini juga mencakup distribusi air untuk konsumen, dan penyebab air menjadi air

limbah. Selanjutnya pada transportasi air limbah dengan aliran air hujan dan

pengolahan air limbah yang direproduksi. Dalam sebuah pabrik pengolahan air

limbah, limbah akhir dibuang ke permukaan air, biasanya sungai. Siklus air di

EDS pengelolaan air menggunakan kembali limbah akhir sebagai masukan air

ke dalam sistem.

Peralatan pelatihan EDS mensimulasikan siklus air ini dengan empat sistem:

1. Pemurnian air

2. Pasokan air

3. Transportasi air limbah

4. Pengolahan air limbah

Proses seperti memompa, penyimpanan, flokulasi, desinfeksi dan distribusi

air dapat dipelajari melalui latihan praktis. Setelah menambahkan zat padat,

Bab II Dasar Teori


kemudian mengikuti aliran air limbah dan menemukan proses seperti sedimentasi,

aerasi dan lumpur resirkulasi.

Dokumentasi komprehensif dengan masukan teoritis tambahan

meningkatkan keberhasilan pembelajaran. Empat dari buku kerja yang sesuai,

langsung ke sistem. Sedangkan dua buku kerja tambahan memberikan pengenalan

ke teknologi closed-loop control dan sebagai efisiensi energi.

The workbooks

1. Water purification

2. Water supply

3. Wastewater transport

4. Wastewater treatment

5. Monitoring, controlling and optimising operations

6. Energi optimisation in water and wastewater treatment plants

Setiap sistem dapat digunakan sebagai peralatan pelatihan yang berdiri

sendiri untuk modul pembelajaran individual. Peralatan pelatihan dapat

dimodifikasi secara individual sebagaimana pipa dan sensor yang digunakan

secara fleksibel. Jika keempat sistem terhubung mereka membentuk peralatan

pelatihan terintegrasi yang mencakup semua proses dan latihan-latihan yang

dijelaskan dalam workbooks. Dengan menggunakan sistem secara bersama-sama

memungkinkan mahasiswa untuk melihat bagaimana langkah-langkah proses

individu berinteraksi serta bagaimana tindakan yang diambil dalam satu area

mempengaruhi satu atau lebih dari sistem yang lain.

Seperti di dunia nyata, semua proses saling berinteraksi. Pabrik pengolahan

air limbah, misalnya, untuk memproses jumlah dan komposisi air limbah, air

limbah ditransportasikan oleh sistem saluran pembuangan. Demikian pula dengan

sistem peralatan pelatihan yang terhubung hanya dengan pipa, yang

mensimulasikan proses transportasi air. Sedangkan proses kontrol dalam setiap

sistemnya terpisah. Jadi EDS - pengelolaan air mengajak siswa untuk 'mencoba

segala sesuatunya' dan bahkan mensimulasikan masalah, menggunakan

pengaturan yang berbeda dan sistem terkait. Eksperimen ini dapat dilakukan tanpa

Bab II Dasar Teori


mengeluarkan biaya atau menyebabkan kerusakan, hal tersebut berkebalikan

dengan pabrik pengolahan air dan air limbah yang sesungguhnya.

Setelah menyelesaikan modul pembelajaran yang dijelaskan dalam buku

kerja, keahlian siswa akan meningkat secara signifikan. Orientasi praktis yang

kuat membantu untuk mentransfer pengetahuan dan keterampilan yang diperoleh

selama pelatihan langsung ke lingkungan kerja mereka. Pelatihan profesional aktif

memberikan kontribusi untuk operasi yang aman dan efisien dari pabrik

pengolahan dan meningkatkan ketersediaan air minum yang bersih.

2.1.1 Data Sistem EDS Dimensi EDS pengelolaan air (tanpa tangki penyimpanan utama) meja

kerja, dan meja PC :

- Panjang : 2800 mm

- Lebar : 400 mm

- Tinggi : 1150 mm dari atas meja

Gambar 2.2 Peralatan pelatihan pengelolaan air EDS dengan keempat sistem

Bab II Dasar Teori


2.2 Sistem Pemurnian Air Fungsi utama dari station water purification adalah sebagai disinfeksi air

dengan cara penambahan klorin dan/atau natrium sulfit yang terukur dari sensor

klorin

Penggunaan klorin dalam pengolahan air minum dimanfaatkan sebagai

desinfektan. Klorin merupakan bahan kimia bersifat oksidator yang berfungsi

untuk menghilangkan pertumbuhan mikroorganisme. Bahan kimia ini akan

membunuh mikroorganisme dengan daya oksidasinya. Konsentrasi maksimum

klorin jaringan distribusi tidak boleh melebihi 0,3 mg/l (WHO - World Health

Organisation Pedoman kualitas air minum).

Konsentrasi sisa klorin perlu diketahui karena apabila kurang maka proses

klorinasi tidak akan efektif. Sebaliknya, apabila berlebih maka akan

membahayakan organisme perairan.

Gambar 2.3 Sistem pemurnian air

Bab II Dasar Teori


Tabel 2.2 Denominasi sensor

2.9 EasyPort EasyPort adalah antarmuka USB proses yang digunakan untuk transmisi dua

arah dari sinyal proses antara proses kontrol sebenarnya yang menggunakan

teknologi tegangan rendah (24 V DC) dan PC. Dalam rangka untuk memastikan

bahwa proses tidak mempengaruhi PC, hanya antarmuka elektrik terisolasi yang

digunakan untuk transmisi data antara EasyPort USB dan PC.

EasyPort USB dapat digunakan dalam berbagai macam aplikasi:

- Mengontrol proses kontrol sebenarnya dengan controller yang berjalan pada

PC

- Kontrol model proses simulasi dengan PLC sebenarnya

- Mengatur proses yang sebenarnya dari PC

- Rekam dan mengevaluasi nilai-nilai terukur dari proses actual

2.9.1 Display dan Panel Kontrol EasyPort USB

Gambar 2.15 EasyPort USB kontrol dan panel display

Bab III Metode Penelitian dan Hasil Penelitian


BAB III

METODE PENELITIAN DAN HASIL PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

N

Y

Instalasi alat EDS

Menggunakan software FluidLab Water Management

Mengisi air di tangki B201

Mengatur pompa P201 dengan modus analog

Data cukup

Pengambilan data

Analisa data, kesimpulan dan saran

Preparation

MULAI

SELESAI

Pengolahan data



c. Pin assignment

Gambar 3.5 Pin assignment motor controller

Tabel 3.3 Pin assignment



3.2.4 DC-Wattmeter

Gambar 3.7 DC-Wattmeter

a. Fungsi

DC-Wattmeter adalah meter daya elektronik untuk max. 120 W untuk

keamanan ekstra-rendah tegangan >30 V DC pada metering arus maksimum

hingga 5 A. Konsumsi daya aktual dan total konsumsi diukur melalui tegangan

dan metering saat ini dan dihitung dengan controller a.

Langkah-langkah aktual dan total konsumsi ditampilkan dengan layar

LCD 16-digit dalam dua baris. Total konsumsi dapat direset oleh tombol push

(tekan 5s). Langkah-langkah aktual dan total konsumsi dapat diakses melalui

ethernet interface dengan protokol TCP / IP.

Tampilan dari pengukuran aktual dari tegangan, arus, konsumsi daya dan

alamat IP dapat diubah alih dengan menekan tombol push.

Konsumsi daya aktual tersedia sebagai sinyal tegangan standar 0-10 V dan

sinyal arus standar pada terminal 4-20 mA.



5. Koneksi dari semua station ke water source

Gambar 3.18 Koneksi dari semua station ke water source

Keluaran akhir pada masing" station dihubungkan kembali ke water source.

3.3.3 Koneksi listrik 1. Koneksi listrik pompa submersible ke station water purification

Gambar 3.19 Koneksi listrik pompa submersible ke station water purification

Koneksi listrik



2. Koneksi listrik screwing drive ke station wastewater transport

Gambar 3.20 Koneksi listrik screwing drive ke station wastewater transport

3.3.4 Perakitan koneksi pneumatik Hubungkan pneumatic service unit (station wastewater transport) ke

pasokan udara terkompresi. Hubungkan tubes di outlet ke 2-way ball valve with

pneumatic rotary actuator (station water supply) dan gate valve with pneumatic

actuator (station wastewater transport).

Gambar 3.21 Pneumatic service unit

Koneksi listrik



3.3.5 Koneksi EasyPort USB

Gambar 3.22 Koneksi EasyPort USB

Koneksi hardware Compact Workstation - EasyPort USB

1. EasyPort USB

2. I/O terminal Syslink

3. SysLink cable

4. Analog terminal

5. Analogue cable, 15-PIN, parallel

6. Power supply 24 V DC, 4,5 A

7. Labor cable with Safty

plug(red/blue)

8. USB Cable oder PC data cable

RS 232

3.3.6 Menghubungkan DC Wattmeter dan catu daya ke EasyPort

Gambar 3.23 Menghubungkan DC Wattmeter dan catu daya ke EasyPort

Bab IV Analisa Hasil Penelitian


b. Perhitungan efisiensi

= Pout / Pin dengan Pout = Phyd dan Pin = Pel

= 0,175 W / 6,5 W = 0,0269

= 2,7 %

Sehingga dapat dibuat tabel efisiensi pompa sebagai berikut :

Tabel 4.3 Efisiensi pompa

Kontrol Tegangan (V)

Daya Hidrolik (W)

Daya Listrik (W) (pump only)

Efisensi (%)

5 0,175 6,5 2,7

6 0,69 9,36 7,37

7 0,9 12,74 7,06

8 1,65 16,64 9,9

9 3,3 21,06 15,67

10 4 26 15,38

Kontrol tegangan semakin tinggi, maka daya hidrolik pompa semakin

besar, dan juga daya listrik yang dibutuhkan pompa juga semakin besar. Hal ini

akan mempengaruhi efisiensi pada pompa, namun efisiensi pada pompa belum

tentu juga semakin tinggi.

Dari tabel 4.3 dapat dilihat bahwa efisiensi pompa tertinggi pada

pengaturan tegangan 9 V dengan efisiensi pompa adalah sebesar 15,67 % dan

daya listrik yang dibutuhkan pompa sebesar 21,06 Watt.

Bab V Penutup


BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian analisa pengaruh perubahan tegangan pada centrifugal

DC pump terhadap efisiensi pompa tersebut, dapat ditarik kesimpulan sebagai

berikut :

1. Dari penelitian yang dilakukan, efisiensi pompa tertinggi adalah pada

pengaturan tegangan 9 Volt dengan efisiensi pompa adalah sebesar

15,67% dan daya listrik yang dibutuhkan pompa sebesar 21,06 Watt.

2. Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi pengaturan tegangan pada

pompa, belum tentu efisiensi pada pompa juga semakin tinggi.

5.2 Saran 1. Memperbanyak objek penelitian dengan variasi kontrol tegangan yang

lebih banyak.

2. Mengontrol perubahan tegangan dengan menggunakan PID-controller

untuk menurunkan fluktuatif tegangan.

Lembar PengesahanTUGAS AKHIRAnalisa Perubahan Tegangan di Pompa DC Sentrifugal Pada Alat Environmental Discovery System (EDS)Nomor Persoalan: 124/05/PI/EW/09/15TIM PENGUJI

revisi p. aris

Documents