analisis karakteristik pompa sentrifugal tipe ns basic

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 9 No.1 Januari 2013

15

ANALISIS KARAKTERISTIK POMPA SENTRIFUGAL TIPE NS BASIC

Supriyono

Staff Pengajar Teknik Mesin FTI Universitas Gunadarma Email: [email protected]

ABSTRAK

Pompa sentrifugal merupakan salah satu jenis pompa yang digunakan untuk memindahkan fluida cair. Pompa sentrifugal dapat dipasang secara tunggal, seri dan pararel sesuai dengan kebutuhan, dimana pada rangkaian seri adalah untuk menaikkan head dan rangkaian paralel untuk menaikkan debit air.Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik aliran fluida pada pompa sentrifugal tipe NS Basic yang disusun secara tunggal, seri dan paralel.

Oleh karena itu dibuatlah suatu sirkuit pompa sentrifugal dengan komponen utamanya terdiri dari: 2 buah pompa sentrifugal, reservoir, meja atau rangka, sirkuit pipa, pressure gauge, flow meter, dan rangkaian elektrik.Pompa sentrifugal yang digunakan mempunyai spesifikasi yang sama dengan daya 1 HP, putaran 2800 Rpm.

Dari hasil pengujian aliran pompa tunggal diperoleh bahwa head tertinggi 14,71m, kapasitas terbesar 0,0033(m

3/dt) dan effisiensi tertinggi 19,12%. Sedangkan pada pompa seri diperoleh head

tertinggi sebesar 54,88m, kapasitas terbesar 0,0033(m3/dt) dan effisiensi tertinggi 45,37%. Dan pada

rangkaian pompa paralel diperoleh head tertinggi sebesar 25,02m, kapasitas terbesar 0,053(m3/dt)

dan effisiensi tertinggi 24,20%.

Kata kunci : Pompa sentrifugal, karakteristik, tunggal, seri, paralel.

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Pompa secara sederhana didefinisikan sebagai alat transportasi fluida cair.Teknologi sekarang sudah jauh berkembang di mana mulai diperkenalkan pompa yang multi-fasa, yang dapat memompakan fluida cair dan gas. Pompa digerakkan oleh motor, daya dari motor diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut. Zat cair yang ada dalam impeler akan ikut berputar karena dorongan sudu-sudu. Karena timbulnya gaya sentrifugal, maka zat cair mengalir dari tengah impeler keluar melalui saluran diantara sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan yang tinggi. Zat cair yang keluar dari impeler dengan kecepatan tinggi ini kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya makin membesar (volute/diffuser), sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan.Maka zat cair yang keluar dari flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Pengisapan terjadi karena setelah zat cair dilemparkan oleh impeler, ruang diantara sudu-sudu menjadi vakum sehingga zat cair akan terisap masuk.

Jika head atau kapasitas yang diperlukan tidak dapat dicapai dengan satu pompa saja, maka dapat digunakan dua pompa atau lebih yang disusun secara seri atau paralel. Pada susunan seri ini bila head yang diperlukan besar dan tidak dapat dilayani oleh satu pompa, maka dapat digunakan lebih dari satu pompa yang disusun secara seri. Sedangkan pada susunan paralel ini dapat digunakan bila diperlukan kapasitas yang besar yang tidak dapat dihandle oleh satu pompa saja, atau bila diperlukan pompa cadangan yang akan dipergunakan bila pompa utama rusak/diperbaiki. Agar unjuk kerja pompa yang disusun seri/parael optimal, maka sebaiknya digunakan pompa dengan karakteristik yang sama. 1.2 Maksud dan Tujuan

Berdasarkan latar belakang di atas penulis mencoba mendesain dan membuat alat uji untuk mengetahui karakteristik pompa sentrifugal yang terpasang secara tunggal, seri dan pararel. Selain itu juga untuk mengetahui bagaimana perbedaan kapasitas atau debit dan tekanan head yang dihasilkan dari rangkaian tersebut pada sistem pompa sentrifugal.

mailto:[email protected]


16

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempermudah dalam memahami karakteristik pompa sentrifugal terutama pada rangkaian tunggal,seri dan paralel, yaitu:

1. Untuk mengetahui karakteristik aliran dari pompa sentrifugal yang disusun secara tunggal,seri dan pararel.

2. Untuk mengetahui pengaruh pengaturan katup (valve) terhadapperubahan debit pada rangkaian tunggal,seri dan pararel dari pompa sentrifugal.

1.3 Batasan Masalah Untuk dapat menghasilkan

karakteristik pompa yang diinginkan, maka dibuat rangkaian sirkuit pompa sentrifugal, dan dalam penelitian ini dibatasi dengan batasan masalah sbb:

1. Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugaltipe NS Basic dengan karakteristik sama.

2. Rangkaian pompa adalah secara tunggal, seri dan paralel.

3. Variasi kondisi kerja dengan bole valve untuk mengatur fluida yang mengalir dalam sirkuit pompa.

1.4 Metode Penelitian Dalam penelitian ini penulis melakukan pengumpulan data-data yang diperlukan antara lain:

1. Studi kepustakaan. 2. Survey lapangan dan pembuatan alat

uji. 3. Melakukan pengujian dan perhitungan.

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jenis Pompa

Pompa hadir dalam berbagai ukuran untuk penggunaan yang luas.Pompa-pompa dapat digolongkan menurut prinsip operasi dasarnya seperti pompa dinamik atau pompa pemindahan positif.

Gambar 2.1 Jenis-jenis pompa

Pada prinsipnya, cairan apapun dapat ditangani oleh berbagai rancangan pompa. Jika berbagai rancangan pompa digunakan, pompa sentrifugal biasanya yang paling ekonomis diikuti oleh pompa rotary dan reciprocating. Walaupun, pompa perpindahan positif biasanya lebih efisien daripada pompa sentrifugal, namun keuntungan efisiensi yang lebih tinggi cenderung diimbangi dengan meningkatnya biaya perawatan.

2.2Pompa Sentrifugal

Pompa digerakkan oleh motor, daya dari motor diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut. Zat cair yang ada dalamimpeler akan ikut berputar karena

dorongan sudu‐sudu. Karena timbulnya gaya

sentrifugal, maka zat cair mengalir dari tengah impeler keluar melalui saluran diantara sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan yang tinggi. Zat cair yang keluar dari impeler dengan kecepatan tinggi ini kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya makin membesar (volute/diffuser), sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Maka zat cair yang keluar dari flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Pengisapan terjadi karena setelah zat cair dilemparkan oleh impeler, ruang diantara sudu‐sudu menjadi vakum sehingga zat cair

akan terisap masuk. Selisih energi per satuan berat atau head total dari zat cair pada flens keluar (tekan) dan flens masuk (isap) disebut head total pompa.

2.3 Faktor yang Mempengaruhi Aliran Fluida

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi aliran fluida, yaitu :

1. Laju Aliran Volume (Q) :

Laju aliran volume disebut juga debit aliran (Q) yaitu jumlah volume aliran per satuan waktu. Debit aliran dapat dituliskan pada persamaan sebagai berikut :

………………………………….. (2.1)

Dimana :V = Volume aliran (m3)

Q = Debit aliran (m³/dt)

t = Waktu aliran (dt)


17

2. Head (H) :

Secara teoritis, head adalah tinggi energi angkat yang diperoleh dengan rumus:

H = Pd-Ps/; =ρ .g ……………………(2.2)

Dimana: H= Head (m) P discharge= Tekanan sisi buang

(N/m2)

P suction = Tekanan sisi isap (N/m2)

ρ = Massa jenis fluida (kg/m3)

g = Percepatan grafitasi (m/dt2)

= Kecepatan aliran (m/dt)

3. Daya Poros (W1) : Daya Poros ialah gaya pembebanan

sangat dipengaruhi oleh banyaknya fluida yang mengalir (Q).

W1 ; ;A = ¼ d2 π .…. (2.3)

Dimana: W1= Daya poros (Watt) F = Gaya pembebanan (N) N = Putaran (RPM) K = Konstanta Brake P = Tekanan (mBar) A = Luas permukaan (m)

4. Daya Fluida (W2) : Daya fluida ialah daya pompa yang bis

digunakan dan dipindahkan ke fluida.

W2 = (Pd-Ps).Q ……………………..… (2.4)

Dimana: W2= Daya fluida (Watt) Pdischarge = Tekanan sisi buang

(N/m2)

P suction = Tekanan sisi isap (N/m2)

Q = Debit aliran (m3/dt)

5. Efisiensi (η) :

Efisiensi adalah perbandingan antara daya fluida dengan daya pompa.

η = ……………..………… (2.5)

Dimana: η = Efisiensi (%) W1= Daya poros (Watt) W2= Daya fluida (Watt)

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alur Penelitian

Tahapan proses penelitian secara umum dimulai dengan desain dan pembuatan sirkuit pompa sentrifugal, pengujian aliran pompa, hasil dan pembahasan serta kesimpulan, yang secara lengkap bisa dilihat dalam diagram alir di bawah ini.Diagram di atas mengambarkan langkah suatu proses yang dilakukan dalam melaksanakan penelitian sehingga diperoleh hasil penelitian yang sesuai dengan teori dan harapan. Untuk penjelasan lebih detail tentang proses penelitian ini akan di bahas pada sub bab berikut ini.

Gambar 3.1 Diagram alur penelitian

3.2 Desain dan Pembuatan Sirkuit Pompa Sentrifugal Tahap awal adalah pembuatan sketsa rangka dan sirkuit pompa, dimana rangka adalah bagian utama dalam pembuatan komponen dimana rangka harus memiliki

Desain sirkuit pompa

Start

Finish

Pembuatan sirkuit pompa

Analisa dan pembahasan

Kesimpulan

Pengujian aliran pompa : Rangkaian tunggal Rangkaian seri Rangkaian paralel


18

kekuatan serta ketahanan terhadap beban yang ditopangnya. Selain harus memiliki kekuatan serta ketahanan rangka juga didesign seringan mungkin agar nantinya mudah dipindah-pindahkan. Pembuatan gambar sketsa ini juga agar dapat membayangkan bagaimana bentuk rangka dan sirkuit yang sebenarnya setelah selesai dibuat nanti agar sesuai dengan apa yang diinginkan. Design gambar ini dibuat untuk mempermudah dalam proses pembuatan dana perakitan sirkuit pompa sehingga lebih cepat selasai dan hasilnya sesuai dengan yang direncanakan.

Gambar 3.2 Design 2-D sirkuit pompa air sentrifugal

Pembuatan desain sirkuit pompa air sentrifugal ini menggunakan aplikasi solid work, dimana perancangan dan ukuran juga dibuat dalam bentuk gambar tiga dimensi yang disesuaikan dengan design sebelumnya. Sehingga sebelum proses pembuatan dan perakitan sudah mempunyai gambaran yang lebih jelas tentang sirkuit pompa yang akan dibuat, yang akan mempermudah dalam proses pembuatan sirkuit tersebut.

Gambar 3.3 Design 3-D sirkuit pompa sentrifugal

Setelah desain sirkuit selesai dilanjutkan dengan pembuatan dan perakitan sirkuit pompa sentrifugal. Adapun langkah-langkah dalam pembuatan sirkuit pompa sentrifugal ini adalah sbb:

1. Pembuatan meja sebagai dudukan untuk sirkuit pompa sentrifugal.

2. Pembuatan reservoir atau bak penampungan air.

3. Pembuatan instrument listrik. 4. Penyediaan komponen sirkuit pompa,

seperti: pompa sentrifugal, pipa pvc, katup (valve), sambungan pipa (elbow, sambungan T, shock drat, water mur, dll), alat ukur (pressure gauge, flow meter), lem pipa, dan alat pendukung lainnya.

5. Perakitan sirkuit pompa, meliputi: pemasangan pompa sentrifugal, penyambungan pipa-pipa dan sambungan, pemasangan katup-katup, pemasangan alat ukur (pressure gauge dan flow meter), dan pemsangan instrument kelistrikan.

Gambar 3.4 Pembuatan sirkuit pompa air sentrifugal

Pompa sentrifugal dalam sirkuit ini berfungsi untuk menghisap air yang berada didalam bak penampung dan mengalirkan air menuju sirkuit pipadengan pengaturan bukaan katup,yang akan mengalirkan air ke sirkuit pompa tersebut. Pompa sentrifugal tersebut


19

juga untuk mengalirkan air ke sirkuit pompa dengan rangkaian tunggal, seri dan paralel yang tekanannya bisa dilihat dipressure gauge dan debit airnya bisa dilihat di flow meter.Adapun spesifikasi dari pompa air sentrifugal yang digunakan dalam penelitian ini adalah sesuai tabel berikut ini.

Tabel 3.1 Spesifikasi pompa sentrifugal

3.3 Pengujian Pompa Sentrifugal Untuk mengetahui karakteristik pompa sentrifugal maka dilakukan pengujian terhadap pompa sentrifugal tersebut yangmeliputi rangkaian tunggal, seri dan pararel.Pada pengujian pompa sentrifugal yang dirangkai secara tunggal bisa memilih salah satu rangkaian pompa yang terpasang, karena 2 buah pompa yang digunakan mempunyai karakteristik yang sama. Dalam penelitian ini pengujian menggunakan pompa (P1) untuk mengetahui tekanan hisap (Ps), tekanan buang (Pd) pompa1 dan kapasitas (Q) yang mengalir melalui rangkaian pompa tunggal. Dilanjutkan dengan pengujian pompa sentrifugal dengan rangkaian seri. Dalam proses pengujiannya menggunakan 2 buah pompa, output pompa 1 dialirkan ke pompa 2 sebagai aliran masuknya. Kemudian mencatat tekanan hisap (Ps) dan tekanan buang (Pd) dari pompa 1 dan pompa 2 serta kapasitas total. Dan untuk pengujian pompa sentrifugal dengan rangkaian paralelproses pengujiannya adalah menggunakan 2 buah pompa yang dihidupkan secara bersama-sama. Lalu mencatat nilai tekanan hisap (Ps), tekanan buang (Pd) dan kapasitas total (Q). ANALISADAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian Pompa Tunggal Data yang didapat pada pengujian rangkaian

pompa tunggal ini adalah nilaitekanan hisap (Ps), tekanan buang (Pd) dan kapasitas (Q) pada pompa 1 dengan kecepatan putaran 2800 rpm, dimana hasilnya disusun dalam tabel di bawah ini.

Tabel4.1 Hasil pengujian pompa tunggal

Bukaan Katup

Tekanan Hisap, (PS)

[bar]

Tekanan Buang,

(Pd) [kg/cm

2]

Kapasitas

(Q) (m

3/dt) Pompa 1

(Ps1) Pompa 1

(Pd1)

100 0.42 1.9 0

200 0.22 1.55 0.02

300 0.02 1.3 0.04

400

-0.22 0.86 0.08

500

-0.42 0.54 0.10

600

-0.5 0.38 0.10

700

-0.56 0.3 0.10

800

-0.58 0.26 0.10

900

-0.58 0.24 0.10

4.2 Hasil Pengujian Pompa Seri Data yang didapat pada pengujian rangkaian pompa seri ini adalah nilaitekanan hisap (Ps), tekanan buang (Pd) dan kapasitas (Q) pada pompa 1 dan pompa 2, dimana hasilnya disusun dalam tabel di bawah ini.

Tabel 4.2 Hasil pengujian pompa seri

CENTRIFUGAL PUMP TIPE NS BASIC

Maximum CAP 13 ltr/min

Hmin 18.4 m

Hmax 68m

Total Head 60 m

Size 1½ (Inches)

Output 1240 Watt

V/Hz 220-240/50

RPM 2800

BukaKatup

Tekanan Hisap, (PS) [bar]

Tekanan Buang, (Pd)

[ kg/cm2]

Debit (Q)

(m3/s) Pompa

1 (Ps1) Pompa 2 (Ps2)

Pompa 1 (Pd1)

Pompa 2 (Pd2)

100 0.02 0.48 3 2.5 0

200 -0.2 0.34 2.5 2.08 0.02

300 -0.42 0.1 0.52 1.12 0.04

400

-0.42 -0.14 0.52 1.12 0.08

500

-0.64 -0.28 0.16 0.7 0.10

600

-0.7 -0.62 0.32 0.28 0.10

700

-0.7 -0.76 0.24 0.12 0.10

800

-0.7 -0.78 0.22 0.08 0.10

900

-0.7 -0.8 0.22 0.04 0.12


20

4.3 Hasil Pengujian Pompa Paralel Data yang didapat pada pengujian rangkaian pompa paralel ini adalah nilaitekanan hisap (Ps), tekanan buang (Pd) dan kapasitas (Q) pada pompa 1 dan pompa2, dimana hasilnya disusun dalam tabel di bawah ini.

Tabel 4.3 Hasil pengujian pompa pararel

4.4 Pengolahan Data Pompa Tunggal Dari data hasil pengujian tersebut kemudian diolah untuk mengetahui tekanan hisap (Ps), tekanan buang (Pd), debit (Q), head (H), daya poros (W1), daya air (W2) dan efisiensi pompa (η) pada rangkaian pompa pompa tunggal, rangkaian pompa seri dan rangkaian pompa peralel. Adapun perhitungan yang dilakukan pada rangkaian pompa tunggal adalah sbb : Perhitungan rangkaian pompa tunggal:

Data hasil pengujian pada pengaturan bukaan katup 10

0 ;n = 2800 rpm

Dimana: 1 Bar = 100000N/m

2

1 kg/m2= 98066.5N/m

2

a. Tekanan hisap (Ps): P1 = - 0.44Bar = - 44000 N/m

2

b. Tekanan buang (Pd):

P1 = 0.46kg/m2

= 45110.6 N/m2

c. Debit (Q):

=

d. Head (H):

Dimana: ρ air = 1000kg/m3;

g = 9.81 m/dt

H1 = =

=

e. Daya poros (W1):

W1 = Fn/K = =2696.6 Watt

f. Daya air (W2):

W2 = (Pd – Ps) . Q = (45110.6 – (- 44000)) .0.0033 m

3/dt

= 89110.6 N/m2 .0.0033 m

3/dt

= 294.06 Watt

g. Efisiensi (η):

η= = = 10.90 %

Sedangkan untuk perhitungan dari hasil pengujian pompa sentrifugal yang dirangkai secara tunggal prosesnya adalah sama dengan perhitungan di atas. Dan hasil perhitungan dari pengujian pompa sentrifugal rangkaian tunggal dengan pengaturan katup dari 20

0 sampai 90

0 dapat dilihat dari tabel 4.4

di bawah ini.

Tabel 4.4 Hasil perhitungan rangkaian pompa tunggal

Putaran (RPM)

Katup

Tekanan [Ps]

Tekanan [Pd]

Debit [Q] Daya poros

[W1] Daya air

[W2] Head [H]

Efisiensi [η]

(N/m2) (N/m

2) (m

3/dt) (Watt) (Watt) (m) (%)

2800

100

42000 186326.35 0 11198.7 0 14.71 0

200

22000 152003.1 0.0006 9086.48 78.009 13.25 0.8

300

2000 127486.45 0.0013 7620.61 163.31 12.79 2.14

Buka Katup

Tekanan Hisap, (PS) [bar]

Tekanan Buang, (Pd)

[kg/cm2]

Debit (Q)

(m3/s) Pompa

1 (Ps1) Pompa 2 (Ps2)

Pompa 1

(Pd1)

Pompa 2 (Pd2)

100 0.7 0.18 1.7 1.62 0

200 0.52 0.08 1.55 1.47 0.02

300 0.34 -0.04 1.4 1.32 0.04

400

0.16 -0.16 1.25 1.17 0.08

500

-0.02 -0.28 0.93 0.85 0.10

600

-0.2 -0.4 0.88 0.68 0.14

700

-0.32 -0.5 0.7 0.42 0.16

800

-0.36 -0.56 0.6 0.3 0.18

900

-0.38 -0.58 0.56 0.26 0.20


21

400

-22000 84337.19 0.0026 5041.57 276.47 10.83 5.48

500

-24000 49033.25 0.0033 2911.79 241.01 7.44 8.27

600

-50000 37265.27 0.0033 2227.4 287.97 8.89 12.92

700

-56000 29419.95 0.0033 1758.2 281.88 8.70 16.03

800

-58000 25497.29 0.0033 1524.12 275.54 8.51 18.07

900

-58000 23535.96 0.0033 1406.56 269.06 8.31 19.12

4.4.1 Hubungan Head dan Kapasitas

Secara umum dari hasil perhitungan pada pengujian rangkaian pompa tunggal dapat dibuat grafik hubungan head (H) dan kapasitas (Q) sbb :

Gambar 4.1 Grafik hubungan head dan kapasitas (pompa tunggal)

Grafik hubungan antara head (H)dan kapasitas (Q)pada rangkaian pompa tunggal secara umum terlihat bahwanilai head tertinggi pada pompa tunggal yaitu, 14.71 m dengan kapasitas 0 m

3/dt, sedangkan nilai head

terendah adalah 8.51 m dengan kapasitas 0.0033 m

3/dt. Jika dihubungkan secara

teoritisbahwa head adalah tinggi energi angkat yang diperoleh dengan rumus: H = Pd-Ps/ (m)

dimana = ρ.g. Sedangkan Pd-Ps adalah beda tekanan antara fluida setelah keluar pompa dengan sebelum masuk pompa, sedangkan adalah berat jenis fluida.

Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai head (H) cenderung menurun seiring bertambahnya nilai kapasitas (Q) dikarenakan adanya perubahan bukaan katup yang semakin besar. Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa nilai (Pd-Ps) berbanding terbalik dengan nilai kapasitas (Q), sesuai dengan rumus: W1 = (Pd-Ps)xQ. Sehingga semakin besar nilai Q menunjukkan bahwa semakin banyak fluida yang mengalir nilai (Pd-Ps)adalah semakin kecil, demikian juga sebaliknya.

4.4.2 Hubungan Pengaturan Katup dan Kapasitas Hubungan antara kapasitas (Q) dengan pengaturan katup dari 10

0 sampai 90

0 dapat

dilihat dari grafik 4.2 di bawah ini.Katup pada kondisi tertutup atau bukaan 0

0 otomatis

kapasitas juga nol, dan saat katup terbuka 200

maka air mulai mengalir sebesar 0.0006 m

3/dt.Dan saat bukaan katup ditambah dengan

kenaikan 100 maka kapasitas air juga

meningkat dengan kenaikan yang hampir sama. Namun saat bukaan katup terbuka 50

0

sampai 900 maka kapasitas air yang mengalir

hampir sama.

Gambar 4.2 Grafik hubungan kapasitas dengan bukaan katup (pompa tunggal)

4.4.3 Hubungan Effisiensi dan Kapasitas

Dari hasil perhitungan pada pengujian rangkaian pompa tunggal dengan pengaturan katup dari 10

0 sampai 90

0 diperoleh efisiensi

semakin meningkat mulai 0% sampai 19.12%. Hal ini dapat dilihat dari grafik 4.3 hubungan antara kapasitas dan efisiensi di bawah ini, dimana nilai efisiensi tertinggi adalah sebesar 19.16 % dengan kapasitas 0.0033 m

3/dt,

sedangkan effisiensi terendah setelah nol adalah 0.8 % pada kapasitas 0.0006 m

3/dt.

Sesuai teori, nilai efisiensi merupakan perbandingan antara daya air (W2) dan daya poros (W1) dengan rumus: η = (W2/W1)x100%, dimana W1 = Fxn/k dan W2 = (Pd-Ps)xQ. Dari rumus di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa pada W2 dipengaruhi nilai dari (Pd-Ps) dan kapasitas aliran (Q). Semakin besar nilai (Pd-Ps) dan

0

10

20

30

40

10: 20: 30: 40: 50: 60: 70: 80: 90:

Kap

asit

as (

Q)

x10

-4

Bukaan katup

0

5

10

15

20

0 0,001 0,002 0,003 0,004Head

(H

)

Kapasitas (Q)


22

kapasitasnya (Q), maka semakin besar pula nilai W2 dimana nilai ini akan mempengaruhi terhadap kenaikan efisiensi pompa tersebut.

Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi dengan kapasitas (pompa tunggal)

4.5 Pengolahan Data Pompa Seri Dari hasil pengujian pompa sentrifugal yang disusun secara seri, selanjutnya dihitung tekanan hisap (Ps), tekanan buang (Pd), debit (Q), head (H), daya poros (W1), daya air (W2) dan efisiensi pompa (η). Adapun proses perhitungan untuk mengetahui karakteristik pompa yang dirangkai secara seri adalah sbb: Perhitungan rangkaian pompa seri: Bukaan katup 10

0, n1= n2= 2800

Dimana:1Bar = 100000 N/m2;

1 kg/m2= 98066.5 N/m

2

a. Tekanan hisap (Ps) :

P1 = - 0.64 bar = - 2000 N/m2

P2 = - 0.8 bar = - 80000 N/m2

b. Tekanan buang (Pd) :

P1 = 0.02kg/cm2

= 1961.33 N/m2

P2 = 0.08 kg/cm2= 7845.32 N/m

2

c. Debit (Q) :

=

d. Head (H) :

Dimana: ρ air = 1000 kg/m3;

g = 9.81 m/dt

H1 = =

=

H2 = =

=

Htotal = H1 + H2 = 6.72 m + 8.95 m = 15.67 m e. Daya poros (W1) :

W1(P1)= Fn1/K= = 117.3 Watt

W1(P2)= Fn2/K= = 469.4 Watt

Wtotal = W1(P1) + W1(P2)

= 117.3 watt + 469.4 watt = 586.7 Watt

f. Daya air (W2) :

W2(P1) = (Pd₁ – Ps₁) . Q = (1961.33 – (- 64000)) .0.0033 m

3/dt

= 65961.33 N/m2 .0.0033 m

3/dt

= 217.6 Watt W2(P2) = (Pd2 – Ps2) . Q = (7845.32– (- 80000)) .0.0033 m

3/dt

= 87845.32 N/m2 .0.0033 m

3/dt

= 289.8 Watt W2total = W2(P1)+ W2(P2)

= 217.6 Watt + 289.8 Watt= 507.4 Watt

g. Efisiensi (η) :

Η =

= = 86.48%

Dan hasil perhitungan daripengujian pompa sentrifugal rangkaian secara seri secara keseluruhandapat dilihat dalam tabel 4.5 di bawah ini.

0

5

10

15

20

25

0 0,001 0,002 0,003 0,004Eff

isie

nsi

(η)

Kapasitas (Q)


23

Tabel 4.5 Hasil perhitungan pompa seri

4.5.1 Hubungan Head dan Kapasitas Untuk mengetahui karakteristik pompa

sentrifugal yang disusun secara seri, dari hasil pengujian dan perhitungan tersebut selanjutnya dibuat grafik hubungan antara head (H) dan kapasitas (Q) yang hasilnya bisa dilihat sesuai grafik 4.4 di bawah ini. Dari grafik hubungan antara head (H) dan kapasitas (Q) pada rangkaian pompa sentrifugal yang disusun secara seri dapat dilihat bahwa nilai head tertinggi adalah 54.91 m pada kapasitas 0 m

3/dt atau pada kondisi tidak ada aliran.

Sedangkan nilai head terendah adalah 16.97 m dengan kapasitas 0.0033 m

3/dt. Secara

teoritis bahwa head adalah tinggi energi angkat yang diperoleh dengan rumus: H = Pd-Ps/

(m), dimana = ρ.g. Sedangkan (Pd-Ps) adalah beda tekanan antara fluida setelah keluar pompa dengan sebelum masuk pompa, sedangkan adalah berat jenis fluida.

Gambar 4.4 Grafik hubungan head dengan kapasitas (pompa seri)

Sehingga head pompa sangat tergantung kepada tekan hisap (Ps) dan tekanan dorong (Pd) dari jenis pompa yang digunakan. Pompa yang dirangkai secara seri mempunyai tujuan untuk menaikkan nilai head pompa tersebut, yang bisa mencapai 2 kali lipat dari head pompa tunggal. Jika dibandingkan dengan nilai head pompa sentrifugal yang dirangkai secara tunggal dengan pompa yang dirangkai secara seri adalah (14.71m :54,91m), jadi nilai head pompa seri lebih tinggi bahkan lebih dari 2 kali lipat pompa tunggal.

Selain itu dari grafik di atas dapat dilihat bahwa nilai head (H) cenderung menurun seiring bertambahnya nilai kapasitas (Q) dikarenakan adanya perubahan bukaan katup yang semakin besar. Hal ini berkaitan dengan teori yang menyatakan bahwa nilai (Pd-Ps) berbanding terbalik dengan nilai kapasitas (Q), sesuai dengan rumus: W1 = (Pd-Ps)xQ. Sehingga semakin besar nilai kapasitasnya (Q)maka nilai (Pd-Ps) yang mempengaruhi head (H)adalah semakin kecil, demikian juga sebaliknya.

4.5.2 Hubungan Effisiensidan Kapasitas

Pada pengujian pompa sentrifugal yang dirangkai secara seri dengan pengaturan katup dari 10

0 sampai 90

0 diperoleh bahwa

efisiensi semakin meningkat mulai 0% sampai 45,37%.Selanjutnya dibuat grafik hubungan antara efisiensi dan kapasitas seperti yang terlihat di bawah ini.

0

20

40

60

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005Head

(H

)

Kapasitas (Q)


24

Gambar 4.5 Grafik hubungan efisiensi dengan kapasitas (pompa seri)

Nilai efisiensi tertinggi adalah sebesar

45,37% dengan kapasitas 0.004 m3/dt,


3/dt.

Pada pengaturan katup 200 sampai 50

0 terjadi

peningkatan nilai effisiensi dan kapasitas yang hampir sama, namun pada bukaan katup 50

0

sampai 800 nilai effisiensi naik tetapi

kapasitasnya tetap. Sesuai teori, nilai effisiensi merupakan perbandingan antara daya air (W2) dan daya poros (W1) dengan rumus: η = (W2/W1)x100%, dimanaW1 = Fxn/k dan W2 = (Pd-Ps)xQ. Dari rumus tersebut, dapat ditarik kesimpulan bahwa pada W2 dipengaruhi nilai dari (Pd-Ps) dan kapasitas aliran (Q). Semakin besar nilai (Pd-Ps) dan kapasitasnya (Q), maka semakin besar pula nilai W2 dimana nilai ini akan mempengaruhi terhadap kenaikan efisiensi pompa tersebut. 4.6Pengolahan Data Pompa Paralel

Hasil pengujian pompa sentrifugal yang disusun secara paralel, selanjutnya juga dihitung tekanan hisap (Ps), tekanan buang (Pd), debit (Q), head (H), daya poros (W1), daya air (W2) dan efisiensi pompa (η). Proses perhitungan pengolahan data pompa sentrifugal yang dirangkai secara paralel adalah sbb: Perhitungan rangkaian pompa paralel: Bukaan katup 10

0; n1=n2= 2800 rpm

Dimana: 1Bar = 100000 N/m2

; 1 kg/m

2= 98066.5 N/m

2

a. Tekanan hisap (Ps):

P1 = - 0.3Bar = - 30000 N/m2

P2 = - 0.6 Bar = - 60000 N/m2

b. Tekanan buang (Pd) : P1 = 0.74kg/m

2 = 72569.21 N/m

2

P2 = 0.22 kg/m2 = 21574.63 N/m

2

c. Debit (Q):

= 0.066

d. Head (H) :

Dimana: ρ air = 1000 kg/m3

g = 9.81 m/dt

H1 = =

= 10.45 m

H2 = =

= 8.31 m

Htotal = H1 + H2= 10.45 m + 8.31 m

= 18.76 m

e. Daya poros (W1):

W1(P1)= Fn1/K= = 4341.9 Watt

W1(P2)= Fn2/K= = 1290.8 Watt

Wtotal = W11(P1) + W1(P2) = 4341.9 watt + 1290.8 watt = 5832.7 Watt

f. Daya air (W2):

W2(P1) = (Pd₁ – Ps₁) . Q = (72569.21 – (- 30000)) . 0.0066 m

3/dt

= 102569.21 N/m2 .0.0066 m

3/dt

= 676.9 Watt W2(P2) = (Pd2 – Ps2) . Q = (21574.63 – (- 60000)) .0.0066 m

3/dt

= 226120 N/m2 .0.0066 m

3/dt

= 538.4 Watt W2total = W2(P1)+ W2(P2) = 676.9 Watt + 538.4 Watt = 1216.3 Watt

g. Efisiensi (η):

η = = =

20.85%

Untuk perhitungan data yang lain dari

hasil pengujian pompa sentrifugal yang dirangkai secara paralel prosesnya adalah sama dengan perhitungan di atas. Dan hasil perhitungan dari pengujian pompa sentrifugal

0

10

20

30

40

50

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005Eff

isie

nsi

(η)

Kapasitas (Q)


25

rangkaian paralel secara lengkap dapat dilihat dari tabel 4.6di bawah ini.

Tabel 4.6 Hasil perhitungan pompa paralel

Putaran (RPM)

Katup Ps [N/m

2] Pd [N/m

2] Q

W1

total

W2

total H total η

P1 P2 P1 P2 M3/dt Watt Watt m %

100 70000 10000 166713.05 158867.73 0 19479.8 0 25.02 0

200 52000 -8000 152003.08 144157.75 0.0006 17719.6 73.45 25.71 0.41

300 34000 -4000 137293.1 129447.78 0.0013 15959.4 30.76 24.13 1.92

2800

400

16000 -16000 122583.12 114737.8 0.0026 14199.2 567.01 24.46 3.99

500

-2000 -28000 91201.85 83356.52 0.0033 10444 674.96 22.82 6.46

600

-20000 -40000 86298.52 66685.22 0.0043 9153.1 947.67 22.18 10.35

700

-32000 -50000 68646.55 41187.93 0.0053 6571.5 1016.72 19.55 15.47

800

-36000 -56000 58839.9 29419.95 0.006 5280.6 1081.54 18.36 20.48

900

-38000 -58000 54917.24 25497.29 0.0066 4811.2 1164.33 17.96 24.20

4.6.1 Hubungan Head dan Kapasitas

Untuk mengetahui karakteristik pompa sentrifugal yang disusun secara paralel, dari hasil pengujian dan perhitungan tersebut selanjutnya dibuat grafik hubungan antara head (H) dan kapasitas (Q) yang hasilnya bisa dilihat sesuai grafik 4.6 di bawah ini.

Gambar 4.6 Grafik hubungan head dengan kapasitas (pompa paralel)

Dari grafik hubungan antarahead (H)dan kapasitas (Q) pada rangkaian pompa paralel dapat dilihat bahwa nilai head tertinggi yaitu, 25.71 m dengan kapasitas 0.0006 m

3/dt,

sedangkan nilai head terendah adalah 17.96 m dengan kapasitas 0.0066 m

3/dt. Secara

teoritisbahwa head adalah tinggi energi angkat yang diperoleh dengan rumus: H = Pd-Ps/ (m)

dimana = ρ.g. Sedangkan(Pd-Ps) adalah

beda tekanan antara fluida setelah keluar pompa dengan sebelum masuk pompa, sedangkan adalah berat jenis fluida. Nilai head dan kapasitas pada rangkaian pompa paralel masing-masing merupakan penjumlahan dari head (P1)+(P2) dan kapasitas (P1)+(P2).

Dari grafik tersebut dapat dilihat juga bahwa nilai head (H) cenderung menurun seiring dengan bertambahnya nilai kapasitas (Q) dikarenakan adanya perubahan bukaan katup yang semakin besar. Dengan variasi bukaan katup dari 10

0 sampai 90

0 maka terjadi

penambahan kapasitas yang hampir sama, sedangkan headnya menurun. Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa nilai (Pd-Ps) berbanding terbalik dengan nilai kapasitas (Q), sesuai dengan rumus: W1 = (Pd-Ps)xQ. Sehingga semakin besar nilai Q menunjukkan bahwa semakin banyak fluida yang mengalir makanilai (Pd-Ps) adalah semakin kecil, demikian juga sebaliknya.

4.6.2 Hubungan Effisiensi dan Kapasitas Pada pengujian pompa sentrifugal

yang dirangkai secara paralel dengan pengaturan katup dari 10

0 sampai 90

0

diperoleh bahwa efisiensi semakin meningkat mulai 0% sampai 24.20%. Selanjutnya dibuat grafik hubungan antara effisiensi dengan kapasitas seperti yang terlihat di bawah ini.

0

5

10

15

20

25

30

0 0,002 0,004 0,006 0,008

Head

(H

)

Kapasitas (Q)


26

Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi dengan kapasitas (pompa paralel)

Nilai efisiensi tertinggi adalah sebesar 24.20% dengan kapasitas 0.0066 m

3/dt,


3/dt.

Pada pengaturan katup 200 sampai 90

0 terjadi

peningkatan nilai effisiensi dan kapasitas yang hampir sama.Nilai effisiensi merupakan perbandingan antara daya air (W2) dan daya poros (W1) dengan rumus: η = (W2/W1) x 100%, dimana W1 = Fxn/k dan W2 = (Pd-Ps)xQ. Dari rumus tersebut, dapat ditarik kesimpulan bahwa pada W2 dipengaruhi nilai dari (Pd-Ps) dan kapasitas aliran (Q). Semakin besar nilai (Pd-Ps) dan kapasitasnya (Q), maka semakin besar pula nilai W2 dimana nilai ini akan mempengaruhi terhadap kenaikan efisiensi pompa tersebut.

4.7 Hubungan Head dan Kapasitas pada

Pompa TunggalSeri dan Paralel Dari keseluruhan hasil perhitungan head

dan kapasitas pompa sentrifugal tersebut, maka selanjutnya dibuat grafik gabungan antara head (H) dan kapasitas (Q) dari rangkaian pompa tunggal, seri dan paralel agar hubungan tersebut lebih jelas, yang hasilnya dapat dilihat pada grafik dibawah ini.

Gambar 4.8 Grafik hubungan head dan kapasitas rangkaian pompa tunggal, seri

dan paralel dengan karakteristik yang sama

Dari gambar di atasdapat dilihat karakteristik hubungan head dan kapasitas dari pompa tunggal, seri dan paralel. Pada pompa tunggal garis hubungan head dan kapasitas adalah yang paling rendah, sedangkan pada pompa seri mempunyai nilai head paling tinggi namun kapasitasnya sedang.Adapun pada pompa paralel mempunyai nilai head yang sedang dan nilai kapasitasnya paling tinggi.

Hasil dari gambar grafik tersebut adalah sesuai dengan teori yang menyatakan bahwapada pompa yang mempunyai karakteristik sama jika disusun secara seri maka akan menghasilkan nilai head yang lebih tinggi bisa 2 kali lipat dari head pompa tunggal. Sedangkan jika disusun secara paralel akan menghasilkan nilai kapasitas yang lebih besar bisa sampai 2 kali lipat dari kapasitas pompa tunggal.

PENUTUP 5.1Kesimpulan

Dari hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan terhadap pompa sentrifugal yang meliputi rangkaian pompa tunggal, seri dan paralel maka di dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Pada rangkaian pompa tunggal memiliki head tertinggi 14.71m, kapasitas tertinggi 0.0033 m

3/dt dan effisiensi tertingginya

19,12 %, hal ini sesuai dengan spesifikasi dari pompa sentrifugal tersebut.

2. Sedangkan pada rangkaian pompa seri memiliki head tertinggi 54.88 m yang merupakan nilai head paling tinggi di banding rangkaian yang lain. Nilai kapasitas tertingginya 0.0033 m

3/dt dan

effisiensi tertingginya adalah 45.37 %. 3. Pada rangkaian pompa paralel memiliki

head tertinggi 25.02 m, kapasitas tertinggi 0.053 m

3/dt yang merupakan nilai

kapasitas paling tinggi disbanding rangkaian yang lain, sedangkan nilai effisiensi tertingginya adalah 24.20 %.

0

5

10

15

20

25

30

0 0,002 0,004 0,006 0,008

Eff

isie

nsi

(η

)

Kapasitas (Q)

0

10

20

30

40

50

60

0 0,005 0,01

Head

(H

)

Kapasitas (Q)

Pompa Tunggal

Pompa Seri

Pompa Paralel


27

5.2Saran Untuk mendapatkan hasil pengujian

dan data yang lebih akurat sesuai dengan yang diharapkan, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan: 1. Sebaiknya menggunakan alat ukur seperti

pressure gauge, flow meter yang sesuai dengan spesifikasi pompa dengan ketelitian yang lebih tinggi.

2. Sirkuit pipa untuk membuat rangkaian pompa tunggal, seri dan paralel disesuaikan dengan spesifikasi pompa

DAFTAR PUSTAKA 1. Frank M. White, “Mekanika Fluida”,edisi

kedua jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1991.

2. Frank M. White, “Mekanika Fluida”,edisi kedua jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1994.

3. Fritz Dietzel, “Turbin, Pompa dan Kompresor”, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1993.

4. Hick Edwards, “Teknologi Pemakaian Pompa”, Cetakan Pertama, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1996.

5. Sularso, “Pompa dan Kompresor Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan”, Penerbit PT Pradnya Pramita, Jakarta, 2006.

analisis karakteristik pompa sentrifugal tipe ns basic

Documents