KAJIAN BENTUK SUDU IMPELLER DAN TUTUP IMPELLER TERHADAP PERFORMA TEKANAN DAN DEBIT ALIRAN PADA RANGKAIAN POMPA TUNGGAL SANYO Joko Yunianto Prihatin(1), Karminto(2) , Heri Kustanto(3) (1,2,3)
Teknik Mesin, Akademi Teknologi Warga Surakarta
Abstract The pressure of fluid displaced, the ability of the pump will become lighter power given is aiso very influential, the greater the power supplied to the pump. The ability of the pump to move the fluid will also increase shown in high flog rate. Seeing the value of the performance optimization has a major influence on its function help human performance, then from the Academics Team ATW faculty, laborat and in laboratory fluid ATW students learn these studies in the research. The study prioritized on the model of impeller and closed impeller on a single pump circuit. Based on going research in order to achieve perfection efficient pump performance is obtained the highest debit worth 16 liter/min and 335,89 cm 3/s obtained on the second composition (impeller cross and convex cap), while the lowest debit worth 13,8 liter/min and 331,98 cm 3/s obtained on the third composition (impeller straight and flat cap). The highest value of the suction pressure is -14,3cmhg on the second composition ( impeller cross and closed convex) and the lowest suction pressure hg worth – 13,7 cmhg obtained on the third composition (impeller straight and flat cap). Keywords: Impeller, closed impeller, the pump
ABSTRAK Kemampuan pompa sentrifugal ditentukan oleh besaran-besaran seperti tinggi tekanan fluida, semakin tinggi tekanan fluida yang dipindahkan maka kemampuan pompa akan semakin ringan daya yang diberikan juga sangat berpengaruh, semakin besar daya yang diberikan ke dalam pompa, kemampuan pompa untuk memindahkan cairan juga akan semakin besar yang ditunjukkan dalam debit aliran yang tinggi. Melihat nilai optimasi performa tersebut memiliki pengaruh besar terhadap funginya membantu kinerja manusia, maka dari Tim Akademisi ATW dosen, laborat dan mahasiswa ATW di laboratorium fluida mempelajari kajian tersebut dalam penelitian. Penelitian tersebut diprioritaskan pada model impeller dan model tutup impeller pada rangkaian pompa tunggal. Berdasarkan penelitian berkelanjutan guna mencapai kesempurnaan efisien performa pompa sanyo tersebut diperoleh Debit paling besar senilai 16liter/menit dan 335,89cm³/s diperoleh pada komposisi ke dua (Impeller silang dan tutup cembung), sedangkan debit paling rendah senilai 13,8liter/menit dan 331,98cm³/s diperoleh pada komposisi ke tiga (Impeller Lurus dan tutup datar). Nilai tekanan hisap paling tinggi adalah -14,3cmhg pada komposisi ke dua (Impeller silang dan tutup cembung ) dan tekanan hisap paling rendah senilai -13,7cm hg diperoleh pada komposisi ke tiga (Impeller Lurus dan tutup datar). Kata kunci : Impeller, tutup impeller, pompa
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perencanaan sistem distribusi air didasarkan pada 2 (dua) faktor utama yaitu kebutuhan air dan tekanan (Brebbia & Ferrante, 1983 dalam Triatmojo 1996: 58). Pompa adalah suatu mesin fluida yang berfungsi memindahkan fluida dari tempat/tekanan yang rendah ke tempat/tekanan yang lebih tinggi. Pada prinsipnya, pompa mengubah energi mekanis menjadi energi fluida. Perubahan tersebut dapat terjadi karena pompa memberikan kondisi beda tekanan pada sisi isap dan sisi tekan terhadap tekanan udara luarnya.
Kemampuan pompa sentrifugal ditentukan oleh tinggi tekanan fluida. Dimana semakin tinggi, maka kemampuan pompa akan semakin berkurang. Daya yang diberikan juga sangat berpengaruh, semakin besar daya yang diberikan ke dalam pompa, kemampuan pompa untuk memindahkan cairan akan semakin besar. Melihat performa tersebut memiliki pengaruh besar terhadap funginya membantu kinerja manusia, maka dari Tim Akademisi ATW, mahasiswa ATW di laboratorium fluida berperan aktif dilakukan penelitian berkelanjutan guna mencapai kesempurnaan efisien performa pompa tersebut. Berdasar permasalahan tersebut, maka tujuan yang diharapkan tercapai dalam penelitian ini diantaranya : 1. Untuk mengetahui debit paling besar dan paling rendah yang dihasilkan pompa dengan pengaruh impeller dan tutup rumah pompa yang berbeda. 2. Untuk mengetahui nilai tekanan paling tinggi dan paling rendah yang dihasilkan pompa dengan pengaruh impeller dan tutup rumah pompa yang berbeda.. Manfaat yang diperoleh dari hasil penelitian ini adalah ditemukannya setting yang optimal pada penggunaan bentuk sudu impeller dan bentuk tutup impeller pada pompa sanyo yang dirangkai tunggal terhadap nilai performa kuat tekan dan debit aliran. Sehingga mampu dipakai sebagai acuan terhadap efisien waktu dan biaya oleh semua masyarakat pengguna pompa sanyo dalam kehidupan sehari-hari menuju kesejahteraan masyarakat. II. ALAT DAN BAHAN PENELITIAN DAN PENGUJIAN Peralatan yang digunakan dalam penelitian dan pengujian sistem perpipaan fluida cair ini antara lain meliputi : 1. Komponen Utama Pompa sanyo lengkap, foot valve, pipa hisap,tekan pvc ¾ , air tawar ATW, kran, ember
Gambar 3 Komponen Utama pompa sanyo, impeller sudu lurus, impeller sudu zig zag, tutup impeller cembung dan tutup impeller datar
2. Komponen Pendukung Kunci inggris, kunci ring-pas 10mm, obeng plus dan minus, lem, selotip, rafia
Gambar 4 Obeng +, - tang dan kunci pas 10mm 3. Alat ukur Manometer hisap, manometer tekan, flowmeter, stop watch, hand tachometer.
Gambar 5 alat ukur Stop watch diamond, manometer hisap dan flow meter
III. METODE PENELITIAN 3.1. Objek dan lokasi Penelitian dan Pengujian Obyek penelitian ini berupa pompa sanyo di rangkai pada sistem pompa tunggal. Dan pengerjaan pengujian dilakukan di laboratorium fluida Akademi Teknologi Warga Surakarta dengan penggunaan alat ukur dan alat pendukung yang berada di tempat. 3.2. Identifikasi Variabel Penelitian dan Pengujian Variabel Terikat (Dependent Variable) yaitu variabel yang yang diteliti adalah tekanan hisap dan debit aliran. Variabel Bebas (Independent Variable) model impeller dan model tutup impeller pada pompa sanyo tersebut. Langkah percobaan dilakukan dengan sebagai berikut: 1. Membuat rangkaian pompa yang sederhana agar laju air tidak terlalu banyak mengalami hambatan, rangkaian dilengkapi dengan alat-alat ukur yang diperlukan untuk mengukur tekanan dan debit air seperti pada gambar.
Keterangan: 1. Pompa sanyo 2. Flow meter. 3. Pipa tekan pompa ¾”. . 4. Pipa hisap pompa ¾”. 5. Manometer hisap. 6. Kran 7. Sambungan pipa letter “L” ¾”. 8. Bak penampung 9. Toos end . Air Gambar 6. Rangkaian pompa10. tunggal 2. Percobaan pertama menggunakan impeller sudu silang kanan kiri dan penggunaan tutup datar untuk pengambilan data, dan diganti dengan tutup cembung untuk pengambilan data yang diperlukan, pengambilan data dilakukan jika pompa telah stabil laju aliranya. 3. Percobaan kedua pompa dibongkar untuk mengganti impeller sudu silang kanan kiri dengan impeller sudu lurus kanan kiri dan tutup cembung diganti dengan tutup datar untuk pengambilan data yang diperlukan, dan tutup datar diganti dengan tutup cembung untuk pengambilan data yang diperlukan, pengambilan data dilakukan jika pompa telah stabil laju
aliranya, perlu menunggu lima hingga lima belas menit untuk mendapatkan kerja pompa yang stabil. IV. PEMBAHASAN 4.1. Pengumpulan Data Hasil Pengujian Dalam pengumpulan data primer dan sekunder dilakukan dengan beberapa cara diantaranya Data Primer Observasi , Data Primer Eksperimen, Data sekunder :Kajian Pustaka dan Data Sekunder Interview pada aplikasi pengujian pompa sanyo tersebut. No
1 2 3 4
Tabel 1. Tekanan Hisap Pompa Hasil Pengujian Komposisi Tekanan hisap (cmhg) Variasi Variasi Tutup 1 menit 1 menit 1 menit 1 menit 1 menit Impeller Pompa pertama kedua ketiga ke kelima empat silang Datar -14 -14 -14,5 -14 -14,5 silang Cembung -14,5 -14,5 -14 -14 -14,5 Lurus Datar -14 -13,5 -13 -14 -14 Lurus Cembung -14 -14 -14 -14 -14
N o
Komposisi Variasi Variasi Tutup Impeller Pompa
1 2 3 4
silang silang Lurus Lurus
Datar Cembung Datar Cembung
Tabel 2. Debit Aliran Pompa Hasil Pengujian Debit Aliran (liter/menit) 1 menit 1 menit 1 menit 1 menit 1 menit pertama kedua ketiga ke empat kelima 15 16 16 14
15 16 13 12
16 16 12 15
16 16 14 15
16 16 14 16
RataRata 15,6 16 13,8 14,4
Selanjutnya dari data tabel dirubah dalam bentuk grafik seperti dibawah ini
Gambar .7 Grafik Hasil pengujian tekanan hisap (cmHg) dan debit aliran (m3/mnt)
RataRata -14,2 -14,3 -13,7 -14
Rpm Putaran motor listrik 2829 2835 2802 2828
4.2. Analisa Data Hasil Pengujian Data yang akan digunakan dalam analisa statistik adalah data hasil uji tekanan hisap dan debit aliran yang dilakukan dari ke 4 variasi selama 5 kali dan direrata. Untuk membuktikan hasil percobaan, maka peneliti menggunakan analisis grafik. Selanjutnya dari analisa tersebut dikembangkan dengan perhitungan menggunakan korelasi perhitungan. Dan selanjutnya dilakukan pengambil keputusan berdasar nilai yang optimal. Berdasarkan persamaan hukum pascal.,
𝐹
𝑚 .𝑔
𝑃 = 𝐴 = 𝜋.𝑟 2 = 𝐿𝑢𝑎𝑠
𝐺𝑎𝑦𝑎 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔
, menunjukkan
bahwa komposisi ke 2 menghasilkan nilai tekanan hisap terbesar 14,3cm hg. Hal tersebut dikarenakan pada komposisi tersebut pada kondisi tutup impeller cembung atau luas penampangnya lebih besar, juga pada kondisi sudu impeller silang yang mempunyai luas penampang antar sudu yang lebih besar pula. Berdasarkan analisa perhitungan persamaan konstinuitas untuk analisa debit aliran optimal diantaranya adalah sebagai berikut : Debit air dengan memakai impeller silang dengan tutup datar Diketahui= Rpm = 2829 D poros = 0,8 cm D pipa = 1,9 cm Q = A.V 𝜋 3,14 = ( 4 d²) . (𝜋.Dporos.rpm) = ( 4 1,9²) . (3,14 . 0,8 . 2829) = 2,83 . 7106,446 = 20111,24cm³/menit = 335,18cm³/s Debit air dengan memakai impeller silang dengan tutup cembung Diketahui= Rpm = 2835 D poros = 0,8 cm D pipa = 1,9 cm Q = A.V 𝜋 3,14 = ( 4 d²) . (𝜋.Dporos.rpm) = ( 4 1,9²) . (3,14 . 0,8 . 2835) = 2,83 . 7121,52 = 20153,9cm³/menit = 335,89cm³/s Debit air dengan memakai impeller lurus dengan tutup datar Diketahui= Rpm = 2829 D poros = 0,8 cm D pipa = 1,9 cm Q = A.V 𝜋 3,14 = ( d²) . (𝜋.Dporos.rpm) =( 1,9²) . (3,14 . 0,8 . 2829) 4 4 = 2,83 . 7038,6 = 19919,2cm³/menit = 331,98cm³/s Debit air dengan memakai impeller lurus dengan tutup cembung Diketahui= Rpm = 2828 D poros = 0,8 cm D pipa = 1,9 cm Q = A.V 𝜋 3,14 = ( d²) . (𝜋.Dporos.rpm) =( 1,9²) . (3,14 . 0,8 . 2828) 4 4 = 2,83 . 7103,93 = 20104,12cm³/menit = 335,06cm³/s
Grafik Rekapan debit air hasil perhitungan setelah dibandingkan dengan hasil pengujian diperoleh nilai optimum yang sama, pada komposisi ke 2 dijelaskan sebagai berikut : 337 336
Debit cm³/s
335 334 333 332 331 330 impeller silang dengan tutup datar
impeller silang dengan tutup cembung
impeller lurus dengan tutup datar
impeller lurus dengan tutup cembung
Gambar 8. Grafik penghitungan debit V. KESIMPULAN Berdasarkan pada kajian rangkaian pompa tunggal sanyo ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Debit paling besar senilai 16liter/menit dan 335,89cm³/s diperoleh pada komposisi ke dua (Impeller silang dan tutup cembung), sedangkan debit paling rendah senilai 13,8liter/menit dan 331,98cm³/s diperoleh pada komposisi ke tiga (Impeller Lurus dan tutup datar). 2. Nilai tekanan hisap paling tinggi adalah -14,3cmhg pada komposisi ke dua (Impeller silang dan tutup cembung ) dan tekanan hisap paling rendah senilai -13,7cm hg diperoleh pada komposisi ke tiga (Impeller Lurus dan tutup datar). Saran Berdasar pengujian dalam penelitian tersebut masih terbatas pada 2 variasi faktor bebas tersebut, sehingga masih sangat dimungkinkan penerapan faktor lainnya, seperti diameter pipa, jenis air yang dipakai, jumlah sambungan, rpm motor.
DAFTAR PUSTAKA [1] Abdurarachim. Halim, Pasek, Darmawan Ari, dan Sulaiman, TA. 2002. Audit Energi, Modul 2, Energi Conservation Efficiency And Cost Saving Course, Bandung : PT. Fiqry Jaya Mandiri [2] Arismunandar, Wiranto. 1991.Peyegaran Udara. Jakarta: Pradnya Paramita. [3] Church, Austin H., 1986, Pompa dan Blower Sentrifugal, Erlangga, Jakarta
[4] Kodoatie, Robert. 2002. Hidrolika Terapan, Aliran Pada Saluran Terbuka dan Pipa. Yogyakarta : Andi Offset. [5] Munson, Donald F. Young, Theodore H.Okishi, 2003, Mekanika Fluida, Erlangga, Jakarta [6] Nugroho, Anggun, 2006, Analisa Distribusi Tekanan Fluida Cair yang Melalui Elbow 90o dengan Variasi Jari-jari Kelengkungan dan Kapasitas Aliran Fluida, Tugas Akhir Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang, Semarang [7] Sutrisno, 2005. Pengaruh Perubahan Penampang Terhadap Kehilangan Energi Pada Pipa Jenis Polivinil Chlorida (PVC). Skripsi, Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang [8] Wayan Nata Septiadi, 2008, Studi Eksperimental Orifice Flow meter, dengan variasi tebal dan posisi pengukuran beda tekanan aliran melintasi orifice plate, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM, Vol.2, No 1,Universitas Udayana, Bali [9] White, Frank. M., 1986, Mekanika Fluida Jilid I, Erlangga, Jakarta [10] Yanuar, Sukamto. Joko, 2007, Koefisien Gesek Pipa Kasar dengan Biopolimer Guar Gum, Jurnal Teknologi Edisi No.02, Tahun XXI, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Jakarta
