ANALISA POMPA SENTRIFUGAL KAPASITAS 417 LITER/MENIT, HEAD 28,5 METER UNTUK MENGISI RESERVOAR II POLITEKNIK NEGERI MEDAN
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaiakan Program Pendidikan Diploma III
Program Studi Teknik Konversi Energi
Oleh DINA HARTATI SINAGA 1005052099
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia yang diberikan-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, mulai dari awal penyusunan hingga selesai. Laporan yang berjudul Analisa Pompa Sentrifugal Kapasitas 417 Liter/Menit, Head 28,5 Meter Untuk Mengisi Reservoar II Politeknik Negeri Medan ini, dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir Semester VI pendidikan program Diploma III, Program Studi Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, penulis telah banyak menerima bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, baik berupa materi, spiritual, informasi maupun dari segi administrasi, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, S.T, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Ir.Gidion Sembiring, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Bapak Ir.Isman Harianda, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Medan; 4. Bapak Ir.Isman Harianda, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan tenaga dalam memberikan saran dan arahan kepada penulis; 5. Seluruh staf pengajar Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan; 6. Bapak Ir.Abdul Razak, M.T., selaku wali kelas Teknik Konversi Energi EN-6C; 7. Teristimewa kepada orangtua penulis, Bapak S.Sinaga dan Ibu N.Sidebang serta seluruh kakak dan adik saya, Dewi, Dwi, Desi, Dona, dan Dinda
vi
yang telah banyak memberikan doa dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini tepat waktunya; 8. Yang selalu memberi dukungan kasih sayang dan semangat Mona Girsang; 9. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2010 khususnya EN-6C, Program Studi Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan; 10. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini baik dari segi pembuatannya maupun dari segi penyajiannya. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih, semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat bagi kita semua khususnya untuk mahasiswa Program Studi Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan.
Medan ,
Agustus 2013
Hormat Penulis,
DINA HARTATI SINAGA NIM. 1005052061
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ..................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN ........................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iv KATA PENGANTAR ..................................................................................... v DAFTAR ISI ................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR....................................................................................... x DAFTAR TABEL ........................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiii INTI SARI ....................................................................................................... xiv ABSTRACT .................................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1 A. Latar Belakang ................................................................................ 1 B. Topik Bahasan ................................................................................. 2 C. Tujuan Penulisan Laporan Tugas Akhir ........................................... 2 D. Manfaat penulisan ........................................................................... 2 E. Metode Pengumpulan data............................................................... 3
BAB II DASAR TEORI .................................................................................. 4 A. Pengertian Pompa ............................................................................ 4 B. Jenis- Jenis Pompa.. ......................................................................... 5 1. Pompa Perpindahan Positip (Positive Displacement Pump) .. 5 a. Pompa Gerakan Bolak-balik (Reciprocating pump). . 5 1) Pompa Torak (Piston). .................................. 5 b. Pompa Putar (Rotary Pump). .................................... 6 1) Pompa Roda Gigi Luar.................................. 7 2) Pompa Roda Gigi Dalam............................... 7
viii
3) Pompa Cuping (Lobe Pump). ........................ 8 4) Pompa Sekrup (Screw Pump). ....................... 8 5) Pompa Baling Geser (Vane Pump) ................ 9 2. Pompa Perpindahan Non Positif (Non Positive Displacement Pump) ............................................................ 9 1) Pompa Sentrifugal. ................................................... 9 2) Pompa Pengaruh khusus. .......................................... 9 C. Pompa Sentrifugal ........................................................................... 10 D. Bagian – Bagian Pompa Sentrifugal................................................. 11 E. Klasifikasi Pompa Sentrifugal.......................................................... 13 1. Menurut jenis aliran dalam impeller ..................................... 13 2. Menurut jenis impeler .......................................................... 14 3. Menurut bentuk rumah.. ....................................................... 15 4. Menurut jumlah tingkat ........................................................ 15 5. Menurut letak poros ............................................................. 16 6. Menurut jumlah suction (sisi isap)........................................ 16 7. Menurut Jumlah / Susunan Impeler dan Tingkat................... 17 8. Menurut Kapasitas ............................................................... 17 F. Pola Aliran dalam Pipa.. .................................................................. 17 G. Head Total Pompa ........................................................................... 19 H. Net Positive Suction Head Available (NPSHa).. .............................. 21 I. Net Positive Suction Head Required (NPSHr).................................. 22 J. Kavitasi.. ......................................................................................... 23 K. Beberapa Metode Pencegahan Kavitasi............................................ 24 L. Sistem Proteksi Pompa Sentrifugal .................................................. 25 M. Operasi Seri Paralel dengan Karakteristik Pompa Sama ................... 26 1. Susunan Seri.. ...................................................................... 26 2. Susunan Paralel .................................................................... 26
BAB III ANALISA SPESIFIKASI POMPA.................................................. 27 A. Data Pompa yang Digunakan.. ......................................................... 27
ix
B. Kapasitas Pompa.. ........................................................................... 28 C. Head ................................................................................................ 28 1. Head statis (ha) .................................................................... 28 2. Perbedaan Head Tekan ........................................................ 29 3. Kerugian Head pada Pipa Isap.............................................. 29 4. Kerugian head pada pipa tekan (hld) .................................... 33 5. Kerugian head akibat kecepatan aliran fluida pada pompa .... 36 D. Putaran Spesifik Pompa ................................................................... 37 E. EFfisiensi Pompa............................................................................. 38 F. Daya Pompa .................................................................................... 39 G. Daya Nominal Penggerak Mula ....................................................... 39 H. NPSH (Net Positive Suction Head) yang tersedia ............................ 40 I. NPSH (Net Positive Suction Head) yang diperlukan ........................ 40 J. Keperluan Air di Gedung Tata Niaga Politeknik Negeri Medan ....... 41
BAB IV PENUTUP ......................................................................................... 43 A. Kesimpulan ..................................................................................... 43 B. Saran ............................................................................................... 43
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Jenis Pompa .................................................................... 5 Gambar 2.2 Pompa kerja tunggal & torak kerja ganda....................................... 6 Gambar 2.3 Pompa torak silinder tunggal & silinder ganda ............................... 6 Gambar 2.4 Pompa roda gigi luar...................................................................... 7 Gambar 2.5 Roda gigi dalam ............................................................................. 7 Gambar 2.6 Lobe pump .................................................................................... 8 Gambar 2.7 Three-screw pump ......................................................................... 8 Gambar 2.8 Vane pump .................................................................................... 9 Gambar 2.9 Bagian Pompa................................................................................ 11 Gambar 2.10 Pompa sentrifugal aliran radial..................................................... 13 Gambar 2.11 Pompa sentrifugal aliran campur .................................................. 13 Gambar 2.12 Pompa aliran aksial ...................................................................... 14 Gambar 2.13 Jenis Impeler................................................................................ 14 Gambar 2.14 Rumah Volut ............................................................................... 15 Gambar 2.15 Pompa Diffuser............................................................................ 15 Gambar 2.16 Pompa Bertingkat Banyak............................................................ 16 Gambar 2.17 Poros vertikal & Poros horizontal ................................................ 16 Gambar 2.18 Aliran dalam Pipa ........................................................................ 18
xi
Gambar 2.19 Instalasi pompa dengan posisi pompa di atas permukaan cairan Isap ....................................................................................................... 21 Gambar 2.20 Instalasi pompa dengan posisi pompa di bawah permukaan cairan isap ............................................................................................. 21 Gambar 2.21 Susunan Pompa Seri .................................................................... 26 Gambar 2.22 Susunan Pompa Paralel ................................................................ 26 Gambar 3. 1 Grafik Efisiensi Pompa ................................................................. 38
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Harga koefisien tahanan pipa pada berbagai macam fitting ................ 20
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 01. Tabel Ukuran Standart Pipa Lampiran 02. Tabel 2.1 Sifat-sifat air Lampiran 03. Dimensi Pipa Baja Lampiran 04. Diagram Moody Lampiran 05. Tabel Koefisien untuk Piting – Piting Pipa Lampiran 06. Tabel Konversi Satuan Lampiran 07. Koefisien Kerugian Gesek Pada Kelengkapan Pipa
xiv
INTISARI
Pompa mempunyai kegunaan yang sangat luas, pengaruh yang diberikan pompa sangat besar bagi kehidupan dapat menghemat pekerjaan memindahkan fluida dari segi waktu, biaya, dan risiko. Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk memindahkan fluida dari tempat yang bertekanan rendah ke tempat yang bertekanan tinggi dengan prinsip kerja mengubah energi mekanik menjadi energi fluida (tekanan dan kecepatan). Kenaikan tekanan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan pengaliran. Hambatan-hambatan pengaliran ini berupa perbedaan tekanan, ketinggian atau hambatan gesek. Bagian utama yang sangat berpengaruh dalam kerja sebuah pompa adalah impeler dan rumah pompa yang dilengkapi dengan saluran isap dan saluran tekan. Unjuk kerja dari pompa dipengaruhi oleh kapasitas, head dan kecepatan yang semuanya mencakup dalam kecepatan spesifik pompa. pompa sering mengalami peristiwa yang kavitasi yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran dan perbedaan penampang yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan sampai turun di bawah tekanan uap jenuhnya. Pompa yang dibahas adalah pompa sentrifugal. Untuk dapat bekerja, pompa memerlukan penggerak mula, di sini digunakan motor induksi dengan daya operasional sebesar 2,64 kw. Head total yang dilayani pompa sebesar 21 m dengan kecepatan spesifik 1009 rpm dan dapat diketahui jenis impeler yang digunakan adalah radial, efisiensi pompa sebesar 61%. Instalasi bebas dari gangguan kavitasi karena NPSH yang tersedia lebih besar dari NPSH yang diperlukan.
Kata kunci : Pompa sentrifugal, head, kapasitas dan efisiensi
xv
ABSTRACT
Pump has a very wide usefulness, given the influence of very large pump for the job can save lives moving fluid in terms of time, cost, and risk. Pump is a device used to remove fluid from a low pressure to a high pressure with the principle of converting mechanical energy into fluid energy (pressure and velocity). The increase in the fluid pressure is used to overcome barriers drainage. Barriers in the form of differential pressure jetting, altitude or frictional resistance. The main part is very influential in the work of a pump impeller and pump housing is equipped with a suction channel and channel press. Performance of the pump is influenced by capacity, head and speed which are all included in the specific speed pump. pump cavitation often have events that are influenced by the flow velocity and cross-sectional differences that led to a decrease in pressure to drop below the saturated vapor pressure. Pumps are centrifugal pumps discussed. To be working,
the pump requires prime movers, here used with induction motors operating power of 2,64 kw. Total head the pump is serviced by 21 m with a specific speed of 1009 rpm and it can be seen that the type used is radial impellers, pump efficiency by 61%. Free installation of disruption due to cavitation NPSH available is greater than the required NPSH.
Keywords: centrifugal pump, head, capacity and efficiency
xvi
