PENGARUH DIAMETER PIPA, LETAK KATUP, VOLUME PRESSURE TANK DAN SUDUT IN-LET FILTER TERHADAP DEBIT AIR POMPA AIR ABSTRACT

POLITEKNOSAINS VOL. XI NO. 2

September 2012

PENGARUH DIAMETER PIPA, LETAK KATUP, VOLUME PRESSURE TANK DAN SUDUT IN-LET FILTER TERHADAP DEBIT AIR POMPA AIR Heri Kustanto 1), Arif Setyo Nugroho 2) Teknik Mesin, Akademi Teknologi Warga Surakarta.

ABSTRACT One of the problems that often occur on the user's water pump when the water pump installation is complete turns water discharge does not flow as expected, if not immediately tackle this problem it will cause waste of electricity bill costs. Taguchi experimental design method has several advantages, namely more efficient because it allows to carry out research involving many factors and number, allows obtaining a process that produces consistent and robust to uncontrollable factors (disturbance factors) and make conclusions about the response to a combination of factors and the composition and level of control factors that produce optimum response. The experimental results demonstrate the Taguchi method, the optimal conditions achieved A3B1C3D2 parameter settings, ie to maximize the flow of water takes a combination of factor levels 1 inch diameter pipe, valves lie -1 meter basis, the volume of 2 liters and a pressure tank in the corner-let filter 45 degrees . The results of the comparison between the conditions of use in general and optimal conditions shows that the value of water discharge (liters / min) at the optimal conditions were able to raise 7.79% (up 3.66 liters / min). Key words: water pump, water flow, Taguchi I. PENDAHULUAN Masyarakat pada umumnya disadari maupun tidak disadari mereka akan selalu berhubungan dengan fluida baik fluida padat fluida cair maupun fluida gas, untuk fluida cair ini sering

Pengaruh Diameter Pipa…

dijumpai contohnya air. Air perlu adanya perlakuan khusus pada saat proses pemindahan maupun untuk mendapatkan fluida cair ini, salah satu cara untuk memindahkan air ini adalah dengan menggunakan pompa air.

20


Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan fluida cair dari suatu tempat ketempat lain dengan cara memberikan perbedaan tekanan. Menurut Andrea (2010), pompa sentrifugal diperkenalkan oleh Denis Papin tahun 1689 di Eropa dan dikembangkan di Amerika Serikat pada awal tahun 1800-an. Sistim pemompaan bertanggung jawab terhadap hampir 20% kebutuhan energi listrik dunia dan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 2550% (US DOE, 2004). Pompa memiliki dua kegunaan utama yaitu memindahkan cairan dari satu tempat ketempat lainnya (misalnya air dari bawah tanah ke tangki penyimpanan air), mensirkulasikan cairan sekitar sistim (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati mesin-mesin dan peralatan). Banyak masyarakat yang kecewa atau mengeluh setelah membeli pompa merk tertentu dan mempunyai spesifikasi tertentu, setelah instalasi pompa air terpasang dan betul–betul rapat dalam pemipaan, lalu rumah pompa air diisi air, motor listrik pada pompa air dihidupkan dan ditunggu beberapa menit ternyata pompa air tidak mau menaikkan air yang berada didalam sumur tersebut, akhirnya pompa air tersebut terpaksa dimasukan kedalam sumur sedalam 1 meter dan air baru dapat diangkat tapi debit air kecil sekali. Pada penelitian ini mencari seberapa besar pengaruh Diameter pipa air, Letak katup dasar, Volume pressure tank, Sudut in-let filter


September 2012

terhadap Debit air pompa air. Hal ini diharapkan masyarakat pemakai pompa air sumur dangkal dapat memilih peralatan instalasi pompa air yang tepat sehingga tidak kecewa lagi saat proses pemasangan instalasi pompa air.

II. BAHAN DAN METODE A. BAHAN DAN PERALATAN Dalam penelitian ini bahan dan peralatan yang digunakan antara lain : a. Pompa air sumur dangkal h. Pressure tank b. Pipa pralon PVC i. Flow Meter c. Katup dasar (tungsten klep) j. Stop watch d. Katup air biasa k. Roll Meter (meteran) e. Shok drat l. Stavolt f. Filter air m. Lem pralon g. Bak penampung air n. Air

B. KAJIAN PUSTAKA 1. Pompa Sebuah pompa merupakan pesawat angkut yang bertujuan antara lain memindahkan zat cair, zat cair hanya mengalir bila terdapat perbedaan tekanan tertentu, jadi pompa itulah yang harus membangkitkan perbedaan tekanan tersebut. Sesuai dengan prinsip kerjanya, pompa dibedakan dalam kelompok utama sebagai berikut (1) pompa desak; (2) pompa sentrifugal

21


(pusingan); (3) pompa sekrup (ulir); (4) pompa aliran pusar; (5) berbagai macam pompa yang lain (Nouwen 1994, h.3). Pompa sentrifugal disebut demikian karena head yang ditambahkan oleh impeler kepada fluida sebagian besar merupakan efek sentrifugal. Pompa sentrifugal umumnya mempunyai head tinggi tapi kapasitasnya rendah (Wright 1993, h.582). 2. Debit aliran (Q) Q =V/T Q = v.A

September 2012

Q = Debit air (M /Jam) …………………………… ……….(1) V = Volume (M3) T = Waktu (menit) v = Kecepatan aliran air (Mtr/Dtk) A = Luas (M2) (Eisenhauer 2003, h.115) 3

Alat untuk mengukur banyaknya air (debit air) yang lewat yang sering digunakan adalah flowmeter pada PDAM yang dipakai dirumah-rumah.

Keterangan:

3. Hukum Kontinuitas Aliran Aliran stasioner: Q = const Q1 = Q2 = Qi = const. Sehingga: v1 . A1 = v2. A2 = v3. A3 = vi.Ai Contoh:

Q = v1.A1 = v2.A2

A v1 = 2 v2 A1

........................................................................................................

(2)

............................................................................ (3)

(Eisenhauer 2003, h.116) 4. Debit Dan Kecepatan Dalam Perpipaan ( Q & V ) Untuk mengetahui hubungan antara debit, kecepatan dan luas penampang aliran selain digunakan rumus debit, juga dapat digunakan nomogram hubungan antara diameter,


debit dan kecepatan sebagai berikut : Q=vA

22


September 2012

Gambar 1. Nomogram D,Q, V (Eisenhauer 2003, h.117) Contoh : Untuk Q = 15 l/dt = 54 m3/jam Pada v = 1,0 m/dt sampai 2,0 m/dt sekitar 100 mm sampai 150 mm Dihitung kembali : 1,0 m3/jam = 0,277 l/dt Kecepatan di pipa sekitar 1,5 m/dt sampai 2,0 m/dt ; kecepatan dalam pipa tersebut tidak boleh kurang , 3,0 m/dt dan tak boleh lebih dari 5,0 m/dt.


C. METODE Dalam penelitian ini,terdapat beberapa tahapan yang dimulai dengan pembuatan instalasi pompa air sesuai dengan urutan eksperimen yang sesuai dengan parameter yang ada, pengujian debit air dalam liter/menit pada flow meter. Berikut ini adalah pembuatan instalasi pompa air seperti ditunjukan pada gambar dibawah ini.

23


September 2012

Pressure Tank Pressure Switch Flow-meter Pompa Pompa PLN

Pipa hisap Pipa buang Gambar 2. Istalasi Pompa Air

Stavolt Katup dasar Filter Alur penelitian

Start Survei Kondisi Proses Pemasangan Instalasi Pompa Air

Kondisi hasil uji debit air pada pemakaian umum

Identifikasi Variabel Penelitian

Rancangan Penelitian

Eksperimen dan Pengumpulan Data

Data normal ya

tidak

ya

tidak

Data homogen


24


September 2012

Perhitungan ANOVA Perhitungan SNR Perhitungan Efek Tiap Faktor Menentukan kondisi optimal level faktor

Uji beda

Kesimpulan

End

Gambar 3. Alur Penelitian

IV. Hasil Dan Pembahasan A. Hasil Tabel. 1 Level faktor pada pemakaian umum Faktor 1 A: Diameter Pipa 2 B: Letak Katup dasar 3 C:Volume Pressure Tank 4 D: Sudut InLet Filter

Level 0,75 inchi - 1 meter 1,5 liter 90 derajat

Hasil pengujian nilai debit air pompa air dari pemakaian umum (kondisi awal) ditunjukkan pada tabel .2.

Trial 1. 2. 3.

Tabel 2 Hasil uji debit air Debit air (Liter/Menit) 22 21 22

X = 21,67 Besarnya nilai debit air pada pompa air sumur dangkal pada pengujiaan ini, yang dihasilkan dari eksperimen dengan menvariasikan Diameter Pipa ( A ) , Letak Katup Dasar ( B ), Volume Pressure Tank ( C ) dan Sudut In_Let Filter ( D ), dan masing-masing 3 (tiga) level tiap faktor pada Flow-meter dapat ditunjukkan pada tabel 3. dibawah ini:

Tabel 3. Data hasil uji debit air (liter/menit) Faktor Debit Air (liter/menit) A B C D n1 n2 n3 1 1 1 1 24 23 24 1 2 2 2 23 22 22 1 3 3 3 21 22 21


X 23,66667 22,33333 21,33333

25


4. 5. 6. 7. 8. 9.

2 2 2 3 3 3

1 2 3 1 2 3

2 3 1 3 1 2

3 1 2 2 3 1

September 2012

22 24 25 26 23 24

21 25 23 25 21 23

22 25 25 25 25 21

X n1 =

X n2 =

X n3 =

23,56

22,56

23,33

21,66667 24,66667 24,33333 25,33333 23,00000 22,66667

Untuk menggambarkan hubungan antara eksperimen dengan nilai ratarata respon debit air (liter/menit) pada pompa air dapat ditunjukkan pada gambar 4

G ra fik D ebit A ir (L iter/Menit)

Debit air (liter/menit)

26

25.33333 24.66667

25 24

23.66667 24.33333

23.33333

23 22.33333 22.66667

22 21

21.66667 21.33333

20

Trial (eksperimen) 1 2 3 4 5 6 8 Gambar 4. Hubungan antara eksperimen dengan7nilai debit air 9

19

Dari gambar 4 tersebut menunjukkan, bahwa nilai debit air (liter/menit) tertinggi dicapai pada eksperimen ke 7 yaitu pada kombinasi level faktor A3 B1 C3 D2. Uji ANOVA Respon Debit Air Untuk mengetahui faktor utama yang berpengaruh secara signifikan terhadap variable respon debit air, maka digunakan Analisis


Variansi (ANOVA). Data yang digunakan dalam analisis ANOVA telah ditransformasikan kedalam rasio S/N (Signal to Norse ) . Faktor yang akan diuji apakah berpengaruh secara signifikan terhadap nilai Debit Air dengan ANOVA dua arah adalah Diameter Pipa ( A ), Letak Katup Dasar ( B ), Volume Pressure Tank ( C ) dan Sudut In-Let Filter ( D).

26


September 2012

Perhitungan anova untuk debit disusun kedalam daftar ANOVA air disajikan pada bagian lampiran. seperti ditunjukkan pada tabel 4. Dari hasil perhitungan, kemudian dibawah ini : Tabel. 4. Daftar ANOVA Pengujian Debit Air Sumber Variasi db SS MS F hitung F tabel Faktor A 2 8,22 4,11 3,8278 3,55 B 2 2,89 1,44 1,3448 3,55 C 2 13,56 6,78 6,3103 3,55 D 2 20,67 10,33 9,6207 3,55 Kekeliruan (error) 18 19,33 1,07 Kriteria pengujian : - Bila Fhitung< Ftabel, H0 diterima, artinya faktor tidak berpengaruh terhadap respon - Bila Fhitung > Ftabel, H0 ditolak, artinya faktor berpengaruh terhadap respon Berdasarkan hasil perhitungan yang tercantum pada tabel. 4. diperoleh faktor-faktor yang berpengaruh secara signifikan terhadap variabel respon debit air adalah Diameter Pipa ( A), Volume Pressure Tank( C ), dan Sudut In-LetFilter( D ) , dimana F hitung dari ketiga faktor utama > F tabel. Untuk Faktor Letak Katup Dasar ( B ) kurang berpengaruh terhadap variable respon debit air dikarenakan F hitung < F table. Signal to Noise Ratio

EKS 1. 2. 3. 4. 5.

A 1 1 1 2 2

Signal to noise ratio (SNR ) merupakan logaritma dari suatu fungsi kerugian kuadratik dan digunakan untuk mengevaluasi kualitas suatu produk. Sedangkaan untuk debit air , karakteristik kualitas yang digunakan adalah Large The Better, dimana semakin tinggi nilai debit air (liter/menit) , maka kualitas pompa air semakin baik atau nilai debit air semakin besar untuk pengisian suatu tempat semakin cepat pula sehingga dapat meminimasi biaya. Nilai S/N untuk jenis karakteristik LTB untuk Debit Air adalah : ] SNR1 = - 10 log 1/3 [ 1/242 + 1/232 + 1/ 242 ] = 27,4775 Dengan cara yang sama , hasil perhitungan SNR untuk kesembilan percobaan ditunjukkan pada tabel dibawah ini.

Tabel 5. Signal to Noise Ratio Debit Air Faktor. Data ( Liter/Menit ) B C D n1 n2 n3 1 1 1 24 23 24 2 2 2 23 22 22 3 3 3 21 22 21 1 2 3 22 21 22 2 3 1 24 25 25


SNR 27,4775 26,9734 26,5749 26,7095 27,8374

27


September 2012

6. 2 3 1 2 7. 3 1 3 2 8. 3 2 1 3 9. 3 3 2 1 Efek Faktor pada respon Debit Air Berikut ini perhitungan efek tiap faktor pada Debit Air, berdasarkan atas hasil perhitungan S/N Ratio Debit Air, maka dapat diketahui faktorfaktor yang dapat memberikan respon terendah sampai yang tertinggi pada nilai debit air.

Level 1. 2 3 Selisih Ranking

25 23 25 27,7037 26 25 25 28,0694 23 21 25 27,1685 24 23 21 27,0671 Faktor A1 = (27,4775+26,9734+26,5749)/ 3 = 27,0086 Dengan cara yang sama, hasil perhitungan efek tiap faktor pada debit air ditunjukkan pada tabel 6. dibawah ini :

Tabel. 6. Nilai Optimal tiap Faktor pada.Debit Air Faktor A. B. C. 27,0086 27,4499 27,4188 27,4169 27,3264 26,9167 27,1152 27,4350 27,4939 0,4264 0,3036 0,5772 3 4 2

D 27,4606 27,5822 26,8177 0,7645 1

Grafik respon faktor utama debit air yang optimal dari Signal to Noise Ratio dalam setiap level yang berpengaruh signifikan ditunjukkan pada gambar 5.

Respon Debit air

G rafik R es pon D ebit (air optimal) 27.8 27.5822

27.6 27.4350

27.4

27.4499

27.4188

27.4939 27.4606

27.3264

27.4169

27.2 27.1152

27.008

27

26.9167

26.8

26.8177

26.6 26.4 A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

C3

D1

D2

D3

Level faktor Gambar 5.Grafik Respon Debit Air Optimal.


28


Dengan demikian kombinasi level faktor optimal adalah A3B1C3D2, artinya untuk nilai debit air (liter/menit) optimal dibutuhkan kombinasi level faktor Diameter Pipa 1 inchi, Letak Katup Dasar -1 meter, Volume Pressure Tank 2 liter dan Sudut In-Let Filter 45 derajat.

September 2012

Uji Beda Berpasangan Untuk membandingkan antara kondisi optimal (eksperimen Optimasi) dengan pemakaian umum (kondisi awal), maka dilakukan perhitungan uji beda.

Tabel 7. Perbandingan Debit Air pada Kondisi Awal terhadap Hasil Eksperimen Optimal Kondisi Awal Eksperimen Perbandingan (X2) Debit air (ltr/mnt) Optimasi (X1) Debit Air (Ltr/Mnt) Debit Air (Ltr/Mnt) Beda (B) (B2) 26 22 4 16 25 21 4 16 25 21 3 9 Rerata=25,3333 Rerata=21,3333 Jumlah=11 Jumlah=41 Uji beda Debit Air (LTB): Uji beda dilakukan untuk mengetahui apakah data hasil eksperimen optimal mampu menaikkan rata-rata nilai debit air (liter/menit) terhadap pemakaian Umum (LTB). Hipotesis : H0 : hasil eksperimen pada kondisi optimal tidak mampu menaikkan hasil rerata debit air kondisi awal. Ha : hasil eksperimen pada kondisi optimal mampu menaikkan hasil rerata kondisi awal. Tingkat signifikansi : α = 5 % Ketentuan pengujian thitung, yaitu : H0 diterima apabila -ttabel ≤ thitung ≤ ttabel H0 ditolak apabila thitung > ttabel (LTB)


Dan

t=

pengujian

3,6667 0,6667 3

=

hipotesisnya

3,6667 = 7,77799 0,47142

Kesimpulan : Karena thitung > ttabel = 7,77799 > 4,30 Sehingga Ho ditolak, artinya hasil eksperimen optimal.mampu menaikkan hasil rerata debit air kondisi awal. B.PEMBAHASAN. B.1 Analisis Faktor. Hasil penelitian menunjukkan bahwa faktor yang berpengaruh pada nilai debit air adalah Diameter Pipa

29


(A), Volume Pressure Tank (C), dan Sudut In-Let Filter (D). Jadi dari keempat faktor yang diambil hanya ada satu faktor yang tidak berpengaruh terhadap nilai debit air yaitu faktor Letak Katup Dasar (B). B.1.1 Faktor Diameter Pipa. Berdasarkan ANOVA pada tabel 4. menunjukkan bahwa diameter pipa mempunyai pengaruh terhadap nilai debit air. Hal ini menunjukkan bahwa fakor diameter pipa mempunyai andil untuk memaksimalkan nilai liter/menit pada uji debit air. Hasil perhitungan pada kondisi optimum ( tabel. 6 ) menunjukkan bahwa untuk mencapai kondisi optimal pada uji debit air dicapai pada diameter 1 inchi. Hal ini menunjukkan bahwa pada diameter pipa 1 inchi, menghasilkan debit air yang paling maksimal . B.1.2 Faktor Letak Katup Dasar Berdasarkan ANOVA pada tabel 4. menunjukkan bahwa faktor letak katup tidak mempunyai pengaruh terhadap nilai debit air (liter/menit) pada saat proses pengujian. B.1.3 Volume Pressure Tank Berdasarkan ANOVA pada tabel 4. menunjukkan bahwa Volume Pressure Tank mempunyai pengaruh terhadap nilai debit air. Hal ini menunjukkan bahwa faktor Volume Pressure Tank mempunyai andil untuk memaksimalisasi nilai debit air (liter/menit) pada uji debit air pompa air. Hasil perhitungan pada kondisi optimum ( tabel 6) menunjukkan bahwa kondisi optimal untuk nilai


September 2012

debit air (liter/menit) pada uji debit air dicapai pada kondisi Volume Pressure Tank 2 liter. B.1.4 Sudut In-Let Filter. Berdasarkan ANOVA pada tabel 4. menunjukkan bahwa faktor Sudut In-Let Filter mempunyai pengaruh terhadap nilai debit air (liter/menit) pada pengujian debit air . Hal ini menunjukkan bahw faktor Sudut InLet Filter mempunyai andil untuk memaksimalisasi nilai debit air (liter/menit) pada uji debit air. Hasil perhitungan pada kondisi optimum ( tabel 6) menunjukkan bahwa kondisi optimal untuk pengujian debit air dicapai pada kondisi Sudut In-Let Filter 45 derajat. B.2 Pemilihan Level Faktor Pada Kondisi Optimal. Pemilihan level faktor dimaksudkan untuk memilih kombinasi level dan faktor yang sifgnifikan yaitu kombinasi level dari faktor yang memberikan rata-rata nilai debit air (liter/menit) yang tertinggi. Kombinasi level faktor optimal yang dihasilkan adalah A3 B1 C3 D2, artinya untuk memaksimalisasi nilai debit air (liter/menit) diperlukan setting parameter ditunjukkan pada tabel 8. sebagai berikut : Tabel 8. Kombinasi level faktor optimal Faktor Diameter Pipa Letak Katup Dasar Volume Pressure Tank Sudut In-Let Filter

Level 1 inchi -1 meter 2 liter 45 derajat

30


IV KESIMPULAN Dari pengujian tersebut diatas dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Faktor yang berpengaruh signifikan terhadap nilai Debit air (liter/menit) pada uji pompa air sumur dangkal adalah Diameter Pipa, Volume Pressure Tank dan Sudut In-Let Filter . 2. Kombinasi level faktor optimal untuk menghasilkan nilai debit air pada uji pompa air sumur dangkal adalah A3 B1 C3 D2 yaitu pada Diameter Pipa 1 inchi, Letak Katup -1 meter, Volume Pressure Tank 2 liter dan Sudut In-Let Filter 45 derajat.

September 2012

Pumping - A guide to Successful Aplicatio .Executive Summary. Dilihat 12 April 2011, http: //www.Eere . energy. gov / industry bestpractice/techpubs_motor.ht ml

V. DAFTAR PUSTAKA Olson M Reuben,1993, Dasar – dasar Mekanika Fluida Teknik,Gramedia,Jakarta. Sularso,Tahara Huruo,1987, Pompa dan Kompresor,Pradya Paramitha,Jakarta. White M Frank,1994, Mekanika Fluida,Erlangga,Jakarta. Andrea Ramadan dkk 2010, Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal, Makalah Fisika Dasar, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Jakarta. N. Eisenhauer, W. Muth dan Agus Maryono 2003 , Hidrolika Terapan. Pradya Paramita,Jakarta. Nouven diterjemahkan oleh B. S. Anwir 1994 , Pompa I , Penerbit Bhratara , Jakarta US Department of Energy (US DOE) 2004 , Office of Industrial Tecnologies , Variable Speed


31

PENGARUH DIAMETER PIPA, LETAK KATUP, VOLUME PRESSURE TANK DAN SUDUT IN-LET FILTER TERHADAP DEBIT AIR POMPA AIR ABSTRACT

Recommend Documents