PENGARUH PERUBAHAN KECEPATAN TERHADAP KARAKTERISTIK POMPA SENTRIFUGAL Oleh: Sakuri Dahlan ABSTRACT Usage of pump as a supply irrigate especially boiler for the activator of turbine require to have capacities, high depress, even BHP (breake horse power), able to measured or constant. Degradation and increase of rotation will cause at pump characteristic change goodly, capacities, head, and BHP require to be conducted by effort, so that pump rotation earn electrics pressure constant decreased also cause at degradation of speed. This research aim to to know influence of speed turn around to characteristic pump sentripugal. Approach taken by test 2 pump of sentripugal with speed turn around variedly equal to 50 Rpm ( giration of permenit) as follows: 3250 rpm, 3200 rpm, 3150 rpm, 3100 rpm, 3050 rpm, 3000 rpm, 2950 rpm, 2900 rpm, 2850 rpm, 2800 rpm, 2750 rpm, 2650 rpm, 2600 rpm, 2250 rpm, 2550 rpm which is the each tested with the same time. To know influence between speed turn around with characteristic pump hence used with regretion analysis. This analysis is obtained that change of speed have an effect on proportional to yielded capacities, change of speed have an effect on rank two quadratic to high depress which yielded and change of speed have an effect on rank 3 to yielded axis energy. Whereas constant pump efficiency.
PENDAHULUAN Sektor industri tenaga listrik tiap tahun akan selalu meningkat sejalan dengan perkembangan perekonomian yang makin membaik.dalam menghasilkan energi listrik banyak metode seperti PLTA, PLTU, PLTD, dan lain-lain. yang semua membutuhkan sentrifugal sebagai pensuplay air.dalam industri pertanian pompa sentrifugal digunakan untuk megairi sawah.Dalam sektor pertambakan pompa sentrifugal dimanfaatkan untuk mengsirkulasikan air. Pada sektor air bersih pompa sentrifugal dimanfaatkan untuk proses pembersihan air bersih dan distribusi konsumen .Demikian juga disektor perminyakan, mesin-mesin uap pada kapal laut, pada turbin penggerak generator, pada pabrik gula, dan industri-industri-industri lainnya. Pompa sentrifugal juga memungkinkan untuk dipergunakan sebagai pompa pemadam kebakaran, pompa keruk, pompa pengisi air ketel, pompa drainase, dan sebagainya. Tetapi penggunaan pompa sentrifugal untuk memperoleh kapasitas yang konstan, terkadang banyak hal yang mempengaruhi. Penuruna atau kenaikan tegangan akan cukup berpengaruh terhadap putaran sebuah pompa sentrifugal yang berakibat pada turunnya kapasitas, head, daya, dan efisiensi sentrifugal. Penggunaan pompa pada putaran yang tidak sebenarnya juga sering dilakukan berakibat seperti kondisi diatas. Dapat pula pompa tidak dapat mengangkat, efisiensi turun, daya semakin besar, dan lain sebagainya. Dari masalah tersebut maka kami coba teliti berpengaruh kecepatan putar terhadap karateristik pompa sentrifugal.
18
1. Rumusan Masalah a. Apakah adalah pengaruh perubahan kecepatan terhadap kapasitas pompa yang dihasilkan. b. Bagaimanakah tingkah pengaruh perubahan kecepatan terhadap head, yang dihasilkan. c. Bagaimanakah pengaruh perubahan kecepatan terhadap Breake Horse Power (BHP) yang dihasilkan d. Apakah ada pengaruh perubahan perputaran pompa terhadap efisiensi yang dihasilkan. 2. Tujuan Penelitian a. Untuk mengetahui apakah ada pengaruh perubahan kecepatan terhadap head, kapasitas, BHP, dan efisiensi pompa b. Untuk mengetahui bagaimanakah tingkat perubahan kecepatan terhadap kapasitas head, BHP dan efisiensi pompa 3. Batasan Masalah Berdasarkan masalah-masalah dalam tujuan penelitian yang akan dicapai maka peneliti memberikan batasan sebagai berikut: pompa yang dilakukan untuk penelitian adalah pompa sentrifugal dengan jenis impeler terbuka. 4. Hipotesis Penelitian a. Ada pengaruh yang nyata antara perubahan kecepatan putar terhadap kapasitas yang dihasilkan b. .Ada pengaruh yang nyata antara perubahan kecepatan putaran terhadap head atau tinggi tekan yang dihasilkan c. Ada pengaruh yang nyata antara perubahan kecepatan berputar terhadap BHP yang menggerakan pompa. d. Ada pengaruh yang berbeda antar kapasitas tinggi, tinggi tekan, dan BHP jika kecepatan putar pompa dilakukan perubahan MATERI DAN METODOLOGI PENELITIAN 1. Materi penelitian Penelitian ini menggunakan materi yang terdiri dari tiga buah motor listrik dua buah alat pengukur BHP, dua buah alat pengukur kecepatan dan dua buah sentrifugal. Pompa sentrifugal yang digunakan adalah jenis fedrolo dengan ukuran yang disesuaikan hubungan antara pompa dilakukan dengan pipa ukuran yang telah ditentukan yaitu ¾ inci. Sistem pengujian dengan cara melakukan perubahan kecepatan perubahan motor listrik. Pengukuran kecepatan motor dilakukan dengan suatu alat pengukur kecepatan yang telah di kalibrasi. Waktu dan tempat penelitian dianggap tidak berpengaruh karena berkaitan dengan materi baru uji benda mati dan logam yang tidak berpengaruh oleh tempat dan waktu. 2. Metode Penelitian Penelitian ini menggunakan metode eksperimental. Rancangan yang dipakai adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL). Sebagai perlakuan adalah kecepatan motor yang berubah-rubah. Kecepatan motor diubah dalam 16 kecepatan dengan perubahan 50 rpm tiap bagian. Penentuan dalam ukuran kecepatan putar tidak dilakukan secara berurut, tetapi memiliki ruang yang sama untuk tiap bagian.
19
Data perubahan kecepatan sebagai berikut: No
Urutan
Kecepatan
No
Urutan
Kecepatan
1
Kecepatan 1
3250 rpm
9
Kecepatan 9
2850 rpm
2
Kecepatan 2
3200 rpm
10
Kecepatan 10
2800 rpm
3
Kecepatan 3
3150 rpm
11
Kecepatan 11
2750 rpm
4
Kecepatan 4
3100 rpm
12
Kecepatan 12
2700 rpm
5
Kecepatan 5
3050 rpm
13
Kecepatan 13
2650 rpm
6
Kecepatan 6
3000 rpm
14
Kecepatan 14
2600 rpm
7
Kecepatan 7
2950 rpm
15
Kecepatan 15
2550 rpm
8
Kecepatan 8
2900 rpm
16
Kecepatan 16
2500 rpm
Masing-masing perlakuan diulang 3 kali selama penggunaan 10 menit. Parameter atau perubah yang diamati kapasitas aliran, head, BHP, dan efisiensi. Data yang diperoleh dilakukan analisis rayon. Model matematikanya: Yik = μ + α 1 + ∑ ik Dimana: Yik = Jumlah kapasitas yang dihasilkan, head yang hasilkan, BHP, dan efisiensi. μ = rata-rata perlakuakn α1 = Pengaruh perubahan kecepatan terhadap kapasitas yang dihasilkan, head yang tersedia, BHP, dan efesiensi. ∑ i = kesalahan percobaan dari perlakukan k
= ulangan perlakuan
Dengan analisa ragam pengaruh perubahan kecepatan terhadap karaktreristik pompa sentrifugal. F Tebal Sumber Derajat Jumlah Kuadrat F 50 10 Keragaman Bebas Kuadrat Tengah Hitung % % Perlakuan 16 Jkp Ktp Ktp/Kte Eror perobaan 32 Jke Jke galat SD = …… Jumlah 48 KK = % Data hubungan antara kecepatan putar dengan kapasitas yang dihasilkan ULANGAN RATANo Kecepatan RATA Q-1 Q-2 Q-3 1 3250 rpm 49,42 49,52 49,38 49,44 2 3200 rpm 48,66 48,69 48,56 48,64 3 3150 rpm 47,90 47,87 47,92 47,89 4 3100 rpm 47,14 46,70 46,90 46,91 20
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
3050 rpm 3000 rpm 2950 rpm 2900 rpm 2850 rpm 2800 rpm 2750 rpm 2700 rpm 2650 rpm 2600 rpm 2550 rpm 2500 rpm
46,38 45,62 44,86 44,10 43,34 42,58 42,81 41,05 40,29 39,54 38,78 38,02
46,40 45,83 44,79 44,30 43,51 42,61 41,78 41,00 40,31 39,62 38,65 38,30
46,20 45,71 44,90 43,80 43,20 42,48 41,69 40,98 40,38 39,01 38,30 37,98
46,32 45,72 44,85 44,07 43,35 42,56 41,76 41,01 40,33 39,39 38,57 38,10
Data hubungan antara kecepatan putar dengan head yang dihasilkan ULANGAN RATANo Kecepatan RATA Q-1 Q-2 Q-3 1 3250 rpm 37,00 37,20 36,98 37,06 2 3200 rpm 35,89 35,83 35,90 35,87 3 3150 rpm 34,79 34,83 34,69 34,77 4 3100 rpm 33,71 33,93 33,36 33,67 5 3050 rpm 32,65 32,87 32,32 32,61 6 3000 rpm 31,54 31,75 31,22 31,50 7 2950 rpm 30,51 30,72 30,20 30,48 8 2900 rpm 29,50 29,70 29,20 29,47 9 2850 rpm 28,51 28,62 28,49 28,54 10 2800 rpm 27,49 27,58 27,21 27,43 11 2750 rpm 26,51 26,71 26,07 26,43 12 2700 rpm 25,57 25,67 25,85 25,69 13 2650 rpm 24,64 24,61 24,28 24,51 14 2600 rpm 23,68 23,60 23,48 23,59 15 2550 rpm 22,79 22,89 22,47 22,72 16 2500 rpm 21,82 21,70 21,88 21,83 Data hubungan antara kecepatan putar dengan Breake dihasilkan ULANGAN No Kecepatan Q-1 Q-2 Q-3 1 3250 rpm 140,49 140,57 140,20 2 3200 rpm 134,19 134,08 134,28 3 3150 rpm 128,08 128,32 128,01 4 3100 rpm 122,13 122,43 122,28 5 3050 rpm 116,43 116,28 116,04 6 3000 rpm 110,55 110,57 110,94 7 2950 rpm 105,19 105,98 105,79 8 2900 rpm 100,00 100,57 100,83 9 2850 rpm 94,98 94,91 94,34 10 2800 rpm 90,00 90,20 90,24 11 2750 rpm 85,19 85,79 85,94 12 2700 rpm 80,69 80,78 80,48 21
Horse Power yang RATARATA 140,42 134,48 128,14 122,28 116,25 110,68 105,32 100,47 94,74 90,15 85,32 80,65
13 14 15 16
2650 rpm 2600 rpm 2550 rpm 2500 rpm
76,36 71,93 67,92 63,61
76,43 71,82 67,02 6360,
76,02 71,34 67,01 63,42
76,60 71,69 67,98 63,54
HASIL ANALISIS 1. Mengetahui pengaruh kecepatan putar terhadap karakteristik pompa sentrifugal dari hasil penelitian didapat bahwa head rata-rata tertinggi adalah 37,06 m pada kecepatan putar 3250 rpm dan head terendah adalah 21,83 pada kecepatan putar sebesar 2500 rpm. Mlihat hasil uji F menunjukan bahwa F hitunbg lebih besar dari F tabel untuk signifikansi 0,05 maupun signifikansi 0,01, yang berarti ada pengaruh nyata antara perubahan kecepatan putar terhadap head yang dihasilkan. Hasik uji statistik regresi yang dipergunakan adalah regresi kuadratik, karena koefisien determinasi R 2 = 99,99 % lebih besar jika menggunakan regresi linier. Besarnya koefisien determinasi menunjukan bahwa derajat keterandalan dalam model adalah 99,99 % lebih besar jika menggunakan keterangan dalam model 99,99 % yang berarti variasi Y dapat diterangkan oleh X. Hubungan antara X dan Y dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut: Y = -2,3917 1 0,001548 X 1 0,00003 X2 Besarnya keeratan hubungan antara X dan Y ditentukan oleh nilai regresi (r) – 0,99, nilai ini cukup menggambarkan variabel X berpengaruh besar terhadap Y. Dari analisis tersebut menggambarkan variabel X berpengaruh besar terhadap Y. dari analisis tersebut menggambarkan bahwa apabila terjadi kenaikan satu variabel X akan merubah variabel Y sebesar + 0,001548 + 0,0003 hal ini cukup kecil tetapi sangat berpengaruh. Pada saat X akan berubah besar maka dapat dikatakan bahwa nilai Y dapat menjadi mendekati nol. Karena koefisien pertama negatif dan koefisien yang berhubungan dengan X positif. 2. Perubahan kecepatan putar terhadap kapasitas yang dihasilkan Nilai rata-rata kapasitas tertinggi adalah 49,44 liter pada kecepatan putar 3250 rpm dan kapasitas terendah adalah 38,18 rpm pada kecepatan putar sebesar 2500 rpm. Melihat hasil uji F menunjukan bahwa F hitung lebih besar dari F tabel baik untuk signifikansi 0,05 maupun untuk signifikansi 0,01 yang berarti ada pengaruh nyata antara perubahan kecepatan putar terhadap head yang terjadi. Kemudian dilakukan uji statistik regresi liner dan regresi kuadratik. Hasil uji statistik regresi yang dipergunakan adalah regresi linier karena koefisien determinasi (R2) – 37,4 % besarnya koefisien determinasi menunjukan bahwa derajat keterdalan dalam model adalah 37,4 % yang berarti variansi Y dapat diterangkan oleh X. Hubungan antara X dan Y dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut: Y = -25,7176 + 0,0235 X Besarnya keeratan hubungan antara X dan Y ditentukan oleh nilai regresi (r) = 0,61. nilai ini cukup menggambarkan variabel X berpengaruh besar terhadap Y. dari analisis tersebut menggambarkan bahwa apabila terjadi kenaikan satu variabel X akan merubah variabel Y sebesar 0,0235, hal ini cukup kecil tapi sangat berpengaruh. Pada saat x akan berubah besar maka dapat dikatakan bahwa nilai Y dapat menjadi mendekati nol. Karena koefisien pertama negatif dan koeisien yang berhubungan dengan X positif. 22
3. Perlakuan Perubahan kecepatan terhadap BHP yang terjadi Nilai rata-rata BHP tertinggi adalah 140,42 watt pada kecepatan putar 3250 rpm dan BHP terendah adalah 63m54 watt pada kecepatan putar sebsar 2500 rpm. Melihat hasil uji F menunjukan bahwa F hitung lebih besar dari F tabel baik untuk signifikansi 0,05 maupun signifikansi 0,01 yang berarti ada pengaruh nyata antara perubahan kecepatan putar terhadap BHP yang terjadi. Kemudian dilakukan uji statistik regresi linier dan regresi kuadratik. Hasil uji statistik regresi yang dipergunakan adalah regresi kuadratik, hasil uji statistik regresi yang dipergunakan adalah regresi kuadratik, karena koefisien determinasi (R2) = 99,79 % lebih besar jika menggunakan regresi liner. Besarnya koefisien determinasi menunjukan bahwa derajat keterandalan dalam model adalah 99,79 % yang berarti variansi Y dapat diterangkan oleh X. Hubungan antara X dan Y dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut: Y = 65,72437 – 0,08136 X + 0,00032 X2 Besarnya keeratan hubungan antara dan Y ditentukan oleh nilai regresi 0,99. nilai ini cukup menggambarkan variabel X berpengaruh besar terhadap Y > dari analisis tersebut menggambarkan bahwa apabika terjadi kenaikan suatu variabel X akan merubah variabel Y sebesar – 0,08136 + 0,00032, hal ini cukup kecil tetapi sangat berpengaruh. KESIMPULAN DAN SARAN 1. Kesimpulan Dari hasil penelitian dan analisis yang dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: a. Ada pengaruh yang nyata antara perubahan kecepatan putar terhadap kapasitas yang dihasilkan b. Ada pengaruh yang nyata antara perubahan kecepatan terhadap tinggi tekan (head) yang dihasilkan c. Ada pengaruh yang nyata antara perubahan kecepatan terhadap BHP dari pompa sentrifugal d. Efisiensi dari pompa sentrifugal ada kecenderungan tidak berubah secara nyata meski kecepatan putar dilakukan perubahan. e. Perubahan kecepatan putar ada kencederungan memiliki tingkat yang sebanding dengan kapasitas yang dihasilkan, head memiliki perubahan pangkat dua, BHP memiliki perubahan pangkat tiga, sedangkan efisiensi konstan. 2. Saran-saran Pepenelitian ini perlu dilakukan tindak lanjut dengan meneliti pengaruh jumlah impeler terhadap kapasitas yang dihasilkan, head yang akan terjadi, dan daya pompa apakah ada perubahannya. Serta penelitianb-penelitian yang akan dapat mendukung pada proses perencangan pompa sentrifugal yang lebuh efesien.
23
DAFTAR PUSTAKA A.J. Stefanof, Centrifugal and axial flow Pump, Jhon Willey & Son Inc, New York, 1967. Austin H. Chuch, Centrifugal Pump and Blower, Jhon Willey & Son Inc, New York, 1986. B. Nekrasof, Ilydrlics For Aeronautical Enginerings, Publishing, Mascow. Biachi, Bustram P, Hendraji, Pompa, Pradnya Paramita, Jakarta, 1979. Depdikbud, Pompa Jilid I & II, PT. Jaya Pirusa, Jakarta 1979. Fritz Dietzel, Turbinen Pump and Verdichter, Vogel Verlog Werburg, 1980 Nouwen Ing, A, Pompa Jilid I & II, Brahtore, Karya Aksara, Jakarta, 1981. Stephen La Zarkieviez, Adam T Trasko Lanski, Impeler Pump, First Edition, Wydawnectwa Novkowo Techniczne. Sularso Horou Tahara, Pompa dan Kompresor, Pradnya Paramita, Jakarta, 1983. Utomo, Alat Pengangkat dan Pompa, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1991.
24
