SKRIPSI PENGARUH VARIASI PANJANG PIPA HISAP TERHADAP UNJUK KERJA POMPA TERSUSUN PARALEL
Oleh : I Kadek Sugiarta 0904305007
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Bukit Jimbaran
Telp/Faks: 0361-703321, Email;
[email protected]
LEMBAR PENGESAHAN PENGARUH VARIASI PANJANG PIPA HISAP TERHADAP UNJUK KERJA POMPA TERSUSUN PARALEL Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana Oleh: Nama NIM Konsentrasi
: I Kadek Sugiarta : 0904305007 : Konversi Energi
Telah Diuji Dalam Ujian Skripsi Hari/Tanggal : Selasa, 20 Oktober 2015
Telah Disahkan Oleh: Pembimbing I
Pembimbing II
(Ir. A. A. Adhi Suryawan, MT) NIP. 19651203 799103 1 003
(Ir. Made Suarda, M.Eng) NIP. 19650326 199003 1 002
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
(Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST.,MASc.,Ph.D) NIP. 19691231 199412 1 001
i
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Bukit Jimbaran
Telp/Faks: 0361-703321, Email;
[email protected]
LEMBAR PERSETUJUAN PENGARUH VARIASI PANJANG PIPA HISAP TERHADAP UNJUK KERJA POMPA TERSUSUN PARALEL Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana Oleh: Nama NIM Konsentrasi
: I Kadek Sugiarta : 0904305007 : Konversi Energi
Telah Disetujui dan Diuji Dalam Ujian Skripsi Hari/Tanggal : Selasa, 20 Oktober 2015 Pembimbing I
Pembimbing II
(Ir. Anak Agung Adhi Suryawan, MT) NIP.19651203 799103 1 003
(Ir. Made Suarda, M.Eng) NIP. 19650326 199003 1 002
Penguji I
Penguji II
(Ir. I Nengah Suarnadwipa, MT) NIP. 19651231 199203 1 030
(I Gusti Ketut Sukadana, ST.,MT) NIP. 19700820 199512 1 001
Penguji III
(Dr.Ir. I Gusti Ngurah Priambadi, MT) NIP. 19651103 199203 1 002 ii
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Saya menyetujui hasil skripsi ini dipergunakan oleh Pembimbing I maupun Pembimbing II untuk publikasi ilmiah dengan mencantumkan nama saya dalam tulisan.
Materai Rp 6000,-
Bukit Jimbaran, ....................... Mahasiswa
I Kadek Sugiarta NIM. 0904305007
iii
PENGARUH VARIASI PANJANG PIPA HISAP TERHADAP UNJUK KERJA POMPA TERSUSUN PARALEL
Oleh Dosen Pembimbing MT.
: I Kadek Sugiarta : Ir. Anak Agung Adhi Suryawan, Ir. Made Suarda, M.Eng.
ABSTRAK Pompa sentrifugal akan bekerja secara optimal apabila seluruh komponen sistem pompa tersebut dirancang atau direncanakan dengan baik dan benar. Salah satu komponen yang berpengaruh terhadap performansi pompa adalah perpipaan khususnya pipa hisap. Mengingat pengaruh panjang pipa hisap terhadap performansi pompa sangat berpengaruh maka perlu dilakukan penelitian untuk mendapatkan panjang pipa hisap yang paling optimal untuk digunakan. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan performansi pompa sentrifugal dengan variasi panjang (5D) sampai dengan (20D) pada pipa hisap untuk mendapatkan kapasitas yang maksimal. Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa dengan variasi panjang pada pipa hisap sangat berpengaruh terhadap performansi pompa yang dioperasikan secara parallel. Pada ketinggian 2052 ππππ panjang pipa hisap (5D) memberikan Kapasitas terbaik yaitu sebesar 0,54 ππππβππππ dan pada panjang pipa hisap (16D) memberikan Efisiensi (ππ) terbaik yaitu sebesar 15,25%. Kata Kunci : Unjuk kerja pompa, pipa hisap, pompa parallel
iv
EFFECT OF VARIATION IN THE LENGTH OF THE SUCTION PIPE TO THE PUMP PERFORMANCE ARRANGED PARALLEL
Author Guidance MT.
: I Kadek Sugiarta : Ir. Anak Agung Adhi Suryawan, Ir. Made Suarda, M.Eng.
ABSTRACT Centrifugal pumps will work optimally if the entire components of pump are designed or well planned. One of the component that effects the pump performance is piping system particularly lenght of pipe. The influence of the long suction pipe to the pump performance is necessary to do research to get the most optimal long pipe for use. The aimed of this research is to compare the performance of a centrifugal pump with variation of 5D until 20D in long suction pipe and to get maximum water capacity. From this research, it can be concluded that the variation in long suction pipe affect pump performance that operated in parallel. At a height 2052 mm the suction pipe length of 5D produces the best capacity of 0,54 ππππ/ππ, and the suction pipe length of 16D give the best efficiency of 15,25%. Keyword : Pump performance, suction pipe, parallel pump.
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul βPENGARUH VARIASI PANJANG PIPA HISAP TERHADAP UNJUK KERJA POMPA TERSUSUN PARALELβ Dalam penyusunan skripsi ini penulis tidak sedikit mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, sekaligus selaku Dosen Pembimbing Akademik. 2. Bapak Ir. A. A. Adhi Suryawan, MT., selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan skripsi ini. 3. Bapak Ir. Made Suarda, M.Eng., selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan skripsi ini. 4. Bapak I Gusti Ketut Sukadana, ST., MT., selaku Dosen Penguji I 5. Bapak Ir. I Nengah Suarnadwipa, MT., selaku Dosen Penguji II 6. Bapak Dr.Ir. I Gusti Ngurah Priambadi, MT., selaku Dosen Penguji III 7. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 8. Orang tua yang selalu mendukung penulis untuk menyelesaikan skripsi. 9. Rekan-rekan Jurusan Teknik Mesin, keluarga dan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan refrensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila terdapat kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi ini.
vi
Bukit Jimbaran, Penulis
vii
September
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ i LEMBAR PERSETUJUAN ...........................................................................ii PERNYATAN .................................................................................................iii ABSTRAK .......................................................................................................iv KATA PENGANTAR.....................................................................................vi DAFTAR ISI ...................................................................................................viii DAFTAR GAMBAR....................................................................................... x DAFTAR TABEL ...........................................................................................xii BAB I PENDAHULUAN.............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang....................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah...............................................................................2 1.3 Batasan Masalah .................................................................................2 1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................ 3 1.5 Manfaat Penelitian .............................................................................3 BAB II DASAR TEORI ...............................................................................4 2.1 Definisi Pompa .................................................................................. 4 2.2 Karakteristik Pompa .......................................................................... 4 2.2.1 Kapasitas (Q) ............................................................................ 4 2.2.2 Head (H) ................................................................................... 5 2.2.3 Head Losses .............................................................................. 6 2.3 Pembesaran dan Pengecilan Pipa....................................................... 7 2.3.1 Kerugian Energi pada Pintu Masuk san Keluar Fluida............. 8 2.4 Tekanan, Daya, dan Efisiensi Pompa ................................................ 9 2.4.1 Tekanan Pada Pompa ................................................................ 9 2.4.2 Daya Listrik .............................................................................. 9 2.4.3 Daya Air .................................................................................... 10 2.4.4 Daya Poros ................................................................................ 10 2.4.5 Efisiensi Pompa ........................................................................ 10 2.5 Sistem Perpipaan Pada Pompa........................................................... 11 2.6 Aliran Fluida Dalam Pipa Dan Saluran ............................................. 14 2.6.1 Kavitasi.....................................................................................15 2.7 Hukum Kekekalan Energi .................................................................. 15 2.8 Hukum Kontinuitas ............................................................................17 2.9 Rangkaian Pompa Paralel .................................................................. 17 BAB III METODE PENELITIAN. ............................................................... 19 3.1 Variabel Penelitian. ........................................................................... 19 3.2 Rancangan Pengujian ........................................................................ 19 3.2.1 Susunan Perpipaan .................................................................... 20 viii
3.2.2 Ruang Lingkup Penelitian ........................................................ 21 3.3 Alat dan Bahan .................................................................................. 21 3.3.1 Alat............................................................................................ 21 3.3.2 Baha .......................................................................................... 24 3.4 Prosedur Penelitian ............................................................................ 25 3.5 Diagram Alir Penelitian.....................................................................26 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................27 4.1 Data Penelitian ..................................................................................27 4.2 Pengolahan Data ................................................................................27 4.2.1 Menghitung Kapasitas (Q) ........................................................27 4.2.2 Head Pompa ..............................................................................28 4.2.3 Daya Motor ...............................................................................38 4.2.4 Daya Air .................................................................................... 39 4.2.5 Efisiensi Pompa ........................................................................ 39 4.3 Pembahasan .......................................................................................50 4.3.1 Pompa tunggal .......................................................................... 51 4.3.2 Tiga unit pompa tersusun parallel .............................................53 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................56 5.1 Kesimpulan........................................................................................ 56 5.2 Saran .................................................................................................. 56 DAFTAR PUSTAKA...................................................................................... 57 LAMPIRAN .................................................................................................... 58 Lampiran 1 .............................................................................................. 59 Lampiran 2 .............................................................................................. 60 Lampiran 3 .............................................................................................. 61 Lampiran 4 .............................................................................................. 62 Lampiran 5 .............................................................................................. 63 Lampiran 6 .............................................................................................. 95
ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 3.13 Gambar 3.14 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5
Head pompa .............................................................................. 5 pengecilan dan pembesaran pipa secara tiba-tiba ..................... 7 pengecilan dan pembesaran pipa secara gradual ...................... 8 Ilustrasi jenis aliran ...................................................................14 Aliran fluida dalam pipa............................................................16 Kurva performa rangkaian pompa parallel ............................... 18 Skema penelitian .......................................................................19 Susunan pompa paralel. ............................................................20 Pipa hisap pompa ...................................................................... 21 Variasi panjang pipa hisap (5D) sampai dengan (20D) ............ 21 Pompa sentrifugal UPS 15-50 130 ............................................ 22 Pipa header tee 45o (tee Y) .......................................................22 Pressure gauge .........................................................................22 Amphere meter .......................................................................... 23 Meteran air. ...............................................................................23 Reservoar .................................................................................. 23 Stop valve .................................................................................. 24 Stopwatch .................................................................................. 24 Air ............................................................................................. 24 Diagram alir penelitian .............................................................. 26 Head losses pada pipa suction pompa tunggal .......................... 28 Head losses pada pipa discharge pompa tunggal ..................... 32 Head losses pada pipa transmisi pompa tunggal ...................... 35 Head pompa .............................................................................. 38 Pengaruh panjang pipa hisap terhadap kapasitas dengan pengoperasian satu unit pompa ................................................. 51 Gambar 4.6 Pengaruh panjang pipa hisap terhadap head pompa dengan pengoperasian satu unit pompa ................................................. 51 Gambar 4.7 Pengaruh panjang pipa hisap terhadap daya air dengan pengoperasian satu unit pompa ................................................. 52 Gambar 4.8 Pengaruh panjang pipa hisap terhadap efisiensi dengan pengoperasian satu unit pompa ................................................. 53 Gambar 4.9 Pengaruh panjang pipa hisap terhadap kapasitas dengan pengoperasian tiga unit pompa tersusun parallel ...................... 53 Gambar 4.10 Pengaruh panjang pipa hisap terhadap head pompa dengan pengoperasian tiga unit pompa tersusun parallel ...................... 54 Gambar 4.11 Pengaruh panjang pipa hisap terhadap daya air dengan pengoperasian tiga unit pompa tersusun parallel ...................... 55
x
Gambar 4.12 Pengaruh panjang pipa hisap terhadap efisiensi dengan pengoperasian tiga unit pompa tersusun parallel ...................... 55
xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Table 4.1 Table 4.2 Table 4.3 Table 4.4 Table 4.5 Table 4.6 Table 4.7 Table 4.8 Table 4.9 Table 4.10 Table 4.11 Table 4.12 Table 4.13 Table 4.14 Table 4.15 Table 4.16
Koefisien pembesaran pipa secara tiba-tiba................................. 7 Koefisien pengecilan pipa secara tiba-tiba .................................. 7 Koefisien pada bagian masuk dan keluar pipa............................. 8 Pengambilam data pengujian dengan satu pompa tunggal .......... 25 Pengambilan data pengujian dengan tiga unit pompa ................. 25 Waktu penelitian .......................................................................... 26 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 5D .......................................................................................40 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 6D ....................................................................................... 40 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 7D ....................................................................................... 40 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 8D ....................................................................................... 41 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 9D ....................................................................................... 41 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 10D ..................................................................................... 41 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 11D .....................................................................................42 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 12D .....................................................................................42 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 13D .....................................................................................42 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 14D .....................................................................................43 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 15D .....................................................................................43 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 16D .....................................................................................43 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 17D .....................................................................................44 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 18D .....................................................................................44 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 19D .....................................................................................44 Hasil pengolahan data pompa tunggal pada variasi panjang pipa hisap 20D .....................................................................................45
xii
Table 4.17 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 5D ....................................................................................... 45 Table 4.18 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 6D ....................................................................................... 45 Table 4.19 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 7D .......................................................................................46 Table 4.20 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 8D .......................................................................................46 Table 4.21 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 9D .......................................................................................46 Table 4.22 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 10D .....................................................................................47 Table 4.23 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 11D .....................................................................................47 Table 4.24 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 12D .....................................................................................47 Table 4.25 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 13D .....................................................................................48 Table 4.26 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 14D .....................................................................................48 Table 4.27 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 15D .....................................................................................48 Table 4.28 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 16D .....................................................................................49 Table 4.29 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 17D .....................................................................................49 Table 4.30 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 18D .....................................................................................49 Table 4.31 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 19D .....................................................................................50 Table 4.32 Hasil pengolahan data pompa paralel pada variasi panjang pipa hisap 20D .....................................................................................50 Tabel L5.1 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 5D ............... 63 Tabel L5.2 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 6D ............... 64 Tabel L5.3 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 7D ............... 65 Tabel L5.4 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 8D ............... 66 Tabel L5.5 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 9D ............... 67 Tabel L5.6 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 10D ............. 68 Tabel L5.7 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 11D ............. 69 Tabel L5.8 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 12D ............. 70 Tabel L5.9 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 13D ............. 71 Tabel L5.10 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 14D ............. 72
xiii
Tabel L5.11 Tabel L5.12 Tabel L5.13 Tabel L5.14 Tabel L5.15 Tabel L5.16 Tabel L5.17 Tabel L5.18 Tabel L5.19 Tabel L5.20 Tabel L5.21 Tabel L5.22 Tabel L5.23 Tabel L5.24 Tabel L5.25 Tabel L5.26 Tabel L5.27 Tabel L5.28 Tabel L5.29 Tabel L5.30 Tabel L5.31 Tabel L5.32 Tabel L6.1 Tabel L6.2
Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 15D ............. 73 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 16D ............. 74 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 17D ............. 75 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 18D ............. 76 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 19D ............. 77 Pompa Tunggal dengan variasi panjang pipa hisap 20D ............. 78 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 5D ................. 79 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 6D ................. 80 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 7D ................. 81 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 8D ................. 82 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 9D ................. 83 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 10D ............... 84 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 11D ............... 85 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 12D ............... 86 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 13D ............... 87 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 14D ............... 88 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 15D ............... 89 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 16D ............... 90 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 17D ............... 91 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 18D ............... 92 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 19D ............... 93 Pompa Paralel dengan variasi panjang pipa hisap 20D ............... 94 Perbandingan βπ§π§ pompa tunggal ................................................. 95 Perbandingan βπ§π§ pompa tersusun parallel ................................... 98
xiv
