UJI PERFORMANSI POMPA BILA DISERIKAN DENGAN KARAKTERISTIK POMPA YANG SAMA
SKRIPSI
Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
HOT MARHUALA SARAGIH NIM. 080401147
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. Untuk mengetahui karakteristik pompa tunggal dan pompa susunan seri maka dilakukan pengujian karakter tersebut dengan menggunakan spesifikasi pompa yang sama. Dari hasil pengujian kapasitas air maksimum pada pompa tunggal adalah sebesar 0,0005 m3/s. Sedangkan kapasitas air maksimum pada pompa susunan seri adalah 0,00053 m3/s. Efisiensi pada pompa tunggal adalah sebesar 60,41% sedangkan bila disusun secara seri efisiensi menjadi 63%. Kata Kunci : Pompa Sentrifugal, Tunggal, Susunan Seri, dan Efisiensi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT The pump is a device or machine used to move liquids from one place to another through a media pipeline by adding energy to the liquid is removed and continues over time. To investigate the characteristics of a single pump and pump arrangement of the testing series of characters by using the same pump specification. From the test results on the maximum water capacity of a single pump is equal to 0.0005 m3/s. While the maximum water capacity of the pump arrangement of the series is 0.00053 m3/s. Efficiency in single pump is equal to 90.68% whereas when arranged in series to increase the efficiency of up to 75.6%. Keywords: Centrifugal Pumps, Single, Series Composition, and Efficiency
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang dipilih, diambil dari mata kuliah Mekanika Fluida adalah UJI PERFORMANSI POMPA BILA DISERIKAN DENGAN KARAKTERISTIK POMPA YANG SAMA, Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literature, serta bimbingan dan arahan dari Bapak Ir. Mulfi hazwi, M.sc sebagai Dosen Pembimbing dan Juga masukan yang di berikan dari dosen pembanding Bapak Ir. Tekad Sitepu Dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua tercinta, Nehen Waner Saragih dan Minta Hutabarat, dan para keluarga penulis serta sahabat-sahabat terdekat atas doa, kasih sayang, pengorbanan, tanggung jawab yang selalu menyertai penulis, dan memberikan penulis semangat yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Ir. Mulfi hazwi, Msc selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan. 3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.. 4. Bapak/ibu staff pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 5. Teman-teman stambuk 2005 khususnya yang menjadi teman diskusi dan menemani penulis selama mengikuti studi dan menyusun skripsi ini. 6. Spesial Kepada Saudari Anita Apriyanti Br. Tarigan yg telah banyak membantu Dalam penyusunan Skripsi ini . 7. Serta semua pihak yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Universitas Sumatera Utara
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan skripsi ini di masa mendatang. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan berharap semoga skripsi ini berguna bagi kita semua.
Medan,
2012
Penulis,
Hot Marhuala Saragih
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK.......................................................................................................
i
KATA PENGANTAR....................................................................................
iii
DAFTAR ISI...................................................................................................
v
DAFTAR SIMBOL .......................................................................................
viii
AKSARA YUNANI .......................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
xi
DAFTAR TABEL .........................................................................................
xiv
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang.....................................................................
1
1.2
Maksud dan Tujuan Pengujian.............................................
2
1.3
Perumusan Masalah ............................................................
2
1.4
Batasan Masalah ..................................................................
3
1.5
Metodologi ...........................................................................
3
1.6
Sistematika Penulisan Laporan............................................
4
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Dasar Pompa Sentrifugal...................................... .........
5
2.2 Pengertian dan Cara Kerja Pompa .........................................
6
2.3 Bagian-bagian Dari Pompa............................................. .......
7
2.4 Klasifikasi pompa.......................................................... ........
9
2.4.1 Menurut Jenis Aliran Dalam Impeler. .......................
9
2.4.2 Menurut Jenis Impeller ..............................................
10
2.4.3 Menurut Bentuk Rumah .............................................
11
2.4.4 Menurut Jumlah Tingkat.............................................
12
2.4.5 Menurut Letak Poros .................................................
13
Universitas Sumatera Utara
BAB III
BAB IV
2.5 Kapasitas Pompa........................................................... .........
13
2.6 Head Pompa................................................................... ........
14
2.7 Head Kerugian................................................................ .......
15
2.7.1 Head Kerugian Gesek Dalam Pipa. ...........................
15
2.7.2 Head Kerugian Dalam Jalur Pipa ..............................
18
2.8 Head Kecepatan.............................................................. .......
18
2.9 Daya Air......................................................................... ........
18
2.10 Efisiensi Pompa.............................................................. ....
19
2.11 Kavitasi........................................................................... ....
19
2.11.1 Penyebab Kavitasi Pada Pompa ...............................
20
2.11.2 Net Positive Suction Head (NPSH) .........................
21
METODOLOGI PENGUJIAN 3.1
Variabel Yang Diambil .......................................................
24
3.2
Metodologi Percobaan ........................................................
24
3.3
Waktu Dan Tempat .............................................................
25
3.4
Alat Dan Bahan .............................................................. ....
25
3.4.1 Alat........................................................................... .
25
3.4.2 Bahan........................................................................ .
26
3.5
Rancang Bangun Instalasi............................................... ....
29
3.6
Metode Pengumpulan Data............................................. ....
30
ANALISA DATA DAN HASIL PENGUJIAN 4.1
Karakteristik Pompa Tunggal......................................... ....
32
4.1.1 Kapasitas Aktual dan Head Pompa....................... .....
32
4.1.2 Daya Pompa.......................................................... .....
44
4.2. Karakteristik Pompa Disusun Secara Seri..................... ....
48
Universitas Sumatera Utara
4.1.1 Kapasitas Aktual dan Head Pompa....................... .....
48
4.1.2 Daya Pompa.......................................................... .....
60
4.3 Analisa Perbandingan Pompa Tunggal dan Pompa
BAB V
Susunan Seri .....................................................................
71
4.3.1 Perbandingan Kapasitas Air ....................................
71
4.3.2 Perbandingan Kecepatan Air ..................................
71
4.3.3 Perbandingan Efisiensi Pompa ...............................
72
4.3.4 Perbandingan Head Losses Mayor ..........................
72
4.3.5 Perbandingan Head Losses Minor ..........................
73
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan...................................................................... ...
68
5.2
Saran ...................................................................................
69
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL SIMBOL
ARTI
SATUAN
Q
Kapasitas Aliran/Debit Air
m3/s
A
Luas Penampang
m2
D
Diameter
m
v
Kecepatan
m/s
K
Koefisien Kerugian Pipa
-
g
Percepatan Gravitasi
m/s2
Hd
Head discharge
m
Hs
Head suction
m
hf
Head losses mayor
m
hm
Head losses minor
m
Hp
Head total pompa
m
R
Jari-jari hidrolik
m
S
Gradien hidrolik
m
f
Koefisien gesek
Re
Bilangan Reynold
V
Viskositas
m2/s
L
Panjang Pipa
m
Pa
Daya Air
Watt
N
Kecepatan pompa
rpm
W
Beban
N
Universitas Sumatera Utara
Pa
Tekanan atmosfer
kg/m2
Pv
Tekanan uap jenuh
kg/m2
Ep
Energi Potensial
Joule
m
Massa
Kg
h
Ketinggian
m
t
Waktu
detik
Universitas Sumatera Utara
AKSARA YUNANI LAMBANG
ARTI
SATUAN
η
Effisiensi
%
ρ (rho)
Massa Jenis
kg/m3
γ
Berat Jenis
N/m3
µ
Viskositas Kinematik
m2/s
ω
Kecepatan Angular
rad/s
ε
koefisien gesek
(gamma)
-
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1
Lintasan aliran cairan pompa sentrifugal ................................
7
Gambar 2.2
Bagian – Bagian dari pompa ...................................................
7
Gambar 2.3
Pompa sentrifugal aliran radial. ...............................................
9
Gambar 2.4
Pompa sentrifugal aliran campur. ............................................
10
Gambar 2.5
Pompa aliran aksial. .................................................................
10
Gambar 2.6
Pompa impeler tebuka dan dan impeler tertutup .....................
11
Gambar 2.7 Pompa volut ................................................................................
11
Gambar 2.8 Pompa diffuser ............................................................................
12
Gambar 2.9 Pompa bertingkat banyak ............................................................
13
Gambar 2.10 Pompa poros vertikal dan poros horisontal ...............................
13
Gambar 2.11 Instalasi Pompa .........................................................................
14
Gambar 2.12 Diagram Moody ........................................................................
17
Gambar 2.13 Proses kavitasi ...........................................................................
20
Gambar 2.14 Kerusakan impeller akibat kativasi ...........................................
21
Gambar 3.1 Pompa .........................................................................................
26
Gambar 3.2 Pipa PVC .....................................................................................
27
Gambar 3.3 Meteran air (water meter) ............................................................
27
Gambar 3.4 Katup ...........................................................................................
28
Gambar 3.5 Elbow ..........................................................................................
28
Gambar 3.6 Pressure gauge .............................................................................
29
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.7 Pompa Sentrifugal susunan seri ..................................................
30
Gambar 4.1. Skema pompa tunggal ................................................................
33
Gambar 4.2.
Diagram moody hubungan antara kekerasan relative dan bilangan
reynold pada pompa tunggal .............................
35
Gambar 4.3. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap kapasitas air pompa tunggal ...........................................................................
40
Gambar 4.4. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap kecepatan air pompa tunggal ...........................................................................
41
Gambar 4.5. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap head losses mayor pada pompa tunggal ...................................................................
41
Gambar 4.6. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap head losses minor pada pompa tunggal ...................................................................
43
Gambar 4.7. Inersia pada impeller pompa ......................................................
45
Gambar 4.8. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap efisiensi pada pompa tunggal ...........................................................................
48
Gambar 4.9. Skema pompa susunan seri ........................................................
50
Gambar 4.10. Diagram Moody hubungan antara bilangan reynold dan kekasaran relative pada pompa seri ..............................................
51
Gambar 4.11. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap kapasitas air pompa susunan seri ....................................................................
57
Gambar 4.12. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap kecepatan air pompa susunan seri ....................................................................
57
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.13. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap head losses mayor pada pompa susunan seri .........................................................
58
Gambar 4.14. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap head losses minor pada pompa susunan seri ........................................................
59
Gambar 4.15. Inersia pada impeller pompa ...................................................
61
Gambar 4.16. Grafik pengaruh bukaan katup terhadap efisiensi pada susunan seri .............................................................................
64
Gambar 4.17. Grafik perbandingan kapasitas air pompa tunggal dan pompa susunan seri ............................................................................
65
Gambar 4.18. Grafik perbandingan kecepatan air pompa tunggal dan pompa susunan seri .............................................................................
65
Gambar 4.19. Grafik perbandingan efisiensi pompa tunggal dan pompa susunan
seri ..........................................................................
66
Gambar 4.20. Grafik perbandingan head losses mayor pompa tunggal dan pompa susunan seri .................................................................
66
Gambar 4.21. Grafik perbandingan head losses minor pompa tunggal dan pompa susunan seri .................................................................
67
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Hasil pengukuran volume air pada pompa tunggal .........................
32
Tabel 4.2 Kapasitas air untuk setiap bukaan katup pada pompa tunggal .......
33
Tabel. 4.3 Head losses mayor untuk setiap bukaan katup ..............................
40
Tabel 4.4 Koefisien kerugian pipa ..................................................................
42
Tabel 4.5 Head losses minor untuk setiap bukaan katup ................................
42
Tabel 4.6 Efisiensi pompa tunggal untuk setiap bukaan katup .......................
47
Tabel 4.7 Hasil pengukuran volume air pada pompa susunan seri .................
48
Tabel 4.8 Kapasitas air untuk setiap bukaan katup pompa susunan seri ....
48
Tabel. 4.9 Head losses mayor untuk setiap bukaan katup ...........................
56
Tabel 4.10 Koefisien kerugian pipa pompa Susunan seri ...............................
58
Tabel 4.11 Head losses minor untuk setiap bukaan katup ..............................
59
Tabel 4.12 Efisiensi susunan seri untuk setiap bukaan katup .........................
64
Universitas Sumatera Utara
