ABSTRACT

Pump is one of fluid machines which are often used in households and industries. Its function is to converts driver energy into the kinetic energy and to move fluid from a place to another place. Impeller is one of the parts in the pump. It is like propeller. Usually we call it ‘Sudu-sudu’ in Indonesian language. The function is to produce pressure by accelerating fluid particles to a high velocity providing them with velocity energy. Because of the rotation of impeller, so the pump can move the fluid from a place to another place. In this experiment, it will be done some activities in slow rotation and high rotation pump. So, it is get some data like variable control (length and diameter of pipe), manipulation variable (Q, rotation) and response variable ((high of surface, pressure, force). On the ship, impeller is used to centrifugal pumps like ballast pump and fresh water pump.

ABSTRAK

Pompa adalah salah satu jenis mesin fluida yang sering dijumpai di rumah tangga maupun industri. Fungsi pompa adalah memindahkan fluida cair dari satu tempat ke tempat dan mengubah energy poros menjadi energy kinetik. Impeller adalah salah satu komponen didalam pompa. Bentuk impeller adalah seperti baling-baling atau biasanya dinamakan sudu. Fungsi impeller adalah menghasilkan tekanan dengan memberi akselerasi pada fluida (velocity energy). Karena putaran impeller-lah sebuah pompa dapat memindahkan fluida cair dari tempat yang satu ke tempat yang lainnya. Tujuan praktikum ini adalah untuk mengetahui performansi sebuah pompa. Dalam praktikum ini akan dilakukan percobaan pompa pada putaran tinggi dan putaran rendah sehingga akan didapat data-data seperti, variable control (panjang dan diameter pipa), variable manipulasi (kapasitas air/Q, putaran) dan variable respon (ketinggian permukaan/H, tekanan/P, gaya/F). Pada kapal, impeller ini biasa digunakan pada pompa sentrifugal seperti pada pompa ballast dan pompa air tawar

1

BAB I

DASAR TEORI

Impeller pada pompa adalah suatu bagian yang mengubah energi

mekanik (energi pada sudu-sudu impeller) diteruskan kepada daya pompa

dan akibat adanya efesiensi (adanya kerugian gesekan cairan) karena

perubahan arah aliran pada sudu-sudu impeller. Bentuk impeller adalah

seperti baling-baling atau biasanya dinamakan sudu. Fungsi impeller adalah

menghasilkan tekanan dengan memberi akselerasi pada fluida (velocity

energy). Karena putaran impeller-lah sebuah pompa dapat memindahkan

fluida cair dari tempat yang satu ke tempat yang lainnya.

Jenis-jenis impeller menurut konstruksinya

1. Impeller tertutup

Impeler yang tertutup memiliki baling-baling yang ditutupi oleh mantel

(penutup) pada kedua sisinya. Biasanya digunakan untuk pompa air, dimana

baling-baling seluruhnya mengurung air. Hal ini mencegah perpindahan air

dari sisi pengiriman ke sisi penghisapan, yang akan mengurangi efisiensi

pompa. Dalam rangka untuk memisahkan ruang pembuangan dari ruang

penghisapan, diperlukan sebuah sambungan yang bergerak diantara impeler

dan wadah pompa.

2. Impeller terbuka

Semi-open impeller dibangun dengan pelat bundar (web) yang melekat pada

satu sisi dari pisau (blade). Impeller telah terpasang pada pelat melingkar

kedua sisi dari pisau (blade).

3. Impeller semi-terbuka

Semi-open impeller dibangun dengan pelat bundar (web) yang melekat pada

satu sisi dari pisau (blade). Impeller telah terpasang pada pelat melingkar

kedua sisi dari pisau

2

http://www.engineersedge.com/pumps/impellar_classification.htm

Jenis-jenis impeller berdasarkan arah aliran

1. Aliran radial

Impeller ini digunakan untuk memompakan cairan dengan kapasitas

besar

2. Aliran aksial

Impeller ini digunakan untuk memompakan cairan dengan kapasitas

besar

3. Aliran aksial-radial

Impeller ini digunakan untuk memompakan cairan dengan kapasitas

besar dengan total head yang relatif rendah dibandingkan dengan radial

impeller tapi lebih tinggi daripada aksial impeller. Impeller ini dapat terbuka

dan tertutup.

Gambar mixed flow impeller (kombinasi tertutup dan terbuka/radial dan

aksial)

http://www.engineersedge.com/pumps/impellar_classification.htm

3

Gambar impeller axial

http://www.engineersedge.com/pumps/impellar_classification.htm

Jenis-jenis impeller berdasarkan isapannya

1. Isapan tunggal

Impeller isap tunggal memungkinkan cairan untuk memasuki pusat

baling-baling hanya dari satu arah

2. Isapan ganda

Sebuah double-suction impeller memungkinkan cairan masuk ke

tengah impeller blades dari kedua belah pihak secara bersamaan

http://www.engineersedge.com/pumps/impellar_classification.htm

Karakteristik-karakteristik impeller antara lain:

1. Pada kecepatan aliran tinggi di daerah stabil dari kurva karakteristik

head dekat titik efesiensi, propeller dengan lima sudu menghasilkan head

yang besar dari pada empat impeller.

2. Semakin besar diameter impeller semakin besar energi yang

dihasilkan sehingga energi mekanik yang diberikan pada fluida semakin

besar.

4

3. Semakin luas penampang sudu-sudu propeller, semakin luas pula

daerah yang memberikan energi pada fluida tetapi beban yang didapat juga

semakin besar.

4. Semakin banyak sudu pada impeller maka beban sudu akibat

tumbukan fluida dapat distribusikan secara merata, tetapi kecepatan semakin

menurun

5. Impeller dengan sudu lengkung digunakan untuk menghasilkan

gaya sentrifugal pada fluida, sedangkan pada sudu lurus digunakan untuk

mempercepat aliran (energi kinetik).

(Church,Austin H.1993.Pompa dan Blower Sentrifugal, Jakarta. Penerbit Erlangga Hal

77)

Prinsip kerja pompa

Pompa merupakan mesin fluida yang memberikan energi kepada

fluida, dimana fluida yang digunakan merupakan fluida cair. Jenis-jenis

pompa adalah sebagai berikut:

1. Positive Displacement, disebut juga dengan pompa aksi positif. Energi

mekanik dari putaran poros pompa dirubah menjadi energi tekanan

untuk memompakan fluida. Pada pompa jenis ini dihasilkan head yang

tinggi tetapi kapasitas yang dihasilkan rendah. Yang termasuk dalam

pompa ini adalah pompa rotary, pompa lobe, screw pump.

2. Dynamic Pump, merupakan suatu pompa yang memiliki elemen utama

sebuah motor dengan sudu impeler berputar dengan kecepatan tinggi.

Fluida masuk dipercepat oleh impeler yang menaikkan kecepatan

fluida maupun tekanannya dan melemparkan keluar volut. Yang

termasuk dalam pompa ini adalah pompa sntrifugal, pompa axial.

Pompa memiliki bagian yang dinamakan impeller sebagai pengangkat

atau pemindah zat cair dari satu tempat ke tempat yang lain karena pengaruh

perbedaan tekanan dan sistem. Dalam kerjanya, pompa membutuhkan daya

dari luar (digerakkan motor listrik). Putaran motor listrik tersebut digunakan

5

untuk mengkopel impeller dalam zat cair. Maka zat cair yang yang ada di

dalam impeller, oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar. Karena timbul gaya

sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran

diantara sudu-sudu. Disini perbedaan tekanan zat cair mengalami lebih

tinggi, demikian pula perbedaan kecepatannya bertambah besar karena zat

cair mengalami percepatan. Zat cair yang keluar dari impeller ditampung oleh

saluran berbentuk volut (spiral) di keliling impeller dan disalurkan ke luar

pompa melalui nozel. Di dalam nozel ini sebagian head kecepatan aliran

diubah menjadi head tekanan. Jadi impeller pompa berfungsi memberikan

kerja kepada zat cair sehingga energi yang dikandungnya menjadi bertambah

lebih besar. Sehingga selisih energi persatuan berat atau head total zat cair

antara flens isap (suction) dan flens keluar (discharge) pompa disebut head

total pompa. Dari uraian di atas jelas bahwa pompa dapat mengubah energi

mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang

mengakibatkan perubahan head tekanan, head kecepatan, dan head

potensial pada zat cair yang mengalir secara kontinyu.

(Ir.Sularso, MSME, ”pompa dan kompresor”, hal.4 )

I.1 Head

Head merupakan energi mekanik yang dikandung oleh satu satuan

berat (1 kgf) zat cair yang mengalir pada penampang yang bersangkutan.

Satuan energi per satuan berat adalah ekivalen dengan satuan panjang(atau

tinggi). Maka total head (H) merupakan jumlahan dari head tekanan, head

kecepatan, dan head potensial, adalah energi mekanik total per satuan berat

6

zat cair, dan dinyatakan dengan tinggi kolom zat cair dalam meter (Orianto, M

& Pratikto, WA, 1984). Head total pompa dapat dituliskan sebagai berikut:

H = Hs + HP+ Hv + Hl

Gambar instalasi head pompa

Beberapa komponen head diantaranya:

Head Statik (Static Head) : Merupakan head karena perbedaan ketinggian antara 2 permukaan

Hs = Z1 - Z2

= m-m

Hs = m (terbukti)

Dimana:

Hs = static head (m)

Z1, Z2 = jarak ketinggian permukaan fluida dengan pompa (m)

Head Tekanan (Pressure Head ) merupakan head karena tekanan didalam aliran fluida

HP =

P2−P1

γ (Sularso & Tahara, Haruo, 2000)

= N/m 2

N/m3

= m (terbukti)

7

Dimana :

Hp = pressure head (m)

P1 , P 2 = tekanan (atm)

γ = berat jenis fluida (kg/m2s2)

Head Kecepatan (Velocity Head) : Merupakan energi dari fluida yang dihasilkan dari gerakan pada suatu pipa

Hv = (v2 - v1) / 2g (Sularso & Tahara, Haruo, 2000)

= m/s 2

m/s2

= m (terbukti)

Dimana:

Hv = velocity head (m)

v2 , v1 = kecepatan aliran fluida (m/s)

Head Gesekan (Friction Head) : Merupakan head yang diperlukan untuk mengatasi kerugian gesekan pada pipa, katub maupun perlengkapan pipa (outfittings).

a) Head mayor untuk panjang pipa

(Sularso & Tahara, Haruo, 2000)

Dimana:

l = panjang pipa (m)

D = diameter pipa (m)

v = kecepatan fluida yang melalui pipa (m/s)

k = koefisien friksi untuk pipa panjang

g = percepatan gravitasi ( 9,8 m.s-2 )

b) Head minor untuk fitting, katup, sambungan , dll.

Dimana:

f = koefisien friksi untuk fitting

v = kecepatan fluida yang melalui pipa (m/s)

g = percepatan gravitasi ( 9,8 m.s-2 )

8

I.2 Torsi

Torsi adalah perkalian antara gaya dengan lengan gaya

T = F x l (Sularso & Tahara, Haruo, 2000)

dimana F = m x g

Keterangan F : gaya (N)

g : gravitasi ( m/s2 )

T : torsi (Nm)

M : massa ( Kg )

l : panjang lengan (m)

I.3 Daya Pompa (Brake Horse Power/BHP)

Daya motor pompa adalah daya yang dibutuhkan pompa untuk

memutar impeller.

BHP = 2π x T x n (Sularso & Tahara, Haruo, 2000)

dimana :

BHP = input energi yang dibutuhkan pompa (watt)

T = Torsi (N)

n = putaran (Rpm)

I.4 Daya Air (Water Horse Power/WHP)

Daya air yaitu energi yang secara efektif diterima oleh air dari pompa per satuan

waktu

WHP = x Q x H (Sularso & Tahara, Haruo, 2000)

Keterangan :

WHP : daya air (KW)

: berat air per satuan volume (kgf./l)9

Q : kapasitas (m3/min)

H : head total pompa (m)

I.5 Efisiensi Pompa

Efisiensi pompa merupakan perbandingan antara daya air dengan

daya pompa.

ηP=daya keluaran ( output )daya masukkan ( input )

= WHPBHP

x 100 %

(Sularso & Tahara, Haruo, 2000)

Keterangan :

P : efisiensi pompa (%)

WHP : daya air (KW)

BHP : daya poros (KW)

10

BAB II

TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui efisiensi dari pompa.

11

BAB III

PERALATAN YANG DIGUNAKAN

No Nama Peralatan Fungsi Gambar

1 Motor

Penggerak

Untuk menggerakkan

pompa

2 Pompa

Sentrifugal

Untuk memompa fluida

3 Presssure

Gauge

Untuk mengukur

tekanan

4 Indikator Beban

Pompa

Untuk mengukur gaya

pembebanan pada

pompa

5 Tachometer Untuk mengukur

kecepatan putaran pada

poros pompa

12

6 Flowmeter Untuk mengukur

kapasitas aliran fluida di

bak.

7 Katup Untuk mengatur besar

kecilnya kapasitas aliran

fluida

8 Penggaris Untuk mengukur

ketinggian permukaan

air antara sisi discharge

dan sisi suction

13

.BAB IV

LANGKAH PERCOBAAN

Pada percobaan impeller ini ada 2 percobaan yang dilakukan, yaitu

percobaan pada putaran rendah dan percobaan pada putaran tinggi.

Sebelum dilakukan percobaan dilakukan pengecekan tarlebih dahulu pada

alat ukur yang digunakan, bila alat ukur tidak menunjukkan pada angka nol

(0) maka dilakukan kalibrasi pada alat ukur tersebut. Kemudian lakukan

langkah berikut ini:

IV.1 Percobaan pertama (Putaran Rendah)

a) Lepaskan rem prony dan buka penuh Spear, supaya tidak ada

pembebanan pada pompa, sehingga dapat digunakan untuk

percobaan pompa impeller.

b) Set pompa pada putaran rendah.

c) Nyalakan pompa

d) Atur kapasitas aliran fluida yang mengalir ke bak

e) Pada kapasitas tertentu yang telah ditentukan, amati:

1) Tekanan discharge pada Pressure Gauge

2) Putaran poros pompa

3) Tinggi permukaan air di bak

4) Besar beban/gaya pompa

5) Kecepatan aliran Fluida

f) Ulangi langkah 1-5 dengan kapasitas yang telah ditentukan

g) Matikan Pompa

IV.2 Percobaan kedua (Putaran Tinggi)

Lepaskan rem prony dan buka penuh Spear, supaya tidak ada

pembebanan pada pompa, sehingga dapat digunakan untuk percobaan

pompa impeller.

14

Set pompa pada putaran tinggi

a) Nyalakan pompa

b) Atur kapasitas aliran fluida yang mengalir ke bak

c) Pada kapasitas tertentu yang telah ditentukan, amati :

1) Tekanan discharge pada Pressure Gauge

2) Putaran poros pompa

3) Tinggi permukaan air di bak

4) Besar beban/gaya pompa

5) Kecepatan aliran Fluida

d) Ulangi langkah 1-5 dengan kapasitas yang telah ditentukan

e) Matikan Pompa

15

BAB V

GAMBAR RANGKAIAN

16

BAB VI

TABEL PENGAMBILAN DATA

Dari percobaan, diperoleh data-data sebagai berikut:

Panjang lengan pompa =……………….m

Diameter pipa =……………….m

Pompa impeller putaran rendah

No Q(liter/s) P (mH2O) n (rpm) F (Kgf) Z(meter)

1

2

3

4

5

Pompa impeller putaran tinggi

No Q(liter/s) P (mH2O) n (rpm) F (Kgf) Z(meter)

1

2

3

4

5

Surabaya, 2012

GRADER I GRADER I

Nrp Nrp

17

BAB VII

ANALISA DATA DAN GRAFIK

1) GRAFIK ANTARA KAPASITAS (Q) DAN HEAD POMPA (H)

a. Putaran Rendah

b. Putaran Tinggi

c. Analisa Grafik

2) GRAFIK ANTARA PUTARAN (n) DAN KAPASITAS (Q)

a. Putaran Rendah

b. Putaran Tinggi

c. Analisa Grafik

3) GRAFIK ANTARA EFFISIENSI (η) DAN KAPASITAS (Q)

a. Putaran Rendah

b. Putaran Tinggi

c. Analisa Grafik

4) GRAFIK ANTARA EFFISIENSI (η) DAN PUTARAN (n)

a. Putaran Rendah

b. Putaran Tinggi

c. Analisa Grafik

18