Date post: | 10-Aug-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | yuniardimz |
View: | 317 times |
Download: | 4 times |
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