Karakteristik Pompa

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mesin adalah suatu sistem baik sederhana maupun kompleks yang

digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia. Banyak sekali mesin yang

telah dipakai dalam berbagai aspek kehidupan manusia seperti industri, kantor,

bahkan dalam kehidupan sehari-hari, salah satunya adalah pompa.

Pompa adalah alat yang digunakan untuk menaikkan/memindahkan fluida

cair (liquid) dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah. Dalam kehidupan

sehari-hari, pompa digunakan hanya untuk memindahkan fluida, sedangkan dalam

industri, penggunaan pompa lebih kompleks, seperti menaikkan tekanan,

menambah laju aliran hingga mengontrol jenis aliran.

Seperti halnya mesin yang lain, pompa juga mempunyai karakteristik

tersendiri. Dengan mempelajari dan mengetahui karakteristik pompa, engineer

dapat merancang pompa agar berada pada kondisi maksimalnya. Oleh karena itu

pengetahuan tentang karakteristik pompa sangatlah penting.

1.2 Tujuan

1. Mendapatkan grafik karakteristik pompa

2. Mengetahui hubungan antara karakteristik dan instalasi pompa

3. Menentukan titik operasi pompa

1.3 Manfaat

1. Dapat mengetahui karakteristik pompa

2. Mengetahui performa, head, debit dan umur pemakaian pompa

3. Mengetahui masalah pada instalasi pompa

1.4 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN. Memuat latar belakang, tujuan, manfaat dan

juga sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Berisi teori umum

mengenai pompa, teori khusu mengenai karakteristik pompa dan juga teori khusu

alat ukur. BAB III METODOLOGI PERCOBAAN. Berisi prosedur praktikum, alat

dan bahan yang digunakan, serta asumsi-asumsi. BAB IV HASIL DAN

PEMBAHASAN. Berisi hasil dari percobaan dan pembahasannya. BAB V

PENUTUP. Berisi kesimpulan dan saran dari percobaan yang dilakukan. Daftar

Pustaka. Memuat daftar referensi dalam membuat tulisan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Umum

2.1.1 Pompa

Pompa adalah suatu alat pengangkut untuk memindahkan zat cair dari

suatu tempat ke tempat lain dengan memberikan gaya tekan terhadap zat yang akan

dipindahkan,seperti misalnya pemindahan crude oil dari tanki penampungan bahan

baku yang akan dialirkan ke kolom Destilasi. Pada dasarnya gaya tekan yang

diberikan untuk mengatasi friksi yang timbul karena mengalirnya cairan di dalam

pipa saluran karena beda evevasi (ketinggian) dan adanya tekanan yang harus

dilawan.

Gambar 2.1. Pompa mengalirkan air ke tempat yang lebih tinggi

Perpindahan zat cair dapat terjadi menurut arah horizontal maupun

vertical, seperti zat cair yang berpindah secara mendatar akan mendapatkan

hambatan berupa gesekan dan turbulensi, sedangkan zat. Pada zat cair dengan

perpindahan ke arah vertical, hambatan yang timbul terdiri dari hambatan-

hambatan yang diakibatkan dengan adanya perbedaan tinggi antara permukaan isap

(suction) dan permukaan tekan (discharge).

2.1.2 Klasifikasi Pompa

Pompa dibagi berdasarkan head atau berdasarkan debit. Klasifikasi pompa

dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Klasifikasi pompa

Positive displacement pump bekerja dengan cara memberikan gaya

tertentu, berupa energi kinetik pada volume fluida yang tetap dari inlet sampai

outlet. Non positive displacement pump adalah pompa yang beroperasi dengan

menghasilkan kecepatan fluida tinggi. Jenis pompa ini memiliki efisiensi yang

rendah.

2.1.3 Macam-macam Pompa

2.1.3.1 Pompa Dinamik (Non Positive Displacement Pump)

Dynamic pump atau pompa dinamik terbagi menjadi beberapa macam

yaitu pompa sentrifugal, pompa aksial, dan pompa spesial-efek (special-effect

pump). Pompa-pompa ini beroperasi dengan menghasilkan kecepatan fluida tinggi

Pumps

Vane

Gear

Reciprocating Rotary

Non Positive

Displacement Positive

Displacement

Screw

Sobe

Centrifugal Special Effect

Piston

diaphragm

mmm

dan mengkonversi kecepatan menjadi tekanan melalui perubahan penampang aliran

fluida. Jenis pompa ini biasanya juga memiliki efisiensi yang lebih rendah daripada

tipe positive displacement pump, tetapi memiliki biaya yang lebih rendah untuk

perawatannya. Pompa dinamik juga bisa beroperasi pada kecepatan yang tinggi dan

debit aliran yang juga tinggi.

1. Pompa Sentrifugal

Sebuah pompa sentrifugal tersusun atas sebuah impeler dan saluran inlet

di tengah-tengahnya. Dengan desain ini maka pada saat impeler berputar, fluida

mengalir menuju casing di sekitar impeler sebagai akibat dari gaya sentrifugal.

Casing ini berfungsi untuk menurunkan kecepatan aliran fluida sementara

kecepatan putar impeler tetap tinggi. Kecepatan fluida dikonversikan menjadi

tekanan oleh casing sehingga fluida dapat menuju titik outletnya. Beberapa

keuntungan dari penggunaan pompa sentrifugal yakni aliran yang halus (smooth)

di dalam pompa dan tekanan yang seragam pada discharge pompa, biaya rendah,

serta dapat bekerja pada kecepatan yang tinggi sehingga pada aplikasi selanjutnya

dapat dikoneksikan langung dengan turbin uap dan motor elektrik. Penggunaan

pompa sentrifugal di dunia mencapai angka 80% karena penggunaannya yang

cocok untuk mengatasi jumlah fluida yang besar daripada pompa positive-

displacement.

Gambar 2.3. Pompa Sentrifugal

2. Pompa Aksial

Pompa aksial juga disebut dengan pompa propeler. Pompa ini

menghasilkan sebagian besar tekanan dari propeler dan gaya lifting dari sudu

terhadap fluida. Pompa ini banyak digunakan di sistem drainase dan irigasi. Pompa

aksial vertikal single-stage lebih umum digunakan, akan tetapi kadang pompa aksial

two-stage (dua stage) lebih ekonomis penerapannya. Pompa aksial horisontal

digunakan untuk debit aliran fluida yang besar dengan tekanan yang kecil dan

biasanya melibatkan efek sifon dalam alirannya.

Gambar 2.4. Pompa Aksial

3. Special Effect Pump

Pompa jenis ini digunakan pada industri dengan kondisi tertentu. Yang

termasuk ke dalam pompa jenis ini yaitu jet (eductor), gas lift, hydraulic ram, dan

electromagnetic. Pompa jet-eductor (injector) adalah sebuah alat yang

menggunakan efek venturi dari nozzle konvergen-divergen untuk mengkonversi

energi tekanan dari fluida bergerak menjadi energi gerak sehingga menciptakan

area bertekanan rendah, dan dapat menghisap fluida di sisi suction.

Gambar 2.5. Pompa Injektor

Gas Lift Pump adalah sebuah cara untuk mengangkat fluida di dalam

sebuah kolom dengan jalan menginjeksikan suatu gas tertentu yang menyebabkan

turunnya berat hidrostatik dari fluida tersebut sehingga reservoir dapat

mengangkatnya ke permukaan.

Pompa hydraulic ram adalah pompa air siklik dengan menggunakan tenaga

hidro (hydropower).

Gambar 2.6. Pompa hidram

Dan pompa elektromagnetik adalah pompa yang menggerakkan fluida

logam dengan jalan menggunakan gaya elektromagnetik.

Gambar 2.7. Pompa elektromagnetik

2.1.3.2 Pompa Positive Displacement

Pompa positive displacement bekerja dengan cara memberikan gaya

tertentu pada volume fluida tetap dari sisi inlet menuju titik outlet pompa.

Kelebihan dari penggunaan pompa jenis ini adalah dapat menghasilkan power

density (gaya per satuan berat) yang lebih besar. Dan juga memberikan perpindahan

fluida yang tetap/stabil di setiap putarannya.

Pompa positive displacement memiliki tipe yang lebih bervariasi daripada

pompa dinamik. Secara general pompa positive displacement dibagi kedalam dua

kelompok besar, yakni pompa jenis rotari dan jenis reciprocating.

1. Tipe Rotary

Pompa positive displacement tipe rotari ini memindahkan fluida kerja

melalui mekanisme rotari dengan jalan menimbulkan efek vakum sehingga dapat

menghisap fluida kerja dari sisi inlet, dan memindahkannya ke sisi outlet. Jika ada

udara yang terperangkap di dalam pompa rotari, secara natural pompa ini akan

mengeluarkan udara tersebut, sehingga mengurangi kebutuhan untuk mengeluarkan

udara yang terperangkap di dalam pompa secara manual.

Berikut adalah macam-macam pompa positive displacement tipe rotari :

a. Pompa Roda Gigi Internal (Internal Gear Pump)

Pompa ini menggunakan dua roda gigi sebagai penggerak fluida kerja di

dalam casing pompa. Satu roda gigi menjadi penggerak dan yang lainnya menjadi

yang digerakkan. Roda gigi penggerak berada di dalam roda gigi yang digerakkan.

Untuk lebih jelasnya silahkan perhatikan gambar berikut.

Gambar 2.8. Pompa roda gigi internal

Dan berikut adalah proses dimana fluida kerja dipompa oleh pompa roda

gigi internal ini.

Gambar 2.9. Prinsip kerja pompa roda gigi internal

Terlihat bahwa fluida kerja masuk melalui inlet pompa menuju sela-sela

roda gigi luar yang diputar oleh roda gigi dalam. Fluida tersebut bergerak menuju

sisi outlet akibat dorongan dari roda gigi luar. Selanjutnya roda gigi dalam masuk

ke sela-sela roda gigi luar sehingga mendorong fluida kerja untuk keluar ke sisi

outlet pompa.

b. Pompa Roda Gigi Eksternal (External Gear Pump)

Sama dengan pompa roda gigi internal, pompa roda gigi eksternal ini juga

menggunakan dua roda gigi sebagai komponen utamanya. Yang membedakan

adalah kedua roda gigi berada pada posisi yang sejajar, dan roda gigi penggerak

tidak berada di dalam roda gigi yang digerakkan.

Gambar 2.10. Pompa roda gigi eksternal

c. Pompa Screw (Ulir)

Pompa ulir pertama kali dikembangkan oleh Archimedes, ia menggunakan

satu buah ulir untuk memindahkan air dari tempat yang rendah ke sawah-sawah

untuk keperluan irigasi. Oleh karena hal inilah pompa ulir dengan satu ulir disebut

juga Pompa Ulir Archimedes.

Gambar 2.11. Pompa Ulir

Desain pompa ulir telah berkembang menjadi beberapa tipe seperti twin-

rotor, triple-rotor, dan 5-rotor. Perbedaan ketiganya ada pada jumlah rotor ulirnya.

Berikut adalah video pompa ulir dengan twin-rotor.

Prinsip kerja pompa ulir dengan multi-rotor adalah fluida kerja yang

masuk melalui sisi inlet pompa dipindahkan oleh rotor ulir melalui sela-sela ulir sisi

luar. Saat sampai di sisi outlet, fluida akan terdorong keluar dari pompa.

d. Progressive Cavity Pump

Pompa jenis ini adalah pengembangan dari pompa jenis ulir. Prinsip

kerjanya pertama kali dikenalkan oleh Rene Moineau pada tahun 1930-an. Pompa

ini terdiri atas sebuah rotor yang berbentuk spiral, serta stator yang juga berbentuk

spiral namun didesain memiliki jarak pitch spiral yang 2 kali lebih besar dari pitch

rotor. Rotor pompa progressive cavity terhubung dengan shaft yang digerakkan

oleh motor listrik. Diantara shaft dengan rotor dihubungkan oleh flexible coupling

yang apabila shaft berputar, kopling ini bergerak mengikuti gerakan rotor dan shaft.

Gambar 2.12. Progressive cavity pump

Pompa progressive cavity dapat digunakan pada berbagai macam jenis

fluida kerja, dari fluida encer sampai dengan fluida berviskositas tinggi. Namun

pompa ini tidak cocok dengan partikel-partikel solid. Untuk operasionalnya, pompa

ini perlu dilakukan proses pengisian awal (priming) serta pembuangan udara yang

terperangkap (venting) di dalamnya sebelum beroperasi. Hal ini bertujuan untuk

memperpanjang umur pompa.

e. Rotary Lobe Pump dan Rotary Piston Pump

Pompa rotary lobe mirip dengan pompa roda gigi, hanya saja

menggunakan semacam rotor berbentuk cuping (lobe). Terdapat dua rotor cuping

di dalam casing pompa, yang keduanya digerakkan oleh sumber penggerak dan

diatur sedemikian rupa oleh roda gigi yang berada di luar bodi pompa sehingga

kedua rotor berputar seirama. Putaran dari rotor ini menimbulkan ruang kosong

sehingga fluida dapat masuk ke dalamnya dan ikut berpindah ke sisi outlet. Pada

sisi outlet kedua cuping rotor bertemu sehingga menutup rongga yang ada dan

mendorong fluida kerja keluar melalui outlet pompa.

Gambar 2.13. Rotary lobe pump

Pompa rotary piston adalah pengembangan dari pompa rotary lobe. Rotor

pompa rotary piston didesain sedemikian rupa sehingga volume rongga pompa

menjadi lebih luas. Selain itu pada sisi outlet pompa, rotor pompa tidak lagi

menghimpit fluida kerja agar keluar seperti pada pompa rotary lobe, namun

bentuk rotor pompa rotary piston akan mendorong fluida agar keluar ke sisi outlet

pompa.

Gambar 2.14. Rotary piston pump

f. Vane Pump

Dalam Bahasa Indonesia vane pump berarti pompa baling-baling. Pompa

rotari ini menggunakan silinder di bagian rotor, pangkal silinder terpasang pegas

yang terhubung dengan rotor pompa. Sumbu rotor tidak segaris dengan sumbu

casing pompa, sehingga saat rotor berputar, silinder rotor akan mengikuti bentuk

casing dan mendorong fluida kerja untuk menuju outlet pompa.

Gambar 2.15. Vane Pump

g. Pompa Peristaltik

Pompa tipe rotari yang terakhir adalah pompa peristaltik. Pompa jenis ini

menggunakan prinsip kerja yang mirip dengan gerakan peristaltik pada

kerongkongan. Pompa ini menggunakan semacam selang elastis sebagai saluran

fluida kerja. Selang tersebut ditekan oleh rotor dengan ujung berupa roller sehingga

membentuk gerakan dorongan.

Gambar 2.16. Pompa peristaltik

Pompa peristaltik awalnya banyak digunakan pada laboratorium-

laboratorium saja, namun seiring dengan pengembangan teknologi karet, saat ini

pompa peristaltik dapat digunakan untuk memompa bahan-bahan yang lebih

berat termasuk bahan-bahan solid.

2. Tipe Reciprocating

Pompa resiprocating menggunakan piston yang bergerak maju-mundur

sebagai komponen kerjanya, serta mengarahkan aliran fluida kerja ke hanya satu

arah dengan bantuan check valve. Pompa positive displacement ini memiliki rongga

kerja yang meluas pada saat menghisap fluida, dan akan mendorongnya dengan

mempersempit rongga kerja tersebut. Dengan bantuan check valve untuk mengatur

arah aliran fluida, maka akan terjadi proses pemompaan yang harmonis. Pompa

resiprocating terdiri atas beberapa macam, yaitu :

a. Pompa piston

Pompa ini menggunakan piston untuk menghisap dan mendorong fluida

kerja. Jumlah dari piston tergantung dari desain pabrikan yang menyesuaikan pula

dengan kebutuhan sistem. Semakin sedikit jumlah piston pada pompa piston, maka

akan semakin tidak stabil pula besar debit aliran air yang keluar dari pompa ini.

Untuk mendapatkan aliran fluida yang stabil dapat dipergunakan pressure relief

valve atau pompa dengan piston lebih banyak.

Gambar 2.17. Pompa Piston

b. Plunger pump

Pompa jenis ini mirip dengan pompa piston. Yang membedakan adalah

pompa ini tidak menggunakan piston, bagian pompa yang mendorong fluida tidak

secara penuh memenuhi ruangan silinder. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar

perbedaan antara pompa piston dengan pompa plunger berikut ini.

Gambar 2.18. Perbedaan piston pum dan plunger pump

c. Pompa Diafragma

Pompa ini juga mirip dengan pompa piston namun komponen pompa yang

melakukan gerakan maju-mundur adalah diafragma yang terhubung dengan engkol

penggerak. Diafragma akan bergerak maju dan mundur untuk menciptakan

perubahan rongga ruang di dalam pompa. Dengan bantuan check valve maka aliran

fluida kerja dapat terjadi.

Gambar 2.19. Pompa Diafragma

Pompa diafragma umumnya beroperasi pada tekanan yang lebih rendah

daripada pompa piston maupun pompa plunger. Namun, karena desainnya yang

unik, pompa diafragma dapat terus beroperasi sekalipun suatu saat tidak ada fluida

yang mengalir di dalamnya. Dan secara otomatis apabila fluida kerja tersedia lagi,

pompa ini dapat secara alami melakukan pengisian fluida (priming) dan

pengeluaran udara (venting).

d. Swashplate Pump

Jenis pompa yang terakhir akan kita bahas adalah pompa swashplate.

Pompa ini merupakan pengembangan dari pompa piston. Beberapa piston disusun

secara sejajar dengan ujung yang satu terhubung dengan plate tegak, sedangkan

ujung yang lain terhubung dengan plate miring. Saat poros pompa berputar piston-

piston yang terusun sejajar tadi ikut berputar sehingga menghasilkan gerakan maju-

mundur.

Gambar 2.20. Swash plate pump

2.1.4 Karakteristik Pompa Berdasarkan Head

Setiap pompa yang dibuat oleh produsen memiliki karakteristik yang

berbeda-beda sesuai dengan fungsi dan desain pembuatannya. Hal ini dipengaruhi

oleh ukuran besar dan desain pompa, ukuran dari diameter impeler, serta besar

putaran operasionalnya. Karakteristik sebuah pompa ditunjukkan melalui sebuah

kurva Head vs. Debit pompa.

Gambar 2.21. Kurva head vs flow rate pompa

Kurva karakteristik pompa di atas juga biasa dikenal di dunia engineering

dan industri sebagai Kurva Performa Pompa.

Jika pada sebuah pompa tertentu dijaga konstan putaran porosnya, maka

kita dapat menggeser kurva performansinya dengan cara memvariasikan besar

diameter impellernya.

Gambar 2.22. Head vs capacity pompa dengan diameter impeller bervariasi

Begitu pula jika kita menjaga diameter impeller pompa pada kondisi

konstan, lalu kita memvariasikan besar putaran porosnya, maka kita juga dapat

menggeser kurva performansi pompa ke kanan maupun ke kiri.

Gambar 2.23 head vs capacity dengan putaran poros bervariasi

Pemvariasian kondisi pompa di atas memang tampak kurang lazim.

Namun di dunia industri hal tersebut menjadi hal yang lumrah. Pada Pembangkit

Listrik Tenaga Uap misalnya, pompa utama yang mensupply air menuju boiler

harus dapat memvariasikan besar debit air yang dikeluarkan sesuai dengan

kebutuhan uap air yang akan diproduksi boiler. Perubahan beban listrik maka

kebutuhan uap airnya juga berbeda-beda. Pemvariasian putaran pompa menjadi

solusi yang masuk akal untuk digunakan pada industri ini.

2.1.5 Klasifikasi Pompa Sentrifugal Menurut Jumlah Tingkatnya

1. Pompa Satu Tingkat

Pompa ini hanya mempunyai satu impeler. Head total yang ditimbulkan

hanya berasal dari satu impeler, jadi relatif rendah, namun konstruksinya relatif

sederhana.

Gambar 2.24. Pompa sentrifugal satu tingkat

2. Pompa Bertingkat Banyak

Pompa ini menggunakan beberapa impeler yang dipasang secara berderet

(seri) pada satu poros. Zat cair yang keluar dari impeler pertama dimasukkan ke

impeler berikutnya dan seterusnya hingga impeler terakhir. Head total pompa ini

merupakan jumlahan dari head yang ditimbulkan oleh masingmasing impeler

sehingga relatif tinggi.

Gambar 2.25. Pompa sentrifugal bertingkat banyak

2.1.6 Bagian-bagian Pompa Sentrifugal

Gambar 2.26. Bagian-bagian pompa sentrifugal

Keterangan:

A. Stuffing Box: Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah

dimana poros pompa menembus casing.

B. Packing: Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari

casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.

C. Shaft: Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama

beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.

D. Shaft Steeve: Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi

dan keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage

joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever.

E. Vane: Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

F. Casing: Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai

pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet

dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan

mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

G. Eye of Impeller: Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.

H. Impeller: Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa

menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu,

sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi

kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.

I. Casing Wear Ring: Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan

yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan

cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.

J. Bearing: Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari

poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing

juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada

tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.

K. Discharge Nozzle: Berfungsi untuk menambah kecepatan aliran keluar pompa

2.1.7 Head Pompa

Head pompa adalah sebuah satuan linier vertikal untuk menunjukkan

ketinggian maksimum sebuah pompa spesifik saat memompa fluida menuju

outletnya. Umumnya yang menjadi pertanyaan kita di awal mempelajari pompa

adalah Mengapa satuan yang digunakan adalah meter (SI) atau feet (CGS), dan

bukan satuan tekanan?

Jawabannya sangat sederhana, sebuah pompa dengan spesifikasi tertentu

akan menghasilkan meter ketinggian (head) yang sama sekalipun memompa

berbeda-beda fluida dengan massa jenis yang berbeda-beda pula. Di sisi lain, ia

akan menghasilkan tekanan yang berbeda antara fluida-fluida tersebut sesuai

dengan massa jenisnya.

Gambar 2.27. Tekanan keluaran pompa pada dua fluida yang berbeda

Jika ada dua pompa yang identik memompa dua fluida yang berbeda massa

jenisnya, pembacaan tekanan di sisi keluaran pompa akan berbeda sekalipun di titik

ketinggian yang sama. Oleh karena itulah digunakan satuan meter ketinggian

untuk merepresentasi besar head pompa.

2.2 Teori Khusus

2.2.1 Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal bekerja berdasarkan prinsip gaya sentrifugal yaitu

bahwa benda yang bergerak secara melengkung akan mengalami gaya yang

arahnya keluar dari titik pusat lintasan yang melengkung tersebut. Besarnya gaya

sentrifugal yang timbul tergantung dari masa benda, kecepatan gerak benda, dan

jari-jari lengkung lintasannya.

Impeller adalah semacam piringan berongga dengan sudu-sudu

melengkung di dalamnya dan dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor

listrik, mesin uap atau turbin uap. Pada bagian samping dari impeller dekat dengan

poros, dihubungkan dengan saluran isap, dan cairan (air, minyak, dll) masuk ke

dalam impeller yang berputar melalui saluran tersebut. Dan karena gerakan berputar

dari impeller maka cairan yang terdapat pada bagian tersebut ikut berputar akibat

gaya sentrifugal yang terjadi, air didesak keluar menjauhi pusat, dan masuk dalam

ruangan antara keliling impeller bagian luar dan rumah pompa, dan menuju ke

saluran keluar.

Cairan dipaksa menuju sebuah impeler oleh tekanan atmosfir, atau dalam

hal ini jet pump oleh tekanan buatan. Baling-baling impeler meneruskan energi

kinetik ke cairan, sehingga menyebabkan cairan berputar. Cairan meninggalkan

impeler pada kecepatan tinggi. Impeler dikelilingi oleh volute casing atau dalam

hal pompa turbin digunakan cincin diffuser stasioner. Volute atau cincin diffuser

stasioner mengubah energi kinetik menjadi energi tekanan.

Gambar 2.28. Pompa Sentrifugal

2.2.2 Head Losses pada Pipa

Kerugian tinggi-tekan terdiri atas kerugian tinggi-tekan mayor dan minor,

atau head losses mayor dan head losses minor. Head losses mayor disebabkan

karena kerugian gesek di dalam pipa-pipa, dan head losses minor disebabkan karena

kerugian di dalam belokan-belokan, reduser, katup-katup, dan sebagainya.

1. Head Losses Mayor

Untuk menghitung kerugian gesek antara dinding pipa dengan aliran fluida

tanpa adanya perubahan luas penampang di dalam pipa dapat dipakai rumus Darcy

yang secara matematis ditulis sebagai berikut:

= 2

2

dengan:

hf = head loss mayor (m)

f = koefisien gesekan

L = panjang pipa (m)

D = diameter dalam pipa (m)

v = kecepatan aliran dalam pipa (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

2. Head Losses Minor

Secara umum head losses minor dinyatakan secara umum dengan rumus:

= 2

2

dengan:

h = head loss minor

K = koefisien resistansi valve atau fitting berdasarkan bentuk dan ukuran

v = kecepatan rata-rata aliran dalam pipa (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

2.2.3 V-Notch Weir

Adalah alat untuk mengukur debit aliran air dengan memanfaatkan

naiknya permukaan air akibat bertambahnya debit aliran. Secara sederhana

digambarkan sebagai sebuah cek dan dengan alur yang berbentuk V. jika debit

aliran bertambah, maka tinggi permukaan air dalam satuan V juga bertambah.

Tinggi permukaan air dijadikan parameter untuk menghitung debit.

Gambar 2.29. V-notch weir

Debit yang melewati V-notch dirumuskan dengan:

= 8

15 2

2

52

Dengan:

Q = debit (m3/s)

K = Konstanta

g = percepatan gravitasi, 9.8 m/s2

= sudut takik

H = ketinggian

Dalam mendesain v-notch, perbandingan antara h dan p sangat perlu

diperhatikan. Adapun ketentuan-ketentuannya dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Tabel v-notch

Partially contracted Fully contracted

hi/p 1,2 hi/p 0,4

hi/B 0,4 hi/B 0,2

0,05 m < hi 0,6 m 0,05 < hi 0,38 m

p 0,01 m

B1 0,06 m

p 0,045 m

B1 0,09 m

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Diagram Alir

Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan

Mulai

Studi Literatur

Studi Lapangan

Pengujian

Pengambilan Data

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

3.2 Skema Alat Uji

Alat uji diilustrasikan seperti pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Skema alat uji

3.3 Bagian-bagian Alat Uji

Alat yang digunakan dalam percobaan karakteristik pompa dan instalasi

dapat dilihat pada Gambar 3.2

Gambar 3.3. Skema alat pengujian karakteristik pompa dan instalasi

1

2

3

4

5

6 7 8

9

10

11

Keterangan:

1. Bak penampung air: untuk menampung air dari v-notch

2. Pompa 3: Pompa ke 3 yang akan diuji karateristiknya

3. Pompa 2: Pompa ke 2 yang akan diuji karakteristiknya

4. Pompa 1: Pompa ke 1 yang akan diuji karakteristiknya

5. Katub pengatur aliran: untuk membuka atau menutup jalur pipa

6. Pipa: untuk mengalirkan fluida

7. Pressure Gauge: untuk mengukur tekanan dalam pipa

8. Gate valve: untuk mengatur tekanan dan debit aliran

9. Rangka: temapat semua alat bertumpu

10. V-notch: alat ukur debit

11. Pipa pengalir: untuk mengalirkan air dari v-notch ke bak penampung

3.4 Alat Ukur Adapun alat ukur yang digunakan pada pengujian karakteristik pompa

adalah:

1. Pressure gauge

Digunakan untuk mengukur tekanan dalam pipa.

Gambar 3.4 Pressure gauge

2. V-notch weir

Adalah alat yang digunakan untuk mengukur debit aliran yang dihasilkan

oleh pompa

Gambar 3.5. V-notch weir

3. Mistar

Digunakan untuk mengukur perubahan ketinggian air pada v-notch

Gambar 3.6. Mistar

4. Stopwatch

Digunakan untuk mengukur lama waktu pompa dihidupkan. Dalam

percobaan ini lama pompa dihidupkan adalah 1 menit. Stopwatch yang digunakan

adalah stopwatch yang terdapat pada hp.

Gambar 3.7. Stopwatch

3.5 Asumsi-asumsi

1. Pada karakteristik pompa, semakin besar head, maka debit yang

dihasilkan akan semakin besar

2. Performa setiap pompa adalah sama

3. Pompa yang lebih banyak akan menghasilkan debit yang lebih

banyak.

3.6 Prosedur Percobaan

1. Hubungkan pompa ke sumber listrik

Menggunakan kabel yang terhubung dengan motor pada pompa, dimana

ujungnya berupa colokan.

Gambar 3.8. Menghubungkan pompa ke sumber listrik

2. Kenali pompa 1, pompa 2 dan pompa 3

Dilakukan agar lebih mudah menganalisa masing-masing pompa

Gambar 3.9. Pompa 1, 2 dan 3

Pompa 1

Pompa 2

Pompa 3

3. Posisikan katup pengatur debit (tipe gate valve) terbuka penuh

Gambar 3.10. Gate valve terbuka penuh

4. Posisikan katup pembuka dan penutup aliran pompa 1 terbuka penuh

Gambar 3.11. Katub pompa 1 terbuka penuh

5. Tutup katup pompa 2 dan 3 (untuk pengujian pompa 1)

Gambar 3.12. Tutup katub pompa 2 dan 3

Terbuka penuh

6. Catat posisi ketinggian awal air pada v-notch

Gambar 3.13. Catat ketinggian awal air

7. Atur keran tipe gate valve pengatur debit

Gambar 3.14. Atur gate valve

8. Hidupkan pompa 1 dengan menekan sakelarnya

Biarkan selama 1 menit.

Gambar 3.15. Hidupkan pompa 1

9. Ukur ketinggian akhir air pada v-notch

Dilakukan setelah pompa telah dihidupkan selama 1 menit.

Gambar 3.16. Ketinggian akhir air

10. Catat besar tekanan pada pressure gauge

Juga dilakukan setelah pompa dihidupkan selama 1 menit

Gambar 3.17. Besar tekanan yang ditunjukkan pressure gauge

11. Ulangi prosedur 6-10 untuk posisi gate valve yang bervariasi

12. Ulangi langkah 1-11 untuk pompa 2 dan pompa 3 dengan posisi masing-

masing katup menyesuaikan

13. Ulangi langkah 1-11 untuk kombinasi keseluruhan pompa dengan

keseluruhan katup pompa terbuka.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Tabel 4.1. Hasil pengujian performa pompa 1

No. P (Psi) H V-Notch (cm)

1 4 1.6

2 10 1.4

3 19 1.3

4 24 1.1



1 9 2.4

2 11 2.2

3 14 2

4 21 1.3



1 2 0.6

2 5 0.4

3 8 0.3

4 10 0.1

Tabel 4.4. Hasil pengujian performa pompa kombinasi


1 16 2.1

2 19 1.9

3 20 1.6

4 24 1.3

4.2 Perhitungan

4.2.1 Perhitungan debit

Persamaan yang digunakan adalah:

= 8

15 2

2

52

Diketahui: K= 1, g = 9.8 m/s2, =900, H = tinggi air pada v-notch

1. Debit pompa 1, percobaan 1

H = 1.6 cm = 0.016 m

= 1 8

15 2 9.8

90

2 0.016

5

2 = 7.64587 105 3/


H = 2.4 cm = 0.024 m

= 1 8

15 2 9.8

90

2 0.024

5

2 = 2.10695 104 3/


H = 0.6 cm = 0.006 m

= 1 8

15 2 9.8

90

2 0.006

5

2 = 6.58423 106 3/

4. Debit pompa kombinasi, percobaan 1.

H = 2.1 cm = 0.021 m

= 1 8

15 2 9.8

90

2 0.021

5

2 = 1.50895 104 3/

Dari hasil perhitungan, didapat nilai debit pada seluruh percobaan.

Seperti terlihat pada tabel berikut:

Tabel 4.5. Hasil perhitungan debit pompa 1

No. P (Pa) Q (m3/s)

1 27579.04 7.64587 x 10-5

2 68947.6 5.47579 x 10-5

3 131000.44 4.54972 x 10-5

4 165474.24 2.99646 x 10-5


No. P (Pa) Q (m3/s)

1 62052.84 0.000210695

2 75842.36 0.000169505

3 96526.64 0.000133568

4 144789.96 4.54972 x 10-5


No. P (Pa) Q (m3/s)

1 13789.52 6.58423 x 10-6

2 34473.8 2.38933 x 10-6

3 55158.08 1.16394 x 10-6

4 68947.6 7.46667 x 10-8

Tabel 4.5. Hasil perhitungan debit pompa kombinasi

No. P (Pa) Q (m3/s)

1 110316.16 0.000150895

2 131000.44 0.000117493

3 137895.2 7.64587 x 10-5

4 165474.24 4.54972 x 10-5

4.3 Grafik

Grafik 4.1. Debit vs tekanan pompa 1



Grafik 4.4. Debit vs tekanan pompa kombinasi

Grafik 4.5. perbandingan performa pompa 1, 2, 3 dan kombinasi

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025

Teka

nan

, P (

Pa)

Debit, Q (m3/s)

Perbandingan Performa Pompa 1, 2 3, dan Kombinasi

Pompa 1 Pompa 2 Pompa 3 Pompa Kombinasi

4.4 Pembahasan

Pada pompa 1, debit paling besar yaitu 7.64587 x 10-5 m3/s didapat pada saat

tekanan terkecil, yaitu 27579.04 Pascal. Seiring dengan penurunan tekanan, terjadi

penambahan debit, dengan kata lain hubungan antara debit dan tekanan alah

berbanding terbalik atau jika dikaitkan dengan kurva, maka kurva hubungan

keduanya adalah kurva linear negatif. Selisih antara debit terbesar dan terkecil yaitu

4.64941 x 10-5 m3/s.

Pada pompa 2, debit paling besar yaitu 2.10695 x 10-4 m3/s, terjadi saat

tekanan terkecil yaitu 62052.84 Pascal. Debit terkecil yaitu 4.54972 x 10-5 m3/s

terjadi saat tekanan terbesar yaitu 144289.96 Pascal. Selisih antara debit terbesar

dan terkecil yaitu 1.65198 x 10-4 m3/s.

Pada pompa 3, debit terbesar yaitu 6.58423 x 10-6 m3/s terjadi pada saat

tekanan terkecil 110316.16 Pascal. Pada percobaan selanjutnya, seiring dengan

penambahan tekanan, besar debit semakin kecil. Debit paling kecil yaitu 7.46667 x

10-8 m3/s terjadi saat tekanan terbesar, yaitu 68947.6 Pascal. Selisih antara debit

terkecil dan terbesar pada pompa 3 yaitu 6.50956 x 10-6 m3/s. Dari selisih tersebut

dapat diketahui bahwa peningkatan performa pompa 3 sangat kecil.

Pada pompa kombinasi ( pompa 1, pompa 2 dan pompa 3 dihidupkan

bersamaan) didapat nilai debit terbesar 1.50895 x 10-4 m3/s saat tekanan terkecil

110316.16 Pa. Tekanan terbesar yaitu 165474.24 Pa menghasilkan debit terkecil

yaitu 4.54972 x 10-5 m3/s. Selisih antara debit terbesar dan terkecil yaitu 1.05398

m3/s.

Dari keempat percobaan menggunakan pompa 1, pompa 2, pompa 3 dan

kombinasi ketiganya didapat bahwa pompa 2 menghasilkan debit terbesar, diikuti

pompa kombinasi, pompa 1 dan debit terkecil dihasilkan oleh pompa 3. Tetapi jika

ditinjau pada tekanan yang sama, pompa kombinasi menghasilkan debit yang paling

besar diantara keempat sistem pompa, diikuti oleh pompa 2, pompa 1 dan terkecil

pompa 3.

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

1. Debit paling besar dihasilkan oleh pompa 2 yaitu 2.10695 x 10-4 m3/s diikuti

oleh pompa kombinasi yaitu 1.50895 x 10-4 m3/s dan kemudian pompa 1

yaitu 7.64587 x 10-5 m3/s dan terakhir pompa 3 dengan debit 6.58423 x10-6

m3/s

2. Pada tekanan yang sama pompa yang menghasilkan debit paling besar

adalah pompa kombinasi, diikuti dengan pompa 2, pompa 1 dan terakhir

pompa 3.

3. Pompa kombinasi memiliki performa paling tinggi diikuti oleh pompa 2,

pompa 1 dan performa terburuk oleh pompa 3.

5.2. Saran

1. Sebaiknya saat menguji debit aliran, tekanan pompa 1, 2, dan 3

dikondisikan konstan

2. Tambah pressure gauge dan gantikan pressure gauge yang lama dengan

yang lebih sensitive

Daftar Pustaka

Anonimous. 2015. Modul Praktikum Prestasi Mesin. Bengkulu: Lab. Konversi

Energi

Anonimous. 16 mei 2015. Pompa Sentrifugal (Centrifugal Pumps).

http://mechanicalsains.blogspot.com/2011/11/pompa-ini-digerakkan-

oleh-motor.html

Anonimous. 16 mei 2015. Pompa Sentrifugal.

http://www.sandaipump.com/INFORMATION/info%20pompa%20sentri

fugal%202.html

Hendrayudi. 16 mei 2015. Kerugian Tinggi-Tekan (Head Losses).

https://ilmupembangkit.wordpress.com/2013/05/11/kerugian-tinggi-

tekan-head-losses/

Technoart staff. 16 mei 2015. Macam-macam pompa positive displacement.

http://artikel-teknologi.com/macam-macam-pompa-positive-

displacement/

Tecnoart staff. 16 mei 2015. Macam-macam pompa. http://artikel-

teknologi.com/pompa-2-macam-macam-pompa/

Technoart staff. 16 mei 2015. Dasar-dasar Pompa (2): Kurva Karakteristik Pompa.

http://artikel-teknologi.com/dasar-dasar-pompa-2-kurva-karakteristik-

pompa/

Technoart staff. 16 mei 2015. Dasar-dasar Pompa. http://artikel-

teknologi.com/dasar-dasar-pompa/

Karakteristik Pompa

Documents