PERENCANAAN IMPELLER DAN CASING VOLUTE POMPA SENTRIFUGAL ALIRAN RADIAL UNTUK KEBUTUHAN RUMAH TANGGA
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
Nama
: Uji Winarno
Nim
: 01302 – 075
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007
LEMBAR PENGESAHAN PERENCANAAN IMPELLER DAN CASING VOLUTE POMPA SENTRIFUGAL ALIRAN RADIAL UNTUK KEBUTUHAN RUMAH TANGGA
Diajukan sebagai salah satu syarat dalam meraih gelar Sarjana Teknik ( S-1 ) pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Uniersitas !er"u #uana
Disetujui dan Diterima oleh $
%embimbing Tugas &khir I
%ro'D*andrasa
%embimbing Tugas &khir II
+anang uhyat, ST!T
LEMBAR PENGESAHAN PERENCANAAN IMPELLER DAN CASING VOLUTE POMPA SENTRIFUGAL ALIRAN RADIAL UNTUK KEBUTUHAN RUMAH TANGGA
Diajukan sebagai salah satu syarat dalam meraih gelar Sarjana Teknik ( S-1 ) pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Uniersitas !er"u #uana
Disetujui dan Diterima oleh $
%embimbing Tugas &khir I
%ro'D*andrasa
%embimbing Tugas &khir II
+anang uhyat, ST!T
ABSTRAK
Tuju Tujuan an dari dari pere perenc ncan anaa aan n penu penulis lis
ini ini
adal adalah ah
agar agar
mend mendap apat atka kan n
impeller dan casing volute yang lebih efisien. Pada perencanaan pompa ini penulis merancang jenis impeller dan casing volute volute pompa sentrifugal. Head total manometris yang terjadi terjadi sebesar 11,52 m .erugian Head pada pipa hisap sebesar !,"#$ m. erugian head pada pipa tekan sebesar 2,#$ mHead statis sebesar # m. %iameter pipa hisap sebesar pipa & in atau 2!,' mm%iameter pipa tekan sebesar 15 mm. Putara Putaran n spesif spesifik ik sebesa sebesarr 1!,(2 1!,(2 rpm. rpm. )erdas )erdasark arkan an putara putaran n spesif spesifik ik inilah inilah didapat impeller sentrifugal yang digunakan pada perencanaan ini dengan bahan impeller yaitu bron*e. %iameter dalam impeller pompa sentrifugal pada sisi sisi masuk sebesa sebesarr 2( mm. %iameter %iameter impller impller sebesa sebesarr sisi keluar keluar
#1 mm
dengan jumlah sudu sebanyak sebanyak 5 buah. %aya yang dibutuhkan sebesar sebesar untuk mengalirkan debit air sebesar !,!!55 m+ s adalah (+,'' -att.%iameter poros sebesar 1+ mm dengan bahan poros /0 2 $1!5. $1!5.
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
i
LEMBAR PERNYATAAN
iii
Kata Pengantar …………………………………………………………………. iv Daftar Isi …………………………………………………………………………. vii Daftar Tabel …………………………………………………………………….. xi Daftar Gambar ………………………………………………………………….. xii Daftar Notasi Abstrak Bab I Pendahuluan …………………………………………………………… I-1 1.1 Latar Belakang ……………………………………………………….. I-1 1. Pembatasan !asala" ……………………………………………….. I- 1.# T$%$an &an !anfaat Pen$lisan ……………………………………… I-# 1.' !eto&e Pen$lisan …………………………………………………….. I-# 1.( )istematika Pen$lisan ……………………………………………….. I-' Bab II Teori Dasar ……………………………………………………………... II-1 .1 Dasar Pengertian Pom*a ……………………………………………. II-1 . Klasifikasi Pom*a …………………………………………………….. II- .# Klasifikasi Pom*a )entrif$gal ……………………………………….. II-+ .#.1 Klasifikasi !en$r$t Desain Pom*a …………………………… II-+ .#. Klasifikasi !en$r$t Bent$k Im*eller ………………………….. II-, .#.# Klasifikasi !en$r$t *osisi Porosna …………………………. II- .#.' Klasifikasi !en$r$t Aliran /airan …………………………….. II-10 .#.( Klasifikasi !en$r$t )$s$nan Tingkat ………………………… II-10
.#. Klasifikasi !en$r$t /ara Isa*an Pom*a …………………….. II-10 .' 2ea& 3at /air …………………………………………………………. II-11 .( P$taran )*esifik ………………………………………………………. II-1 . Kavitasi ………………………………………………………………… II-1' .+ Daa Pom*a ………………………………………………………….. II-1' .+.1 Daa ang &ib$t$"kan …………………………………………. II-1( ., 4k$ran-$k$ran 4tama Pom*a ………………………………………. II-1( .,.1 Diameter Poros Pom*a ………………………………………... II-1( .,. )isi !as$k Im*eller …………………………………………….. II-1 .,..1 Diameter Naaf Im*eller ………………………………….. II-1 .,.. Diameter !ata Im*eller ………………………………….. II-1 .,..# Ke5e*atan Keliling )isi !as$k Im*eller ……………….. II-1+ .,..' )$&$t )isi !as$k …………………………………………. II-1, .,..( )egitiga Ke5e*atan )isi !as$k Im*eller ………………. II-1, .,.. Lebar Im*eller Pa&a )isi !as$k ……………………….. II-1 .,.# )isi L$ar Im*eller ………………………………………………. II-1 .,.#.1 Diameter L$ar Im*eller ………………………………….. II-1 .,.#. Ke5e*atan Keliling ………………………………………. II-0 .,.#.# Ke5e*atan 6a&ial ………………………………………... II-0 .,.#.' )$&$t )isi Kel$ar ………………………………………… II-1 .,.#.( )egitiga Ke5e*atan )isi Kel$ar ………………………… II-1 .,.#. Lebar Im*eller Pa&a )isi Kel$ar ……………………….. II- .,.' 7$mla" )$&$ ……………………………………………………. II- .,.( 7arak )$&$ )isi !as$k ……………………………………….. II- .,. Tebal )$&$ ……………………………………………………… II-#
.,.+ !el$kis Bent$k Im*eller ……………………………………….. II-# .,., 6$ma" Pom*a 8ol$te …………………………………………. II-# .,.,.1 6a&i$s Li&a" To$nge ……………………………………. II-' .,.,. )$&$t Antara Teoritis To$nge &engan To$nge Akt$al ……………………………………………. II-' .,.,.# Lebar 6ata-rata Tia* 6ing ………………………………. II-' .,.,.' )$&$t 6$ma" Pom*a ……………………………………. II-( Bab III Perhitungan Head Po!a …………………………………………… III-1 #.1 Penent$an Diameter Pi*a …………………………………………… III-1 #.1.1 L$as Penam*ang Pi*a Isa* …………………………………... III-1 #.1. L$as Penam*ang Pi*a Tekan ………………………………… III-# #. Penent$an )ifat Aliran ……………………………………………….. III-' #..1 Pi*a Isa* ………………………………………………………… III-' #.. Pi*a Tekan ……………………………………………………… III-' #.# Per"it$ngan 2ea& Pom*a …………………………………………… III-( #.#.1 Per"it$ngan 2ea& Gesekan Pa&a Pi*a L$r$s ……………… III-( #.#. Per"it$ngan Ker$gian 2ea& Pa&a )isi Tekan ……………… III-+ Bab I" Peren#anaan Diensi $taa Po!a Sentri%ugal ……………… I8-1 '.1 Pemili"an 7enis &an Tingkat Im*eller Pa&a Pom*a ……………… I8-1 '. 9fisiensi :*erasional Pom*a ……………………………………….. I8- '.# Peren5anaan Poros ………………………………………………….. I8-# '.#.1 Per"it$ngan Daa !otor ………………………………………. I8-# '.#. Per"it$ngan Diameter Poros …………………………………. I8-' '.' Dimensi )$&$ &an Im*eller …………………………………………. I8- '.'.1 Dimensi Im*eller Pa&a )isi Pemas$kan ……………………. I8-
'.'. Dimensi Im*eller Pa&a )isi Pengel$aran …………………… I8-10 '.'.# Per"it$ngan 7$mla" )$&$ Im*eller ………………………….. I8-1' '.'.' !el$kis Bent$k )$&$ Im*eller ………………………………… I8-1( '.'.( Per"it$ngan Ketebalan )$&$ …………………………………. I8-1+ '.( Per"it$ngan 6$ma" Pom*a ………………………………………… I8-1, '. Perban&ingan ………………………………………………………… I8-0 Bab " Penutu! ………………………………………………………………… 8-1 (.1 )im*$lan ……………………………………………………………… 8-1 (. )aran …………………………………………………………………. 8-
DAFTAR TABEL
No. Tabel
Hal
4.1 Perhitungan Melukis Impeller
IV-16
4.2 Tabel Ketebalan u!u
IV-1"
4.# Tabel $ebar $aluan
IV-1%
4.4 Tabel &imensi 'umah Volute
IV-2(
4.) Tabel &ata Teknis Perban!ingan Pompa
IV-21
xi
DAFTAR GAMBAR
No. Gambar
Hal
2.1 Pompa Aliran Radial
II-4
2.2 Aliran Fluida pada Pompa Sentrifugal
II-4
2.3 Pompa Sentrifugal olute
II-!
2.4 Pompa Sentrifugal "uffu#er
II-$
2.% Impeller &eni# Radial
II-'
2.! Impeller &eni# Fran(i#
II-'
2.$ Impeller &eni# Aliran )ampur
II-*
2.' Impeller &eni# A+#ial
II-*
2.* &eni#-,eni# Impeller Se#uai +e(epatan #pe#ifi+
II-13
2.1 Hubungan e(epatan #i#i ma#u+ i,in dengan e(epatan /ang dibutu0+an dan Putaran pompa
II-1$
2.11 Sgitiga e(epatan Si#i a#u+
II-1'
2.12 Segitiga e(epatan Si#i eluar
II-21
3.1 Pipa I#ap
III-1
3.2 Head Pompa
III-%
4.1 Gambar &eni#-,eni# Impeller
I-2
4.3 Hubungan oefi#ien dengan Putaran Spe#ifi+
I-!
DAFTAR NOTASI
KETERANGAN
SIMBOL
SATUAN
Berat jenis air
γ
kg/m3
Daya
N
W
Diameter
D
cm
Efisiensi pompa
η ρ
-
Faktor Pemasukan
ε
-
Gaya
P
N
Head oefisien
φ
derajat
!arak
t
cm
!um"a# $udu
%
-
&apasitas Pompa
'
m3/s
&ecepatan ()su"ute
m/s
&ecepatan *angensi"
+
m/s
&ecepatan ("iran
,
m/s
&ecepatan ("iran e"atif
W
m/s
.e)ar
B
cm
.uas Penampang Ba#an
F
cm
.uas penampang a"iran
(
cm
0oment *a#anan
1
cm3
Panjang
.
cm
Putaran
n
rpm
Putaran spesifik
ns
rpm
$uction/De"i2ery Head
#
m
$udut ()so"ut
α
derajat
$udut .engkung $udu
β
derajat
$udut
derajat
*e)a"
$
cm
*ota" Head
H
m
adius
cm
BAB I PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Pada era globalisasi sekarang ini mesin mempunyai peran yang penting dalam kehidupan sehari-hari baik suatu industri besar maupun industri kecil. Mesin- mesin konversi energi tersebut dibutuhkan untuk mengubah energienergi potensial yang tersedia dialam, menjadi suatu bentuk energi yang dapat digunakan. Adapun peran serta mesin diantaranya sebagai alat angkut atau transportasi, penggerak, mesin-mesin industri, dan lain-lain. Dengan semakin meningkatnya kebutuhan maka jumlah mesin-mesin pun ikut bertambah sesuai dengan perkembangannya. Meningkatnya pemakaian mesin-mesin juga berpengaruh terhadap kebutuhan rumah tangga, untuk memperingan kerja dan membuat nyaman kehidupan manusia
seperti :
I-1
mesin cuci, kulkas, alat pendingin ruangan, kompor, pompa air dan lain sebagainya. Dengan adanya kemajuan dan perkembangan ilmu pengetahuan sekarang ini terutama dalam bidang teknologi pengangkut baik yang berupa benda padat, cair maupun gas, yang mana sangat dibutukan untuk kemajuan dalam sektor industri, baik itu tergolong industri ringan maupun industri besar kesemuanya sudah menggunakan peralatan yang serba modern. Pompa ialah suatu mesin yang dapat memindahkan sejumlah zat cair !luida " dari suatu tempat yang lain dan juga dapat memindahkan !luida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi. Pada umumnya pompa terdiri dari impeller yang memutar !luida atau menghisap !luida dari pipa isap kepipa tekan pada pompa, dan juga casing volute ber!ungsi untuk mengarahkan !luida dari impeller, merubah energi kinetik !luida yang keluar dari impeller menjadi head tekanan dan mengalirkan kedua pompa. #mpeller dan $asing volute ini sangat besar perannya untuk pompa.
1.2PEMBATASAN MASALAH
Dalam penulisan ini, penulis mem!okuskan permasalahan hanya pada bagian pompa yaitu perencanaan impeller dan casing volute untuk jenis pompa sentri!ugal. Penulisan ini berjudul “ Perencanaan impeller dan
I-2
cain! "#l$%e pada p#mpa en%ri&$!al aliran radial $n%$' 'e($%$)an r$ma) %an!!a “.
1.*TU+UAN DAN MAN,AAT PENULISAN
%ujuan dan man!aat dari penulisan ini adalah : &. 'ntuk mengetahui cara kerja dan !ungsi impeller dan casing volute. 2.
'ntuk mengetahui cara perencanaan impeller dan casing volute
3.
'ntuk mengetahui dan dapat merancang bagian ( bagian dari pompa secara teoritis dan analitis.
1.-METDE PENULISAN Metode yang digunakan dalam penulisan ini terdiri atas dua tahap sebagai berikut : &. Metode pengumpulan data Mengumpulkan data adalah kegiatan untuk memperoleh data yang diperlukan dari berbagai literature yang berkenaan. ). Metode perhitungan data secara analitis *al ini menyangkut perhitungan bagian-bagian dari pompa yang akan dirancang yaitu impeller dan casing volute pada pompa sentri!ugal.
I-3
1./SISTEMATIKA PENULISAN
Pada tahap ini dibuat laporan secara tertulis dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN +ab ini memuat latar belakang permasalahan, pembatasan masalah, tujuan dan man!aat penulisan, metode penulisan, sistematika penulisan
BAB II LANDASAN TERI +ab ini memuat tentang konsep teori penjelasan impeller dan casing volute.
BAB III PERHITUNGAN HEAD PMPA +ab ini memuat tentang perhitungan head pompa.
BAB I0 PERENANAAN DIMENSI UTAMA PMPA SENTRI,UGAL +ab ini memuat tentang perencanaan utama pompa sentri!ugal.
I-4
BAB 0 PENUTUP +ab ini adalah bab penutup atau bab terakhir dari keseluruhan bab yang terdapat dalam penulisan tugas akhir ini. Pada bab ini juga terdapat kesimpulan dan saran dari penulisan dimana nantinya dapat menjadi acuan untuk pengembangan lebih lanjut.
DA,TAR PUSTAKA. LAMPIRAN.
BAB II TEORI DASAR
2.1 Dasar Pengertian Pompa Pompa adalah suatu mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ketempat lainnya, melalui suatu media dengan cara menambahkan energi pada cairan dan berlangsung secara kontinyu. Pompa bekerja dengan mengadakan perbedaan tekanan antara bagian masuk dan bagian keluar. Dengan kata lain pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga penggerak menjadi tenaga tekanan dari fluida , dimana tenaga ini dibutuhkan untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada disepanjang saluran pengair. Pada prinsipnya pompa merupakan sebuah alat pemindah suatu fluida dari suatu tempat ketempat lainnya dengan adanya suatu tekanan yang terjadi didalam pompa, yaitu dari tekanan yang rendah ke tekanan yang tinggi. Fluida mengalir dari suatu tempat yang tinggi ketempat yang rendah, sehingga bagaimana fluida dapat mengalir dari tempat yang rendah ketempat yang tinggi,ada beberapa faktor yang menyebabkan, diantaranya :
- Faktor ketinggian Karena adanya gravitasi bumi yangmenyebabkan air mengalir dari tempat yang tinggi ketempat yang rendah, artinya air dapat mengalir dari tekanan yang rendah ketekanan yang tinggi.
- Faktor jarak leh karena itu untuk mengatasi faktor diatas memerlukan suatu alat yang dapat menaikkan tekanan dan menekan laju aliran dari fluida yang dibutuhkan, alat itulah pompa.
2.2 Klasifikasi Pompa !pabila
ditinjau
dari
cara
penambahan
energi
fluida
yang
akan
dipompakan, maka pompa dapat diklasifikasikan atas dua golongan yaitu : ". Positive Displacement Pump Positive displacemant pump merupakan pompa dimana penambahan energi fluidanya berlangsung secara periodik, dengan memberi gaya kesuatu arah atau lebih pada fluida dalam ruangan bervolume tertentu sehingga menghasilkan penambahan tekanan pada fluida sampai mencapai batas yang diperlukan untuk mendorong cairan melalui valve keluar pipa.pompa ini dapat dibagi dua macam, yaitu : a. #eciprocating pump #eciprorating pump $ pompa torak %&merupakan pompa yang bagian utamanya terdiri dari silinder dan torak. Pada pompa ini tekanan yang dihasilkan adalah akibat gerrak bolak-balik dari torak.
b. #otary pump 'agian utama dari pompa ini adalah stator $ rumah pompa % dan rotor $ bagian yang berputar %. (ara kerja pompa ini yaitu : mula- mula cairan yang akan dihisap akan mengisi ruangan antara rotor dan stator karena perputaran rotor, maka cairan akan terperangkap pada ruangan tertutup dan ditekan menuiju keluar pompa. ). Pompa Dinamik Pompa dinamik merupakan suatu pompa dimana energi secara terus menerus diberikan untuk menambah kecepatan aliran cairan didalam pompa hingga mencapai kecepatan yang melebihi kecepatan pada bagian luar, lalu kecepatan ini diturunkan untukmenghasilkan suatu tekanan.
Cara kerja pompa aliran raial Pompa ini mempunyai impeller yang berfungsi memberi gaya sentrifugal kepada fluida yang akan dipompakan. (ara kerjanya mula- mula daya dari luar diberikan kepada poros poros pompa $ " % untuk memutar impeller $ ) % Dengan adanya putaran impeller tersebut, maka fluida yang berada pada sisi masuk impeller $ * % akan keluar melalui sisi saluran impeller mempunyai kecepatan yang relatif tinggi.Fluida ini dikumpulkan didalam casing. +elanjutnya fluida tersebut keluar melaliu sisi keluar pompa tersebut.
ambar )." Pompa aliran radial
Prinsip Kerja Pompa +entrifugal Prinsip kerja pompa sentrifugal didasarkan pada ukuran klekekalan energi. (airan yang masuk pompa dengan energi total tertentu mendapat tambahan energi dari pompa sehingga setelah keluar dan pompa cairan akan mempunyai energi total yang lebih basar.
ambar ). ) !liran Fluida pada pompa sentrifugal
Se!ara singkat !ara kerja pompa sentrif"gal ijelaskan se#agai #erik"t $ Fluida masuk kedalam rumah pompa disebabkan oleh gaya sentrifugal yang terjadi akibat putaran impeller, sehingga energi mekanik yang masuk
ditransformasikan menjadi tekanan. Daya dari motor diberikan kepada poros untuk memutarkan impeller didalam fluida. aka fluida yang ada didalam impeller oleh dorongan sudu- sudu ikut berputar karena adanya gaya sentrifugal, maka fluida mengalir dari impeller keluar melalui saluran diantara sudu- sudu. Disini fluida tekanan fluida menjadi lebih tinggi, demikian pula kecepatannya bertambah besar karena at fluida mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran berbentuk volut dikelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel. Didalam nosel ini sebagian kecepatan aliran diubah menjadi kecepatan. /adi impeller pompa berfungsi memberikan kerja kepada fluida sehingga energi yang dikandungnya bertambah besar. Dari uraian diatas, jelaslah bah0a pompa sentrifugal dapat merubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. 1nergi inilah yang menyebabkan pertambahan head tekanan, head kecepatan dan head potensial pada fluida yang mengalir secara kontinyu. enurut caranya merubah tenaga kinetis cairan menjadi tenaga tekan, maka pompa sentrifugal ini dapat dibagi dua cara :
•
Pompa sentrifugal volut /enis pompa ini banyak digunakan pada industri 2 industri, tersedia dalam
instalasi vertikal dan horiontal, single atau multi stage untuk aliran besar. Pada jenis ini, kecepatan fluida yang keluar dari impeller diperkecil dan tekanannya diperbesar pada saluran spiral didalam casing.+aluran yang berbentuk spiral ini disebut volut.
ambar ).3 Pompa sentrifugal 4olut
•
pompa sentrifugal diffuser Pompa jenis ini banyak digunakan dalam konfigurasi unit multistage
bertekanan tinggio. Pada a0alnya mempunyai efisiensi yang lebih tinggi dari tipe volut, namun kini bereferensi hampir sama. Pada pompa ini digunakan diffuser yang mengelilingi impeller, guna dari diffuser ini adalah untuk menurunkan kecepatan aliran yang keluar dari impeller sehingga energi kinetis aliran dapat diubah menjadi tekanan secara efisien diffuser ini digunakan pada pompa yang bertingkat, sehingga diffuser ini berfungsi sebagai pengaruh aliran discharge impeller sebelumnya ke suction impeller sebelumnya.
ambar ).* Pompa sentrifugal diffuser
2.% Klasifikasi Pompa Sentrif"gal Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan menurut : - 'entuk rumah pompanya - 'entuk sudu impellernya - posisi porosnya - !liran cairannya - /umlah tingkatannya - (ara isapnya
2.%.1 Klasifikasi &en"r"t Desain R"ma' Pompa Dibedakan atas tiga $ 3 % tipe : o
Pompa volute,dimana rumah pompanya berbentuk spiral volume
o
Pompa diffuser, dimana rumah pompa terdapat diffuser yang mengelilingi impeller.
o
Pompa volute ganda, dimaksud agar beban radial pada porosnya tidak terlalu besar
2.%.2 Klasifikasi &en"r"t Bent"k Impeller Dibedakan atas :
•
5mpeller jenis radial
ambar ).6 5mpeller jenis radial radial
•
5mpeller jenis Francis
ambar ).7 5mpeller jenis jenis Francis Francis
•
5mpeller jenis aliran campur
ambar ).8 ).8 5mpeller jenis aliran campur campur
•
5mpeller jenis aksial
ambar ).9 5mpeller jenis jenis aksial aksial
2.%.% Klasifikasi &en"r"t Posisi Porosn(a o
Pompa horiontal
Pompa ini mempunyai poros dengan posisi mendatar o
Pompa vertikal
Pompa ini mempunyai posisi tegak
2.%.) Klasifikasi &en"r"t Aliran Cairan Dibedakan atas : o
Pompa aliran aksial, dimana arah aliran cairan tegak sejajar dengan sumbu poros.
o
Pompa aliran radial, dimana arah aliran cairan tegak lurus dengan sumbu poros.
o
Pompa aliran campuran, dimana arah aliran tidak aksial maupun radial.
2.%.* Klasifikasi &en"r"t S"s"nan Tingkat Dibedakan atas : o
Pompa satu tingkat $ single stage % Pompa ini hanya mempunyai satu impeller, head total yang ditimbulkan
berasal dari satu impeller, sehingga head pompa relatif rendah. o
Pompa bertingkat banyak $ multi stage % Pompa ini menggunakan banyak impeller yang dipasang secara seri pada
satu poros. at cair yang keluar dari impeller pertama dimasukkan ke impeller berikutnya dan seterusnya hingga impeller yang terakhir. ;ead total pompa merupakan penjumlahan dari head yang ditimbulkan oleh masing 2 masing impeller sehingga diperoleh head yang relatif tinggi. 2.%.+ Klasifikasi &en"r"t Cara Isapan Pompa. Dibedakan atas : o
Pompa isapan tunggal
Pada pompa jenis ini, at cair masuk dari sati sisi impeller. Kontruksi pompa sangat sederhana, sehingga umumnya banyak dipakai.
o
Pada jenis pompa ini at cair masuk melalui kedua sisi impeller tersebut, dipasang saling bertolak belakang, sehingga gaya yang timbul akibat gaya yang bekerja pada masing 2 masing sisi impeller akan saling mengimbangi. =aju aliran total sama dengan dua kali laju aliran yang masuk melalui masing 2 masing impeller. Dibandingkan dengan pompa isapan tunggal yang sama kapasitasnya, pompa isapan ganda mempunyai kemampuan isap yang lebih baik.
2.) ,ea -at Cair !liran at cair $ Fluida % melalui suatu penampang saluran. Pada penampang tersebut at cair mempunyai tekanan statis P $ kg>m? %, kecepatan rata 2 rata 4 $ m>s %, dan ketinggian $ m% diukur dari bidang referensi, maka at cair tersebut pada penampang yang bersangkutan mempunyai head total : H =
P
+
V 2
γ 2 g Dimana : p
γ
$ 55. "%
1
@ ;ead tekanan
V 2 2 g
Z
@ ;ead kecepatan
II.1) Sularso dan Haruo Tahara, “Po!a dan "o!r#sor$, hal.510
@ ;ead potensial Ketiga head tersebut diatas adalah energi mekanik yang dikandung oleh satuan berat " kgf at cair yang mengalir pada penampang yang bersangkutan head total tersebut dinyatakan dengan satuan tinggi kolom air dalam meter. Dalam satuan +5, head ; dinyatakan sebagai energi spesifik y, yaitu energi mekanik yang dikandung oleh aliran per satuan massa $ " kg % at cair, satuan y adalah j>kg, maka energi spesifik tekanan P> ,Kecepatan 4?>) dan potensial g. aka persamaan energi spesifik total :
γ = g . H =
p
ρ
+
V 2 2
+ gZ
$ 55.) %
Dimana :
ρ @ massa at cair per satuan volume $ kg>m 3 % 2.* P"taran spesifik Komponen utama pada pompa antara lain adalah impeller dan rumah pompa. Dimana pada impeller, at cair mendapat percepatan sedemikian rupa sehingga dapat mengalir keluar. 'entuk dari impeller pompa dapat ditentukan
dengan menggunakan satuan besaran yang disebut putaran spesifik $ n
s
%.
Dengan kata lain harga n s dipakai sebagai parameter untuk menentukan jenis impeller pompa, jadi apabila harga putaran spesifik pompa sudah ditentukan maka bentuk impeller dapat ditentukan pula.
2
II.2 ) Sularso % Haruo Tahara “Po!a dan "o!r#sor$, hal.10
ambar ).A /enis 2 jenis 5mpeller sesuai kecepatan spesifik n @ n.√B s
$ 55.3 %
3 ;*
Dimana : n @ Putaran spesifik s
n @ Putaran pompa $ rpm % B @ kapasitas pompa $ m 3 >menit % ; @ ;ead total pompa Kecepatan spesifik yang didefinisikan dalam persamaan diatas adalah sama untuk pompa 2 pompa yang sebangun atau sama bentuk impellernya, meskipun ukuran dan putarannya berbeda, ada empat $ * % jenis impeller berdasarkan putaran spesifiknya adalah sebagai berikut : n s @ $ "CC 2 )6C % @ 5mpeller jenis radial n s @ $ "CC 2 89C % @ impeller jenis francis 3
II.3) &r'(h *'#(#l, “Tur+'n Po!a dan "o!r#ssor$, hal 248
n s @ $ 3)C 2 "*CC % @ 5mpeller jenis aliran campuran n s @ $ 9AC 2 )6CC % @ 5mpeller jenis aksial 2.+ Kaitasi 'ila tekanan pada sembarang titik didalam pompa turun menjadi lebih rendah dari tekanan uap pada temperatur cairannya, cairan itu akan menguap dan membentuk suatu rongga uap. elembung 2 gelembung akan mengalir bersama 2 sama dengan aliran sampai pada daerah yang mempunyai tekanan lebih tinggi dicapai dimana gelembung 2 gelembung itu akan mengecil lagi secara tiba 2 tiba, yang mengakibatkan tekanan yang besar pada dinding didekatnya. Fenomena ini disebut kavitasi. asuknya cairan secara tiba 2 tiba kedalam ruangan yang terjadi akibat pengecilan gelembung 2 gelembung uap tadi akan menyebabkan kerusakan 2 kerusakan mekanis, yang kadang 2 kadang akan menyebabkan terjadinya erosi, yaitu terjadinya lubang- lubang. +ifat 2 sifat lain yang terjadi akibat kavitasi dapat berupa bunyi ketukan yang kuat dan akan mengakibatkan getarkan pada bagian 2 bagian pompa.
2. / Da(a Pompa !dalah daya dari pompa sentrifugal yang bisa digunakan dan dipindahkan ke fluida, yaitu: P v @ ρ g ; B
$ 55.* %
Dimana : 4
II.4) &r'( *'#(#l,$ Tur+'n Po!a dan "o!r#ssor$, hal 242
P v @ Daya pompa teoritis $ k % ; @ ;ead
ρ @ Kerapatan fluida $ kg >m 3 % g @ ravitasi $ m>det 2 % B @ Kapasitas $ m 3 >det %
2./.1 Da(a 0ang Di#"t"'kan !dalah daya yang harus disediakan oleh penggerak pompa, yaitu : P@
P v
$ 55.6 %
η o
Dimana : P @ Daya yang dibutuhkan $ k % P V @ Daya pompa $ k %
η o @ efisiensi overall
2. k"ran 3 k"ran tama Pompa ).9." Diameter poros pompa d s @ 3 T 0,2τ i
$ 55.7 %
Dimana :
5
II.5) us('n H hru/h, “Po!a dan lo#r S#n(r' &ual$, hal 35 II.6) &r'( *'#(#l, “Tur+'n Po!a dan "o!r#ssor$, hal 260
6
d s @ Diameter poros $ m %
E @ Eorsi @ P> ω P @ daya yang dibutuhkan $ k %
ω @ kecepatan putar $ m>det % @ ) π n > 7C
τ i @ )C <>mm 2 $ pompa satu tingkat % @ "C 2 "6 <>mm 2 $ Pompa tingkat banyak %
2..2 Sisi &as"k Impeller 2..2.1 Diameter naaf impeller 4 Dn 5 Dn 6 4 ",) 2 ",* % d s
$ 55.8 %
Dimana : Dn 6 diameter naaf $ in % d s @ diameter poros $ in %
2..2.2 Diameter mata impeller Do @
4Q
π V o
Dn
2
$ 55.9 %
Dimana : 7
II.7) &r'( *'#(#l, “Tur+'n Po!a dan "o!r#ssor$, hal 260 II.8) &r'( *'#(#l, “Tur+'n Po!a dan "o!r#ssor$, hal 261
8
B @ kapasitas $ ft 2 >det % 4o @ kecepatan sisi masuk ijin $ ft 2 >det % Dn @ dimeter naaf $ m %
5 4 % t e d > m $
n @ 3CCC
n @ 86C
n @ "6CC menit
3 2
C
1
4
0
5
C,CC3
6 C,C"
C,C)
C,C3
3 C,"
C,)
4 C,7
7 4m% 8et5 ambar )."C ;ubungan kecepatan sisi masuk ijin dengan kecepatan yang Dibutuhkan dan putaran pompa
2..2.% Ke!epatan keliling sisi mas"k impeller 4 I 5 G @ 1
π Dn 60
$ 55.A %
Dimana : G @ kecepatan keliling sisi masuk $ m>det % 1
D 1 @ diameter mata impeller $ m % n @ putaran poros $ rpm % 2..2.) S""t Sisi &as"k 4 β 1 5
9
II.9) us('n H hur/h, “Po!a dan lo#r S#n(r' &ual$, hal 108
Fluida dianggap masuk impeller secara radial, sehingga sudut masuk absolute $
α 1 % @ AC o , maka sudut $ β 1 % dihitung dengan : Ean β 1 @
Vr 1
$ 55."C %
U 1
Dimana :
β 1 @ sudut sisi masuk Vr 1 @ kecepatan aliran radial $ diperhitungkan terhadap faktor penyempitan dan
kecepatan aliran masuk ijin % @ $ "," 2 ",3 % 4i V i @ kecepatan aliran masuk ijin
G @ kecepatan keliling sisi masuk 1
2..2.* Segitiga Ke!epatan Sisi &as"k Impeller +egitiga kecepatan dapat digambarkan sebagai berikut :
r 1
1 1
1
ambar ) "" +egitiga kecepatan sisi masuk
Dimana : G @ kecepatan keliling sisi masuk $ m>det % 1
1
II.10) &r'( *'#(#l, “Tur+'n Po!a dan "o!r#ssor$, 262
Vr 1 @ kecepatan aliran radial $ m>det %
β 1 @ sudut sisi masuk V 1 @ kecepatan relatif $ m>det %
2..2.+ 9e#ar Impeller Paa Sisi &as"k 4 b1 5 b1 6
Q
π . D1Vr 1ε 1
$ 55."" %
Dimana : b1 6 lebar impeller pada sisi masuk $ m %
B @ kapasitas $ m 3 >det % D1 @ diameter sisi masuk $ m % Vr 1 @ kecepatan arah alian radial $ m>det %
ε @ C,9 2 C.A $ factor kontraksi %
2..% Sisi 9"ar Impeller 2..%.1 Diameter 9"ar Impeller 4 D 2 5 D2 @
1840φ H n
$ 55.") %
Dimana : D2 @ diameter luar impeller $ in % 1
II.11) us('n H hur/h, “Po!a dan lo#r S#n(r' &ual$, hal 94 II.12) us('n H hur/h, “Po!a dan lo#r S#n(r' &ual$, hal 34
1
φ
@ koefisien tinggi tekan $ C,A 2 ",) %
; @ head pompa $ ft % n @ putaran poos pompa $ rpm %
2..%.2 Ke!epatan Keliling 4 2 5 G 2 @
π . D2. n 60
$ 55."3 %
Dimana : G 2 @ kecepatan keliling impeller sisi luar $ m>det % D2 @ diameter luar impeller $ m %
n @ putaran poros $ rpm %
2..%.% Ke!epatan Raial 4 :r 2 5 Kecepatan radial sisi keluar diperhitungkan dari radial sisi masuk yaitu : Vr 2 @ Vr 1 - "6 H Vr 1
$ 55."* %
Dimana : Vr 2 @ kecepatan raduial keluar $ m>det % Vr 1 @ kecepatan radial masuk $ m>det %
2..%.) S""t Sisi Kel"ar $ β 2 % 'esarnya sudut sisi keluar dibuat lebih besar dari sudut sisi masuk untuk mendapatkan aliran yang lancar. 1
II.13) us('n H hur/h, “Po!a dan lo#r S#n(r' &ual$, hal 35 II.14) us('n H hrun/h, Po!a dan lo#r S#n(r' &ual, hal 98
1
β 2 @ $ "6 o - *C o %
$ 55."6 %
2..%.* Segitiga ke!epatan Sisi Kel"ar Gntuk mendapatkan besarnya kecepatan relative $ w2 % dan kecepatan air keluar $ 4 2 % dapat dibuat segitiga kecepatan sisi keluar impeller dengan bantuan besar 2 besaran yang telah didapat terlebih dahulu. Keterangan gambar : α
r
62
β 2
Vu 2
Vu 2 U 2
ambar ).") +egitiga kecepatan sisi keluar
U 2 @ kecepatan impeller sisi keluar $ m>det % Vu 2 @ kecepatan keluar tangensial $ m>det %
β 2 @ sudut sisi keluar α 2 @ sudut sisi keluar actual 4r 2 @ kecepatan radial keluar $ m>det % Vu 2 @ kecepatan keluar tangensial absolute $ m>det %
2..%.+ 9e#ar Impeller Paa Sisi kel"ar 4 # 2 5 b2 @ 1
Q Vr 2.π .D2.ε 2
$ 55."7 %
II.15) us('n H hrun/h, Po!a dan lo#r S#n(r' &ual, hal 98 II.16) us('n H hur/h, “Po!a dan lo#r S#n(r' &ual$, hal 98
1
Dimana : B @ jumlah aliran total $ m 3 >det % Vr 2 @ kecepatan radial keluar $ m>det %
D 2 @ diameter luar impeller $ m %
ε 2 @ faktor koreksi yang disebabkan ketebalan sudu @ $ C,A 2 C,A6 %
2..) ;"mla' S"" 4 < 5 /umlah sudu dihitung dengan : @ 7,6
D2
+
D1
D2
−
D1
sin β m
$ 55."8 %
Dimana : D2 @ diameter luar impeller $ m % D1 @ diameter dalam impeller $ m %
β m @
β 1 + β 2 2
2..* ;arak S"" Sisi &as"k 4 t 1 5 t 1 @
π . D1 z
$ 55."9 %
Dimana : D1 @ Diameter dalam impeller $ m %
@ jumlah sudut 2..+ Te#al S"" 4 s 5 1
II.17) &r'( *'#(#l, “Tur+'n Po!a dan "o!r#ssor$, 255 II.18) &r'( *'#(#l, “Tur+'n Po!a dan "o!r#ssor$, 266
1
+ @ $ 3 2 7 mm %, untuk bahan perunggu, logam ringan, dan baja tuang @ $ ) 2 "C mm %, untuk bahan besi tuang kelabu 2../ &el"kis Bent"k Impeller elukiskan bentuk impeller dapat dilakukan dengan metode arkus tangen yaitu dengan rumus :
ρ @
R 2 b 2 Rb /os β b
− −
R 2 a Ra /os β a )
$ 55."A %
Dimana : Ra @ jari 2 jari knsenrtis lingkaran dalam Rb @ jari 2 jari konsentris lingkaran luar a
dan b @ indek yang menunjukkan bagian dalam dan luar lingkaran konsentris.
2.. R"ma' Pompa 4 :ol"te 5 Fungsi rumah pompa $ volute % adalah untuk mengkonversi tinggi kecepatan $ velocity % dari fluida menjadi tinggi tekan. Gntuk perencanaan rumah pompa dimulai dari suatu garis dasar yang dinamakan lidah $ tongue %
2...1 Rai"s 9ia' Tong"e 4 R t 5 Dapat menggunakan rumus : Rt @ $ ",C6 2 ","C % R2
1
$ 55.)C %
II.19) us('n H hrun/h, Po!a dan lo#r S#n(r' &ual, hal 98 II.20) us('n H hrun/h, Po!a dan lo#r S#n(r' &ual, hal 119
2
2...2 S""t Antara Tong"e Teoritis Dengan Tong"e Akt"al.
φ
o t
6
132 lo10 Rt R2 ) (an α 2
$ 55.)" %
2...% 9e#ar Rata 3 Rata Tiap Ring 4 Bave % Bave @
b3
+ 2 χ (an θ 2
$ 55.)) %
Dimana : b3 @ lebar rumah pompa b2 @ lebar impeller pada sisi keluar R2 @ jari 2 jari luar impeller
# @ jarak antara dua radius # dan R2 @ Rave - # Rave @ jari -@jari rata 2 rata 2 rata
Penampang rumah pompa berbentuk trapesium dengan sudut antara dinding dengan garis horiontal 3C o . #encana rumah pompa ditentukan oleh sudut yang dihitung.
o 2...) S""t R"ma' Pompa 4 φ 5
o
φ @
2
360 R2V u 2 Q
Rφ
∑
R2
b
∆ R
R
$ 55.)3 %
II.21) us('n H hrun/h, Po!a dan lo#r S#n(r' &ual, hal 120 II.22) us('n H hur/h, “Po!a dan lo#r S#n(r' &ual$, hal 121 2 II.23) us('n H hur/h, “Po!a dan lo#r S#n(r' &ual$, hal 118 2
BAB III PERHITUNGAN HEAD POMPA
3.1 PENENTUAN DIAMETER PIPA
Dalam perencanaan ini diameter pipa ditentukan berdasarkan jenis cairan yang akan dialirkan. Apabila diameter pipa terlalu kecil, maka laju aliran akan tinggi dan sebaliknya jika diameter pipa terlalu besar maka laju aliran akan rendah. Laju aliran yang akan menimbulkan kerugian gesekan yang besr pada pipa. Sedangkan kecepatan aliran cairan yang akan diizinkan pada pipa discharge adalah 1 – 3 m/s.
3.1.1
Luas Penampang Pipa Isap
ecepatan yang diizinkan dalam pipa hisap adalah 1,! – ",# m/s . Dalam perencanaan ini kecepatan aliran dalam pipa hisap direncanakan ! m/s.
$ambar 3.1 %ipa &sap
'().A
* &&&.1 +
&&&
Dimana ' ( apasitas p-mpa, m/s ( Direncanakan untuk mengisi tangki atas sehingga penuh dalam 3 menit. ) ( )-lume tangki air ( ,0 m t ( aktu yang diperlukan untuk mengisi tangki dengan air sampai penuh. ( 3 menit ( 12 detik. V
Q=
,0 m ³/ s
(
t
12
Q = ." 14# m3 /s
Q ( ," I / s )s ( ecepatan masuk aliran ! m / s. As = Q Vs As ( ," 1 5 ! As ( ,!" 15 m6
Luas penampang pipa isap AS ( π
d 2 S
# d S ( .172 m d S = 0.702 m Dalam perencanaan ini diambil pipa dengan diameter 8 inci dengan ukuran pipa sebagai berikut •
III
Diameter luar pipa
( ,!997 m
III.1) Sularso & Harao Tahara,”Pompa & Kompresor “ hal 5
Diameter dalam pipa
•
( ,!0!09 m
ecepatan aliran dalam pipa isap sebenarnya v s
Q
(
(
A v s (
#Q πd 6s
# ." 143 !
π * .!0!09 + v s ( 1.#" m/s 3.1.2
Luas Penampang Pipa Tekan
Luas penampang pipa tekan dapat dihitung dengan menggunakan cara
:d ( ecepatan keluar air 3 m/s Ad (
Q
(
V d
0.5 X 10 − 3 3
4#
3
( 1.991 m
d d ( .1#7"97 m Dalam perencanaan ini diambil pipa dengan diameter ; inci dengan ukuran pipa sebagai berikut •
Diameter luar pipa
.!1339 m
•
Diameter dalam pipa .1"7022 m
ecepatan aliran air dalam pipa discharge adalah
v d (
Q Ad
.(
" X 0.5 X 10 − 3 π
!0.01579 2 )
v d = 2.25 m/s. Dalam perhitungan diatas, ternyata kecepatan aliran cairan dalam pipa isap dan pipa tekan masih dalam batas yang diizinkan sehingga pipa dalam perencanaan ini dapat digunakan.
3.2 PENENTUAN SIFAT ALIRAN
%enentuan si
3.2.1
Pipa isap
%erhitungan pada pipa isap dapat dihitung dengan menggunakan rumus =e (
: ds
* &&&.! +
&)
v Dimana :s ( ecepatan aliran dalam pipa isap ( 1.#" m/s ds ( Diameter dalam pipa isap ( .!0!09 m : ( .2# 149 m!/s
=e ( 1.#" *.!0!09+ .2# 149 =e ( 37.7#9,17 aliran yang terjadi adalah !r"!len
3.2.2
Pipa Tekan
%erhitungan pada pipa tekan dapat dihirung dengan menggunakan rumus =e ( :d dd v Dimana :d ( kecepatan aliran dalam pipa keluar ( !."" m/s
=e (
!."" *.1"7022+ .2# 149
=e ( ".12,13 aliran yang terjadi adalah !r"!len
>ntuk =e ?!, aliran dalam pipa adalah aliran laminar =e ( ! #, aliran dalam pipa adalah peralihan laminar ke turbulen =e @ #, aliran dalam pipa adalah aliran turbulen
III-"
Sehingga dari hasil perhitungan di atas maka, aliran dalam pipa – pipa tersebut adalah aliran turbulen.
3.3 PERHITUNGAN HEAD POMPA
ika zat cair mengalir melalui suatu instalasi p-mpa, maka zat cair akan mengalami hambatan pada pipa. Dengan demikian menimbulkan kerugian4kerugian pada hisap dan tekan.
$ambar 3.! Bead %-mpa
3.3.1
Perhitungan Head Gesekan Pada Pipa Lurus
a. #er!gian $ead gese%an &ada &i&a l!r!s 'hl s (
#er!gian head gese%an &ada &i&a yang l!r!s da&at dihit!ng dengan mengg!na%an )!m!s * 2
hl s = + I s v s d s 2g Dimana <
.' III.3 (
(
&s ( panjang pipa hisap ( #." m ds ( diameter pipa hisap
V
III-5
( .!0!09 m :s ( kecepatan aliran pada hisap ( 1.#" m/s g ( percepatan gra
hl s = .!!"
pada =e ( 37.7#9,17 *1.#"!+
.!0!09 !0.21 hl s = ."12 m . #er!gian $ead A%i"at Sam"!ngan 0 'hl s ( 2 hl , = n% , v
2g Dimana n ( jumlah sambungan 0 ( 1 buah k1 (
hl , = .""
2 X 9.1
( ."12m
. #er!gian head &ada %!t!" isa& dengan saringan 'hl 2 (
hl 2
=
%
v 2 !g
Dimana k (
hl 2 ( .17! m adi kerugian head pada sisi isap seluruhnya adalah hl
= hl C hl C hl
III-
hsl
= ."12 C ."20 C .1#7!
h2 l ( .92# m
3.3.2
Perhitungan Kerugian Head Pada Sisi Tekan
%ada perhitungan kerugian head pada sisi tekan
dicari dengan
menggunakan cara a. %er!gian head gese%an &ada &i&a l!r!s erugian head gesekan pada pipa lurus dapat
dihitung dengan
menggunakan rumus =
hl 2
* &&&.# + )&
I v 2
+
- 2g Dimana < (
dari m-dy diagram di dapat < ( .!"
dari =e ( ".12,13
sehingga didapat hl d ( .!"
" *!.""!+ .1"7022 !0.21
hl d ( !.1" m . #er!gian head a%i"at adanya "el%an 0 0 ' hl , (
hl ,
2 = n% v !g
III-7
Dimana n ( jumlah bel-kan ( 1 buah k (
hl , ( !.""
!0.21 hl , ( .39 m . #er!gian head a%i"at %ee&atan &ada !j!ng &i&a "!ang 2 = n v !g
hl 2
*&&&. "+
)&&
Dimana n ( jumlah kutub buang ( 1 buah hl 2 ( 1
*!.""!+ ! 0.21
hl 2 ( .33 m adi kerugian head pada sisi tekan p-mpa adalah hl d
= hl s C hl , C hl 2
hl d
( !.1" C .39 C .33
hl d
( !.2# m
Dengan demikian head t-tal p-mpa adalah $ ttal ( hl d
1 hl s 1 ttal
( !.2# C .92#1 C2 ( 11."!#1m Dimana ttal ( tinggi t-tal 4
III-
BAB IV PERENCANAAN DIMENSI UTAMA POMPA SENTRIFUGAL
4.1 Pemilihan Jenis an Tin!"a# Im$ele% $aa P&m$a Dalam menemtukan tipe impeller dari suatu pompa harus diketahui dahulu putaran spesifik dari pompa tersebut. Kecepatan spesifik adalah suatu istilah yang dipakai untuk memberikan klasaifikasi impeller yang berdasarkan prestasi dan proporsinya tanpa memperhatikan ukuran actual dan kecepatan dimana pompa itu beroperasi. Untuk menghitung kecepatan pada pompa yang akan direncanakan dapat menggunakan persamaan rumus ( II. 3 ) n s
=
n
Q H
3
4
Dimana : n
= putaran motor rpm ( n =3!!! rpm )
"
= debit pada pompa m
(" = !!!## m )
$
= tinggi manometris ( $
ns = 3000
5.10 11,52
−
3
= %%#& m )
4 4
= %!'& Dengan melihat gambar .% dibaah ini maka ditentukan *enis impellera yaitu +lo speed impeller,. Dengan baik isapan tunggal dan satu tingkat pompa sudah dapat beker*a dengan baik.
-ambar .% -ambar *enis*enis impeller 4.' E((isiensi O$e%asi&nal P&m$a a. /ffisiensi hidrolis η h
/ffisiensi hidrolis η h = !'#!!0# Untuk efisiensi hidrolis diambil = !0# b. effisiensi 1ekanis η m
/ffisiensi hidrolis η m
= !2!2#
Untuk efesiensi mekanis diambil = !2#
c. /ffisiensi olumetris η v
/ffisiensi hidrolis η h = !2 4 !22# Untuk effisiensi 5olumetric diambil = !20 6ehingga untuk effisiensi operasionalnya :
η o p = !0# 7 !2# 7 !20 = !'2 /ffisiensinya operasionalnya pompa η o p = !83 4 !0 ini berarti η o p yang direncanakan memenuhinya persyaratan.
4.) Pe%en*anaan $&%&s 4.).1 Pe%hi#+n!an Da,a M&#&% Untuk menggerakan pompa dipilih motor listrik yang dihubungkan langsung dengan kopling. Daya motor dihitung dengan menggunakan persamaan rumus ( II. ) : 9=
γ .Q p .H man η ο ρ
Dimana : 9
= daya motor
η o p
= o5erall efficiency dari pompa
"p
= kapasitas pompa m
ρ o p
= masa *enis fluida pada temperatur
γ
= berat *enis fluida
γ
= ρ .g
" t h
= "η v
"th = "!2# = #.%! !2# = #&.%! m3s 995,7.9,8.5,2.10 411,52 −
9 =
0,79
= '322 att 4.).' Men!hi#+n! Diame#e% P&%&s 9erhitungan poros ini adalah pada beben torsi untuk poros pompa perencanaan ini dipilih bahan poros 6;1 &
τ
σ max
=
3. sf
( I.I )
%
85
=
3.8
= 8%3 kgmm& 6ehingga orsi poros =
1
60. P 2.π .n
IV.1) Fritz Dietzel, “!rbi" #$m%a &a" '$m%re($r, *al 267
=
60.73,99 2.3,14.3000
= !&3 >m = &38 kgmm Diameter poros ds = 3
16.23,46
π .6,13
= &82 mm
≈ 3 mm 9ada perencanaan diameter poros bertingkat dan untuk keseimbangan
dan
memperhatikan
faktor
diameter poros terkecil ds diambil 8 mm Diameter naaf ( dn) Dn = (#%!) ? ds = %! ? 3 = %3 mm
-ambar .& 6ketsa Impeller
kekuatan
maka
4.4
Dimensi S++ an Im$ele%
4.4.1 Dimensi Im$elle% $aa sisi $emas+"an a.
Kecepatan radial pada sisi masuk ( r i ) Untuk n@= %!'& maka didapat K m l = !%% V rl
=
KV ml 2. g .H man
( I.& )
&
= !%% 2.9,8.11,52 = %8# ms
-rafik .3 -rafik hubungan koefesien dengan putaran spesifik b.
Kecepatan masuk Dalam perencanaan o adalah : o = !0 rl = !0.%8# = %3& ms
2
IV.2) +!(ti" *!rc*, “#$m%a &a" l$/er e"tri!al *al 108
c.
Diameter mata impeller 4.Qth
=
π .V o
do
+
d n
4.5,2.10
=
−
2
4
π .1,32
+
0,014 2
= !!&' m = &' mm d.
Diameter sisi masuk impeller Untuk diameter sisi masuk (d%) besarnya adalah : D% = D& Diameter masuk dibuat sama dengan diameter mata impeller dikarenakan asumsi fluida memasuki impeller adalah radial dan membentuk sudut 2! o.
e.
Kecepatan keliling paa sisi masuk (U %) Untuk kecepatan keliling pada sisi masuk dapat menggunakan rumus dengan persamaan ( II.2 ) U%
π .d 1 .n
=
60 =
π .0,027.3000 60
= & ms
f.
6udut sisi masuk Aluida biasanya dianggap masuk ke sudusudu secara radial sehingga sudut sisi masuk ( =2!o) karena r = . Dapat menggunakan persamaan ( II.%! ) ta" β
=
=
V ri U 1 1,6 4,24
arc tan β =!3'
β = &!8' = &%o $arga β = &%o masih berada dalam batasan yang yang dii*inkan yaitu %# o sd 3!o. g.
=
π .d 1 Z 3.14.27 5
= %82# mm
*.
Koefesien penyempitan masuk ( ϕ) Koefesien penyempitan sisi masuk dapat ditentukan *ika dapat menentukan harga 6u% kita asumsikan besarnya tebal sudu & mm 6u% =
S 1 (i" β
=
4 (i" 21
= %%%8 mm Dengan demikian besarnya koefesien penyempitan sisi masuk ϕ% :
ϕ 1
t 1
=
t 1
=
−
S u1 16,59
16,59 − 11,16
= 3! i.
Bebar sisi masuk impeller b%
=
=
Qth
π .d 1 .V r 1 .ε 1 5,2.10
−
4
π .0,027.1,6.0,86
= !!!# m = mm
*.
6egitiga percepatan
1erupakan bagian mencari harga (kecepatan relati5e fluida terhadap impeller) yaitu dengan menggambar 5ector gaya yang beker*a IV-9
pada sisi masuk.
Dari grafik diatas didapat kecepatan rekatif air meninggalkan impeller 5 = ms
4.4.' Dimensi im$elle% $aa sisi $en!el+a%an a. 9erhitungan diameter luar impeller
Dengan mengambil referensi dari Khertaguro5 baha ns= %! maka perbandingan antara d&d% = # sehingga dalam perencanaan digunakan: d 2 d 1
=
3
d& = d%.3 d& = 3 . &' = 0% mm b. Kecepatan keliling 9engeluaran Dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (II.%3) U& =
π .d 2 .n 60
c. 6udut sisi Keluar Cesarnya sudut keluar %#o!o maka untuk β = 33o
d. Kecepatan radial sisi keluar Kecepatan radial sisi keluar diperoleh dengan persamaa ( II.% ) r& = (!0#%).r% = !0#. %8# = % ms e. Kecepatan angensial U& =U&
V r 2 ta" β 2
= %&'&
1,4 ta" 33
= %!#8 ms f. Kecepatan bsolut angensial
•
inggi tekan yang diberikan impeller ke fluida $5ir =
H man
η th
=
•
11,52 0,85
=%3#
inggi tekan untuk *umlah sudu tak terhingga ∞
H vir
=
U 2 .V u 2 9,8
=
12,72.10,56 9,8
= %3' m
•
Koefesien alliran sirkulasi (η∞)
η
∞
H vir
=
∞
H vir
=
13,5 13,7
= !20
•
Kecepatan absolute tangeensial (u&) ∞
uE& = η .V u 2 = !20.%!#8 = %!3 ms
•
6udut sisi keluar aktual (α&)
α 2 = arcta"
=
V r 2 V u 2
arcta"
1,4 10,56
= '#o
•
Kecepatab absolute sisi keluar E& = V r 2 =
2
+
1,4 2
V u 2 +
2
10,56 2
= %!8 ms g.
1aka besarnya t& =
π . D2 Z
=
π .81 5
= #!08 mm h. koefesien penyempitan sisi masuk Koefesien penyempitan sisi masuk dapat ditentukan *ika kitadapat menentukan harga 6 u&
kita asumsikan besarnya
tebal sudu = mm maka S u 2
=
=
S 2 (i" β 2 4
(i" 33o
= '3 mm Dengan demikian besarnya koefeien penyempitan sisi masuk
ϕ 2
=
=
t 2 t 2
−
S u 2
50,86 50,86 − 7,34
= %%8 i.
Bebar impeller sisi keluar
Bebar impeller sisi keluar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan ( II.%8 ) b& =
Qth
π .d 2 .V r .ε 2
=
5,2.10
−
4
π .0,081.1,4 x 0,9
= %8 .%!3 m = %8 mm .
segitiga kecepatan 5&
1erupakan bagian mencari harga & (kecepatan relati5e fluida terhadap impeller) yaitu dengan menggambar 5ector gaya yang beker*a pada sisi keluar Dari grafik diatas didapat kecepatan rekatif air meninggalkan impeller 5 = ms
4.4.3
Pe%hi#+n!an J+mlah S++ Im$ele% Dengan mengambil referensi dari Khertaguro5 halaman %!8
*umlah sudu yang biasa digunakan adalah # %3 buah.
d 2
+
d 1
d 2
−
d 1
(i"
β 1 + β 2 2
G = 6,5
81 + 27 81 − 27
(i"
21 + 33 2
= &
4.4.4 Mel+"is Ben#+" S++ Im$ele% Untuk merencanakan bentuk kelengkungan sudu impeller digunakan metode +angen ;ircular rc, dengan menggunakan persamaan ( II.%2 ) :
ρ
=
Rb2
−
2 Rb c$( β b
Ra2 −
Ra c$( β a
Dari perhitungan telah didapat:
Untuk inlet ri = %88 ms
β% = &%o d& = &' Untuk outlet r& = % ms
β&
= 33 o
d&
= 0% mm
6ebelum menghitung dengan persamaan diatas terlebih dahulu dibuat grafik : gar mempermudah melukis bentuk sudu dibuat tabel berdasarkan grafik.
abel .% .9erhitungan 1elukis Impeller Hing
H
H&
θ
cosβ
Hcosβ
% C ; D &
%3.# &!.&# &' 33.'# !.#
%0&.&# %!.!8&# '&2 %%32.!83 %8!.&#
&% & &' 3! 33
!.233 !.2% !.02% !.088 !.030
%&.#2## %0.#!0# &.!#' &2.&&'# 33.232
Hcosβ& Hcosbβ% ! #.2%3 #.#0# #.%'3 .'%%#
H&&H%&
ρ
! &&'.0%&# 3%0.23'# %!.!8&# #!%.%0'#
! %2.&83' &0.'!00 32.8300 #3.%0'80
Bangkahlangkah melukis sudu dengan *ari*ari : H = %.bcd & %. Cuatlah Bingkaran *ari*ari H = % bcd& 2. Cuatlah lingkaran dari %a dibuat garis sudut β% =&%o 3. Kemudian dari titik %ukur pan*ang ρ = %2&8 sehigga didapat
titik . Dengan titik pusat dibuat lingkaran dari % sampai memotong lingkaran di %b dan didapat titik C 5. Kemudian ukurlah pan*ang ρ& = %3' mm dari titik C melintasi
titik sehingga didapat titik ; 8. Denga titik pusat di ; dibuat lingkaran dari titik C hingga memotong lingkaran %c dan didapat titik D. 7. ukurlah pan*ang ρ3 = 3283 mm dari titik D yang melintasi ; dan
didapat titik / 8. Demikian seterusnya dengan titik pusat / dibuat lingkaran dari
titik d sampai memotong lingkaran %d didapat titik A 9. Kemudian ukur ρ = #3%0 mm dari titik A meleati titik / dan
diperoleh titik -
%!.Dengan titik - sebagai pusat Dibuat lingkaran dari A sampai memotong lingkaran & sehingga di peroleh titik $
4.4.- Pe%hi#+n!an e#e/alan S++ %. Ketebalan 6udu tabal 6udu dapat dihitung berdasarkan pada *ari*ari lingkaran yang relah dipilih 9ersamaan untuk menentukan ketebalan sudu diperoleh dengan persamaan untuk menentukan kontraksi yaitu : t=
(i" β π . D − π Dε ) Z
Untuk harga kontraksi diambil !08!2 yang secara konstan akan naik mulai dari !08 sebanyak !!%. Cerdasarkan rumus di atas maka didapat tebal sudu pada table berikut ini: abel .& Ketebalan sudu
β &% && &3 & &#
D &' !.# #
/ !.08 !.0' !.00
t !.03!0 %.&&33'# %.#0'!0&
8'.# 0%
!.02 !.2
%.08#%8 &.%38#8
b=
Qth
( I.3 )
π . D.ε .V r
3
abel .3 abel Bebar Baluan D
ε
r
C
!.!&'
!.08
%.8
!.!!#0
!.!!#
!.0'
%.#8
!.!!3!%3
!.!#
!.00
%.#&
!.!!&&23
!.!8'#
!.02
%.0
!.!!%083
!.!0%
!.2
%.
!.!!%8&3
4.- Pe%hi#+n!an R+mah P&m$a Humah pompa berbentuk spiral yang bertu*uan merubah 5elocity head dari air yang meninggalkan impeller men*adi pressure head seefesien mungkin %.
b3 = b& ? (!!&#.H&) = %8 ? (!!&#.0%) = 38&#
3
IV.3) +!(ti" *!rc*, “#$m%a &a" l$/er e"tri!al *al 106
3.
ρ5 =
φ x
2.φ .R3
Dimana φ = 6udut pembagi dipilih #o sebagai inter5al pertama IV-18 7 = faktor kontanta = (!'&").ku.π ku = u& 7 H& = %%0 . = !'0 7 = (!'&!!!!#)7!'073% = &%8!0 maka
ρ5 =
45 2160,8
2.
45 2160,8
.0,0425
= 0'8.%!m = !0' mm 4.
Ha = H3 ? (ρ5) = &# ? !0' = 33' mm Untuk sudutsudut pada inter5al yang lain dapat dihitung dengan rumus diatas dan kemudian diamsukkan ke dalam table.
abel . abel Dimensi Humah olute
θ ! # 2! %3# %0! &&# &'! 3%# 38!
ρ5 ! !.0'8&!8 &.'0&08 .##&2!& '.!!28# 2.'28&0 %&.0''## %8.&&'#' %2.0&8&2
Ha &.# 3.3'8&% .2'0&2 '.!#&2 2.#!28# #&.&28&0 ##.3''## #0.'&'#' 8&.3&8&2
5. 6udu lidah olute
6udu Bidah olute dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (II.&%) :
φB =
=
132. Log R3 R2 ) ta" α 2 132 Log . 0,0425 0,0405) ta" 7,5 0
= &!2o 4.6 Pe%/anin!an
Untuk membandingkan hasil pompa perencanan penulis membandingkan dengan pompa 9anasonic -&!!
abel .# Data eknis 9erbandingan 9ompa 9anasonic Daya Kapasitas debit otal head D. 9ipa suction D. 9ipa discharge D. Impeller
&!! att 3# ls &! m &# mm &# mm %&! mm
9erencanaan Daya Kapasitas debit total head D. 9ipa suction D. 9ipa disharge D. Impeller
'322 att 3! ls %% m %# mm &! mm 0% mm
9ompa 9erencanan ini mempunyai att kecil cocok untuk daerah mata airnya tidak terlalu dalam.
BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan
Pada perencanaan pompa ini berfungsi untuk memindahkan fluida berupa air di bawah permukan air ke tanki penampungan. Dalam perencanaan ini digunakan jenis pompa sentrifugal. 1.
Head total manometris yang terjadi sebesar 11,52 m .
2. erugian Head pada pipa hisap sebesar !,"#$ m %. erugian head pada pipa tekan sebesar 2,#$ m 4.
Head statis sebesar # m.
5.
Diameter pipa hisap sebesar pipa & in atau 2!,' mm
". Diameter pipa tekan sebesar 15 mm 7.
Putaran spesifik sebesar 1!,(2 berdasarkan putaran spesifik inilah didapat impeller sentrifugal yang digunakan pada perencanaan ini dengan bahan impeller yaitu bron)e.
8.
Diameter dalam impeller pompa sentrifugal pada sisi masuk sebesar 2( mm.
'. Diameter impller sebesar sisi keluar #1 mm dengan jumlah sudu sebanyak 5 buah 10.
Daya yang dibutuhkan sebesar untuk mengalirkan debit air sebesar !,!!55 m%*s adalah (%,'' +att.
11. Diameter poros sebesar 1% mm dengan bahan poros - 2 /0 $1!5
5.2 Saran 1.
ntuk
mendapatkan
ukuran impeller
yang sesuai dengan
kapasitas dan daya hisap dan tekan diperlukan daya yang sangat besar. sesuai dengan rumus bantuan yaitu rumus putaran spesifik 2.
ntuk mengurangi laju karat dipilih bahan impeller dari bahan perunggu yang mempunyai laju korosi yang kecil.
3.
ntuk menjaga agar tidak terjadi macet pada mata impeller yang diakibatkan sampah untuk itu diperlukan filter pada ujung pipa hisap. -ontoh uffler filter.
4.
ntuk menentukan tipe impeller harus diketahui dahulu putaran spesifik dari pompa tersebut.
