BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Kebutuhan akan pompa semakin lama semakin tinggi,mulai dari untuk keperluan rumah tangga sampai ketingkat mega industry. Ada banyak ragam pompa yang ada dipasaran merek, ukuran dan kegunaan. Untuk penggunaan yang lebih efektif dan maka aplikasi pompa harus benar-benar sesuai dengan permintaan/kondisi di lapangan. Penggunaan akan lebih afektif dan efisien jika kita mengetahui prestasi atau performa suatu pompa dengan jalan menggadakan pengujian-pengujian. Atas dasar itulah maka Praktek Prestasi Mesin diadakan dan sebagai bentuk pertanggung jawaban maka kami menyusun laporan ini. 1.2 Maksud dan Tujuan Penulisan laporan ini adalah sebagai bentuk pertanggung jawaban penulisan telah melaksanakan praktek prestasi mesin sebagai salah satu syarat kurikulum program pendidikan jenjang Strata 1 Jurusan Teknik Mesin STTR Cepu. 1.3 Metode Pengumpulan Data Akumulasi data-data sebagai penulisan laporan ini diperoleh dari 1. Literatur-literatur 2. Pengamatan langsung di laboratorium motor bakar. 3. Pengalaman penulis. 1.4 Batasan Masalah Karena keterbatasan waktu dan beberapa masalah teknis maka penulisan ini kami fokuskan kepada Pompa Sentrifugal Single Stage Single Suction dan beberapa perhitungan hasil uji. 1.5 sistematik Penulisan Sistemmatika penulisan laporan ini tersusun sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN Bab ini membahas tentang latar belakang penulisan, Maksud dan Tujuan, Metode pengumpulan data, Batasan masalah, dan Sistematikan penulisan. BAB II TEORI DASAR Bab ini membahas tentang pengertian pompa, Klasikasi pompa, dasar-dasar pemilihan pompa-pompa sentrifugal dan pemasangan pompa BAB III PERSIAPAN PRAKTIKUM Bab ini memperlihatkan tentang gambaran lokasi laboratorium dan tata letak mesin uji. Selain itu membahas tentang peralatan yang digunakan, metode pengujian dan menampilkan beberapa persamaan/rumus dalam perhitungan prestasi mesin Pompa sentrifugal BAB IV PERHITUNGAN HASIL UJI Bab ini menampilkan data data hasil uji, konversi satuan,tahap perhitungan, tabulasi hasil uji dan grafik – grafik hasil uji.
BAB II
TEORI DASAR
2.1 Pengertian Pompa Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lain,melalui suatu media ( pipa ) dengancara menambah/member enargi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung kontinyu. Pompa beroprasi dengan mengadakan perbedaan tekanan antara bagian pemasukan (suction) dan bagian pengeluaran (discharge). Dengan kata lain pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga cairan dan mengatasi hambatan (gesekan) yang ada. 2.2 Klasifikasi Pompa Berdasarkan cara pemindahan dan pemberian tenaga pada cairan,pompa dapat diklasifikasikan menjadi 2 kelompok yaitu : 1. Pompa positif 2. Pompa dinamik 1) Pompa positif Adalah Pompa dengan ruangan kerja yang secara periodic berubah dari besar ke kecil atau sebaliknya selama pompa bekeeja. Enargi yang diberikan kepada cairan adalah energy potensial sehingga cairan berpindah volume per volume,yang termasuk dalam kelompok pompa positif adalah : Pompa gerak translasi ( Reciprocating pump), jenisnya : Pompa torak, pompa plunyer. Pompa gerak berputar ( rotary punp ), jenisnya : Pompa roda gigi, pompa lobe, pompa vane, pompa ulir dan lain-lain Pompa membrane/diafragma (diaphragm pump) 2) Pompa Dinamik Pompa dinamik disebut juga pompa non positif, adalah pompa dengan ruangan kerja yang tidak berubah pada waktu pompa bekerja. Enargi yang di berikan pada cairan adalah energy kecepatan , sehingga cairan berpindah karena adanya perubahan kecepatan. Yang termasuk dalam kelompok pompa dinamik : Pompa sentrifugal : radial flow,mixed flow dan axial flow. Pompa jet : educator,gas lift, hydraulic ram.
Adapun macam-macam pompa dinamik yang paling sering di gunakan secara umum bias di lihat pada gambar-gambar berikut ini.
Gambar 01. Aneka pompa Dinamik Gambar 02. Aneka Pompa Dinamik ( lanjutan gambar 01) Gambar 03. Pelindung untuk motor benam yang di isi minyak Keterangan gambar : Gambar 01 Aneka pompa Dinamik a) Pompa bertingkat banyak b) Rumah Volut Kembar dari A c) Pompa aliran campur jenis volut d) Impeller e) Pompa volut jenis isapan ganda f) Pompa aliran campur dengan motor benam berisi minyak g) Pompa portable dengan motor benam untuk pekerjaan kontruksi Gambar 02. Aneka Pompa Dinamik ( lanjutan gambar 01) a) Pompa bebas sumbatan untuk air limbah dengen motor benam b) Berbagai macam impeller bebas sumbatan c) Pompa bebas sumbatan d) Pompa sumur dalam dengan motor benam 2.3
Dasar dasar Dalam Pemilihan Suatu pompa Supaya penggunaan pompa lebih efektif dan efisien, maka ada hal-hal yang harus
di perhatikan, misalnya : ⇔ Penggerak mula yang paling ekonomis dan tersedia (listrik,motor dan lain lain) ⇔ Bahan bakar yang paling ekonomis ( gas engine,listrik ) ⇔ Kapasitas ( I/det,gallon / det ) ⇔ Head atau tinggi tekan( m,ft) ⇔ Penggunaan/service (continue/intermittent). ⇔ Kondisi cairan ( corrosive, dan sebagainya). ⇔ Kondisi dan jarak lokasi cairan dengan tempat penampungan cairan 2.4 Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal adalah salah satu jenis pompa dinamik. Prinsip kerjanya ialah merubah energy mekanis manjadi energy kinetis oleh impeller yang berputar. Cairan yang
berpindah akibat gerakan impeller ditampung dalam casing dan kemudian menuju discharge flange untuk berubah menjadi energy potensial. Kontruksi utama pompa sentrifugal terdiri atas 2 bagian : •
Rotor element, terdiri dari impeller dan poros.
•
Stator element,terdiri dari casing (rumah),dan rumah bantalan.
2.5 Klasifikasi pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan berdasarkan atas: a. Berdasarkan kapasitas : Low capacity, kurang dari 20 m3 / jam Medium capacity, antara 20 – 60 m3/jam High capacity, lebih dari 60 m3/jam
b. Berdasarkan tinggi tekanan/head. Low head, kurang dari 5 m Medium head, antara 5 – 40 m. High head, lebih dari 40 m. c. Berdasarkan tekanan discharge : Low pressure, kurang dari 5 kg/cm2. Medium pressure, antara 5 – 50 kg/cm2. High pressure, lebih dari 50 kg/cm2.
d. Berdasarkan kecepatan spesifik (ns) : Low speed radial flow pump, ns = 40 – 80 rpm. Medium speed radial pump, ns = 80 – 150 rpm. Mixed flow pump, ns = 300 – 600 rpm. Axial flow pump, ns = 600 – 1200 rpm. e. Berdasarkan jumlah atau susunan impeller dan tingkat/stage: Single stage,terdiri dari 1 impeller dalam satu casing. Multi stage, terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing. Multi impeller multi stage, kombinasi anatara multi impeller dan multi stage.
f. Berdasarkan cara pemasukan dalam impeller : Single suction, dimana cairan masuk lewat satu sisi impeller. Double suction, cairan masuk lewat kedua sisi impeller. g. Berdasarkan rancang bangun casing ; Single casing, terdiri dari satu casing dapat vertical split atau horizontal split.
Saction casing, terdiri dari beberapa casing yang tersusun secara vertical split (terutama untuk multi stage). h. Berdasarkan posisi poros impeller : Vertical shaft, poros pompategak lurus. Horizontal shaft, poros pompa mendatar. i. Berdasarkan jenis cairan yang dipompa : Water pump. Petroleum pump. j. Berdasarkan kondisi suction lift : Self priming pump, pompa dilengkapi dengan vacuum device (tidak perlu di pancing, sudah menghisap sendiri). Non priming pump, perlu di pancing pada saat starting. Adapun kotruksi secara umum pompa setrifugal dapat dilihan pada gambar berikut ini :
Gambar 04. Kontruksi pompa sentrifugal single stage,single suction. Keterangan gambar : 1. Casing/rumah, berfungsi untuk menampung energy kinetic fluida yang dihasilkan
oleh impeller dan merubahnya menjadi energy potensial,kemudian menuju kebagaian discharge. 2. Mulut hisap/suction nozzle, berfungsi sebagai lubang pemasukan cairan yang
dipompa. 3. Impeller, berfungsi memberikan energy kinetis terhadap cairan melalui sudu-
sudunya, sehingga dapat berpindah dari mulut/mata impeller menuju keliling sebelah luar impeller. 4. Shaft/poros, berfungsi untuk menumpu impeller dan mentransmisikan daya dari
penggerak. 5. Stuffing box, berfungsi untuk menempatkan paking, dan mencegah kebocoran
antara poros dengan casing. 6. Wearing ring, berfungsi untuk mengatasi kebocoran di dalam pompa, karena
perbedaan tekanan pada suction dan discharge. 7. Bearing, berfungsi untuk menumpu poros, agar dapat berputar dengan gesekan
sekecil mungkin.
8. Mulut discharge, berfungsi sebagai saluran pengeluaran ( discharge ) cairan yang
di pompa. 2.6 pemasangan pompa 1) Pemasangan mendatar Pemasangan pompa harus sedekat mungkin dengen tadah hisap. Posisinya harus sedemikian rupa sehingga tidak memerlukan terlalu banyak balokan pada pipa hisap
Gambar 05. Pemasangan pompa mendatar 2) Pemasangan Tegak Cara pemasangan pompa tegak ( termasuk pompa motor benam ) pada dasarnya sama dengan pompa mendatar. Karena itu, di sini hanya akan di singgung hal – hal yang khusus saja. Ada 2 jenis pompa tegak yang mengunakan motor d atas tanah,yaitu : jenis sumuran basah dan jenis sumuran kering. Pompa sumuran basah mempunyai badan yang tertekan di dalam air sedangkan jenis sumuran kering terletak di atas permukaan air. Gambar 06. Pompa tegak Adapun langkah – langkah pengemanan dalam pemasangan pompa dengan motor terendam ( diletakkan di dasar sumuran ) dapat di lihat pada gambar berikut ini. Gambar 07. Metode pemasangan pompa tegak 3) Pemasangan pompa sumur dalam dengan motor benam. Pompa dengan motor benam semakin banyak di pakai akhir-akhir ini untuk memompa air sumur dalam. Hal ini dimungkinkan oleh keandalan yang tinggi dari motor benam. Namun, bila tidak ditangani dengan baik,tidak akan di peroleh keuntungan seperti yang diharapkan. Uji coba pemompaan dan pembersihan sumur. Bila sumur telah selesai dikerjakan, uji coba pemompaan harus dilakukan untuk mengukur air yang dapat dipompa dan muka air di dalam sumur. Dalam hal ini laju aliran air
yang dapat dihasilkan harus ditentukan. Bila air dipompa melebihi kapasitas sumur,maka kandungan pasir di dalam air akan bertambah besar dan umur sumur dapat menjadi pendek. Jadi laju pemompaan yang sesuai dengan kapasitas sumur harus ditentukan lebih dahulu sebelum ditentukan ukuran pompa yang akan dipasang permanen. 2.7
Penempatan instalasi pompa Pompa harus diletakkan sedigaknya 2 sampai 5 meterdi bawah muka air mengelir terendah dari sumur. Jarak 2 meter adalah pompa berdiameter kecil. Untuk pompa yang semakin besar diameternya, harus diambil kedalaman yang semakin besar sampai 5 meter. Letak nosel pompa tidak boleh bertepatan dengan saringan sumur, sebab akan terlalu banyak pasir terisap. Letak nosel hisap pompa yang baik adalah di atas dan agak jauh dari saringan sumur. Namun hal ini kadang – kadang sukar dipenuhi karena persyaratan kedalaman minimal 2 – 5 di bawah muka air mengalir rendah
2.8
Pemipaan Kesempurnaan pemipaan bias memepengaruhi peforma dan umur pompa. Karena itu pemasangannya harus dilakukan dengan benar. Pipa hisap,pipa keluar dan katup – katup harus ditutup pada lantai dan dinding bangunan. Selain itu bila diperkirakan aka nada pemuaian dan pengerutan pipa atau penurunan tanah, dapat dipertimbangkan untuk melengkapi pemipaan dengan sambungan khusus pada kedua sisi pompa.
Pipa hisap : Hal – hal yang sangat penting dalam pemasangan pipa hisap, antara lain : a) Pencagahan kebocoran. Utamakan penyambungan pipa yang berflens dari pada yang berulir b) Pencagahan kantong udara. Pemasangan pipa hisap harus cendrung menurun dari pompa ke tanah hisap dengan kemiringan 1/50 sampai 1/200. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari terbentuknya kantong udara. c) Pemasangan saringan. Untuk mencegah benda-banda asing dan sampah terisap kedalam pompa, tadah isap baru bolah di isi air setelah di bersihkan secara sempurna. Saringandi pasang pada pintu masuk ke dalam tadah. d) Kedalaman ujung pipa. Kedalaman pipa hisap harus cukup meskipun permukaanzat cair di dalam tadah hisap turun sampai batas minimum. e) Katup sorong, pipa hisap yang bekerja dengan isapan pada waktu memasukan cairan tidak bolah dilengkapi dengan katup sorong. Katup ini akan menimbulkan kebocoran udara atau menjadi kantong udara. Dalam hal pemasukan dengan dorongan, katup sorongh di perlukan pada waktu pompa harus dilepas atau diperiksa. Namun pemasangan katup ini harus dilakukan dengan cara yang benar yaitu dengan menempatkan pemutarnya di bawah
atau disamping. Hal ini untuk menghindari kantong udara. Katup ini harus dalam keadaan terbuka penuh kecuali pada waktu pompa diperiksa atau dilepas. f) Reduser dan belokan. Untuk menyambung pipa hisap yang diameternya lebih besar daripada diameter lubang hisap pompa, harus dipakai reduser. Bila diperlukan belikan, jumlahnya harus di usahakan sesedikit mungkin dengan sudaut belokan yang sehalus mungkin. Pipa tekan: Hal – hal yang prlu diperhatikan dalam pemasangan pipa keluar. a)
Diameter pipa dan kecepatan aliran. Harus ditentukan berdasarkan kecepatan aliran
didalam pipa dan tidak perlu sama dengan diameter lubang keluar pompa. Kecepatan aliran didalam pipa pada umumnya tidak lebih dari 3 meter / detik. Namun kebanyakan orang mengambil 1 sampai 2 meter/detik. Perbedaan antara diameter pipa dan diameter lubang keluar pompa harus disesuaikan dengan menggunakan reduser atau difuser. b)
Pencegahan kantong udara. Kantong udara juga merugikan sisi keluar karena dapat
menimbulkan benturan air. Untuk mencagahnya dapat digunakan katup laluan udara yang di pasang pada bagian pipa yang melengkung ke atas. Katup ini akan mengeluarkan udara yang terjebak di bagian atas lengkungan pipa tersebut. c)
Pengaman tekanan perapat. Beberapa sistem pompa mengeluarkan cairan diujang
pipa keluar pada ketinggian permukaan yang lebih rendah dari pada ketinggian sumbu pompa. Hal yang demikiandapat menimbulkan tekanan negatif didalam pompa sehingga udara dapat terisap masuk melalui paking tekan pada poros. Namun jika ujung pipa keluar dapat dijaga agar tingginya tidak kurang dari 500 mm diatas sudut pompa, maka tekanan di dalam pompa dapat di jaga tetap positif sehingga memungkinkan pemberian air kepada paking tekan tanpa manggunakan pompa lain. d)
Tinggi pipa sifon. Bila pipa berbentuk sifon, maka titik tertinggi sifon tersebut di
ukur dari permukaan zat cair di tadah isap tidak melebihi head tertutup pompa. Jika head tertutup ini dilebihi, maka pompa tidak akan dapat mengalir zat cair pada awal kerjanya. 2.9
Operasi parallel dan operasi seri Jika head atau kapasitas yang diperlukan tidak dapat dicapai dengan satu pompa saja, maka dapat digunakan dua pompa atau lebih yang disusun secara parallel atau seri
Gb.14. menunjukkan kurva head-kapasitas dari pompa-pompa yang mempunyai karakteristik yang sama,yang dipasang secara seri atau parallel. Dalam gambar ini kurva untuk satu pompa tunggal di beri tanda (1) dan untuk susunan seri terdiri-dari dua buah
pompa diberi tanda (2). Harga head pompa kurva (2) diperoleh dari harga head kurva (1) dikalikan dua untuk kapasitas Q yang sama. Kurva untuk susunan parallel yang terdiri dari dua buah pompa , diberi tanda (3). Harga kapasitas Q kurva (3) ini diperoleh dari harga kapasitas pada kurva (1) dikalikan dua untuk head yang sama. Dalam gambar ditunjukkan pula tiga buah kurva head-kapasitas sistem, yaitu R1,R2,dan R3. Kurva R3 menunjukkan tahanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan R2 dan R1. Jika sistem mempunyai kurva head-kapasitas R3, maka titik kerja pompa (1) akan terletak di (D). jika pompa ini disusun seri senghingga menghasilkan kurva (2) maka titik kerja akan dipindahkan ke (E). disini terlihat bahwa head dititik (E) tidak sama dengan dua kali lipat head di (D), karena ada perubahan ( berupa kanaikan ) kapasitas. Sekarang jika sistem mempinyai kurva head-kapasitas R1 maka titik kerja pompa (1) akan terletak di (A). jika ini disusun parallel sehingga menghasilkan kurva (3) maka titik kerjanya akan berpindah ke (B). disini terlihat bahwa dikapasitas di titik (B) tidak sama dua kali lipat kapasitas di titik (A),karena ada perubahan (kenaikan) head system. Jika system mempunyai karakterristik seperti R2 maka laju aliran akan sama untuk susunan seri maupun parallel. Namun jika karakteristik system adalah seperti R1 dan R3 maka akan diperlukan pompa dalam susunan seri atau parallel. Susunan parallel pada umumnya diperlukan untuk laju aliranbesr, dan susunan seri untuk head yang tinggi pada titik operasi. Untuk susunan seri, Karena pompakedua menhisap zat cair bertekanan dari pompa pertama, maka perlu perhatian khusus dala hal kekuatan kontruksi dan kerapatan kabocoran dari rumah pompa
Pompa-pompa yang berbedakarakteristiknya dapat pula bekerja sama secara parallel. Hal ini ditujukkan dalam Gb. 15. Di mana pompa (1) mempunyai kapasitas ecil dan pompa (2) mempunyai kapasitas besar. Jika keduanya dipasang secara parallel maka akan menghasilkan kurva karakteristik (3). Disini, untuk kurva head-kapasitas system R1 akan dicapai titik operasi parallel di © dengan laju aliran total sebesar Q. Dalam keadaaan ini pompa (1) beroperasi dititik (D) dengan kapsitas Q1 dan pompa (2) beroperasi di titik (E) dengan kapasitas aliran Q2 Laju aliran total Q = Q1 + Q2. Apabila kurva head-kapasitas system naik lebih curam dari pada R2, maka pompa (1) tidak dapat lagi menghasilkan aliran keluar karena head yang dimiliki tidak cukup tinngi untuk melawan head system. Bahkan jika head system lebih tinggi dari pada head pompa, aliran akan membalik masuk kedalam pompa (1). Untuk mencegah aliran balik ini
pompa perlu diperlengkapi dengan katup cegah ( check valve ) pada pipa keluarnya. Kondisi operasi seperti ini pada umumnya tidak dikehendaki. Jika untuk operasi parallel sebaliknya dipakai pompa-pompa dengan head tertutup (shut-off head) yang tidak terlalu berbeda. Gb. 16. Memperlihatkan karakteristik susunan seri dari dua buah pompa yang mempunyai karakteristik berbeda. Kurva (1) adalah pompa kapasitas kecil, kurva (2) dari pompa kapasitas besar, dan kurva (3) merupakan karakteristik operasi kedua pompa dalam susunan seri
Jika system pipa mampunyai kurva karakteristik R1 maka titik operasi dengan pompa susunan seri akan terletak di ©. Dalam keadaan ini pompa (1) bekerja di titik (D) dan pompa (2) dititik (E). untuk system yang menpunyai kurva karakteristik R2, karja seri antara pompa (1) dan pompa (2) tidak dikehendaki. Disini head pompa (1) menjadi negatif sehingga akan menurunkan head pompa (2). Jadi untuk kurva system yang lebih rendah dari R2 lebih baik dipakai pompa (2) saja.
