Laporan Praktikum Dosen Pembimbin g Operasi Teknik Kimia Zulfansyah, ST., MT POMPA SENTRIFUGAL Disusun oleh : Kelompok : VIII (Delapan) Nama Kelompok : 1. Boy Presley Panjaitan (1107035582) 2. Elvira Idha Cahyati (1107035649) 3. Frima Pandapotan S (1107036237)
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Laporan Praktikum Dosen Pembimbing
Operasi Teknik Kimia Zulfansyah, ST., MT
POMPA SENTRIFUGAL
Disusun oleh :
Kelompok : VIII (Delapan)
Nama Kelompok : 1. Boy Presley Panjaitan (1107035582)
2. Elvira Idha Cahyati (1107035649)
3. Frima Pandapotan S (1107036237)
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL DASAR PROSES DAN
OPERASI PABRIK PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS RIAU
2012
Abstrak
Pompa adalah suatu mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melaui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus-menerus. Salah satu jenis pompa yang banyak digunakan dalam industri kimia adalah pompa sentrifugal. Prinsip pengoperasian pompa sentrifugal adalah mengubah kecepatan fluida menjadi tekanan. Percobaan ini bertujuan agar dapat menjelaskan pengoperasian pompa sentrifugal dan karakteristiknya. Parameter utama yang dipelajari yaitu dengan mengkaji laju aliran (flowrate), tinggi tekan (pressure head), power dan efisiensi pompa tunggal dan pompa ganda, baik yang disusun secara berurutan maupun serempak, dengan memvariasikan bukaan kerangan, yakni : 90°, 80°, 70°, 70°, 80°, dan 90°. Kurva karakteristik pompa sentrifugal, baik yang disusun tunggal, secara berurutan maupun serempak, menunjukkan adanya hubungan antara head pompa, power, dan efisiensi terhadap debit aliran air. Seiring dengan bertambahnya debit aliran air, head pompa akan cenderung menurun, sedangkan power dan efisiensi pompa akan semakin meningkat. Head pompa, power dan efisiensi yang dihasilkan pada pompa tunggal berturut-turut adalah: 10,28 meter; 42,71 watt; dan 1,61%; pada pompa ganda berurutan: 10,91 meter; 39,55 watt; dan 1,52%; serta pada pompa ganda serempak: 10,38 meter; 48,82 watt; dan 1,69%. Berdasarkan hasil percobaan, pemasangan pompa secara berurutan akan meningkatkan head pompa, sedangkan pemasangan pompa secara serempak akan meningkatkan debit aliran air.
Kata kunci : pompa, pompa sentrifugal, head pompa, power, efisiensi, debit aliran.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Dasar Teori
Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan
cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan
dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung
secara terus menerus. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan
tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan
kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga
(penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk
mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.
1.1.1 Pengertian Pompa Sentrifugal
Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan
sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar). Pompa
sentrifugal merupakan satu alat transportasi fluida yang banyak digunakan di
industri kimia, mulai dari pengumpan reaktor sampai ke pendistribusian air dari
unit pengolah ke tempat lainnya. Beberapa keunggulan pompa sentrifugal
dibanding jenis lainnya adalah biaya pengoperasian dan perawatannya yang relatif
lebih murah, memerlukan tempat peletakan yang lebih kecil dan tidak
menghasilkan aliran yang berdenyut/bergetar (nonpulsating flow).
Praktikum pompa sentrifugal ini akan menjelaskan dasar pengoperasian
pompa sentrifugal dan karekteristiknya. Percobaan-percobaan yang dilakukan
akan mengkaji laju aliran (flow rate), tinggi tekan (pressure head), dan efisiensi
pompa tunggal dan pompa ganda, baik yang dipasang berurutan (series) maupun
serempak (parallel).
Prinsip pengoperasian pompa sentrifugal adalah mengubah kecepatan fluida
menjadi energi tekanan. Secara umum, pompa sentrifugal terdiri dari tiga bagian,
saluran masuk (inlet duct), baling-baling (impeller), dan saluran keluar (volute).
Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan
sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar). Prinsip-prinsip
dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut:
1. Gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar
sehingga kecepatan fluida meningkat
2. Kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau
diffuser) menjadi tekanan atau head.
Luasan aliran pada mata impeller pompa biasanya lebih kecil dari daripada
luasan aliran pipa hisap pompa atau luas aliran yang melalui baling baling
impeller. Ketika cairan dipompakan memasuki mata pompa sentrifugal,
pengurangan luas area aliran terjadi seiring penambahan kecepatan aliran seiring
dengan pengurangan tekanan. Jumlah aliran pompa yang lebih besar, penurunan
tekanan yang lebih besar antara lubang hisap pompa dengan mata impeller.
Prinsip pengoperasian pompa sentrifugal adalah mengubah kecepatan fluida
menjadi energi tekanan. Secara umum, pompa sentrifugal terdiri dari tiga bagian,
saluran masuk (inlet duct), baling-baling (impeller), dan saluran keluar (volute).
Pompa sentrifugal merupakan salah satu peralatan yang paling sederhana dalam
berbagai proses pabrik.
Pompa sentrifugal dalam pengoperasiannya dapat dipelajari dari
karakteristiknya yang berupa variabel-variabel dasar seperti head pompa (H), daya
yang dipasok (Pin), daya yang keluar (Pout), debit aliran (Q), dan efisiensi pompa
(). Dari kurva karakteristik ini dapat ditentukan kondisi operasi terbaiknya.
Pemasangan pompa secara berurutan berguna untuk meningkatkan head pompa
sedangkan pemasangan serempak berguna untuk meningkatkan debit aliran.
Hubungan antar bentuk energi dalam pengoperasian pompa diperoleh dari
Hukum I Termodinamika, dengan mengamsumsikan suatu unit massa fluida yang
mengalir melalui suatu ‘control volume’. Hubungan tersebut dituliskan seperti
Gambar 3.4. Kurva H vs Q pada variasi susunan pompa sentrifugal
Jika kemampuan suatu pompa yang dioperasikan tidak memadai untuk suatu
pemakaian, pemasangan pompa ganda dapat dilakukan, baik secara berurutan
maupun serempak. Untuk meningkatkan head pompa, pemasangan dilakukan
secara berurutan, sedangkan untuk meningkatkan debit aliran pemasangan
dilakukan secara serempak.
Berdasarkan gambar 3.4. di atas dapat dilihat bahwa head pompa tunggal
lebih rendah dibandingkan dengan head pompa ganda berurutan. Hal ini sesuai
dengan tujuan pemasangan pompa ganda secara berurutan yaitu untuk
meningkatkan head pompa. Namun debit aliran pompa tunggal tidak sama dengan
debit aliran yang dihasilkan pompa ganda berurutan. Secara teoritis, seharusnya
harga Q sama, baik untuk pompa tunggal maupun pompa yang telah disusun
ganda berurutan. Perbedaan ini terjadi karena kombinasi kurva head-debit secara
teoritis untuk pompa ganda berurutan merupakan penambahan kurva head pompa
tunggal pada debit yang sama, sedangkan pada prakteknya nilai Q tidak dibuat
sama.
Berdasarkan gambar 3.4. di atas juga dapat dilihat bahwa debit pompa
tunggal lebih rendah dibandingkan dengan debit pompa ganda serempak. Hal ini
sesuai dengan tujuan pemasangan pompa ganda secara serempak yaitu untuk
meningkatkan debit aliran. Namun head pompa tunggal tidak sama dengan head
yang dihasilkan pompa ganda serempak. Secara teoritis, seharusnya harga H
sama, baik untuk pompa tunggal maupun pompa yang telah disusun ganda
serempak. Perbedaan ini terjadi karena kombinasi kurva head-debit secara teoritis
untuk pompa ganda serempak merupakan penambahan kurva debit pompa tunggal
pada head yang sama, sedangkan pada prakteknya nilai H tidak dibuat sama.
Selain itu, adanya kehilangan tekan sistem perpipaan antara pompa juga menjadi
penyebab sulitnya mendapatkan hasil yang sesuai dengan teoritis.
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
1. Kurva karakteristik pompa sentrifugal, baik yang disusun tunggal, secara
berurutan maupun serempak, menunjukkan adanya hubungan antara head
pompa, power, dan efisiensi terhadap debit aliran air. Seiring dengan
bertambahnya debit aliran air, head pompa akan cenderung menurun,
sedangkan power dan efisiensi pompa akan semakin meningkat.
2. Untuk pompa sentrifugal yang disusun tunggal, didapat efisiensi
maksimum sebesar 1,61% dengan tinggi head pompa yang dicapai
sebesar 10,28 meter dan power yang dihasilkan sebesar 42,71 watt.
3. Untuk pompa sentrifugal yang disusun secara berurutan, didapat efisiensi
maksimum sebesar 1,52% dengan tinggi head pompa yang dicapai
sebesar 10,91 meter dan power yang dihasilkan sebesar 39,55 watt.
4. Untuk pompa sentrifugal yang disusun secara serempak, didapat efisiensi
maksimum sebesar 1,69% dengan tinggi head pompa yang dicapai
sebesar 10,38 meter dan power yang dihasilkan sebesar 48,82 watt.
5. Perbandingan kurva karaktristik head-debit untuk setiap variasi susunan
pompa sentrifugal menunjukkan adanya peningkatan head pompa pada
pompa yang disusun secara berurutan, sedangkan peningkatan debit
aliran terjadi pada pompa yang disusun secara serempak.
4.2. Saran
1. Praktikan harus teliti dalam mengatur bukaan kerangan V5. Kesalahan
dalam perlakuan ini akan berpengaruh terhadap perhitungan debit aliran,
head pompa, power dan efisiensi pompa.
2. Tutup kerangan menuju manometer secepat mungkin jika raksa tersedot
ke dalam selang yang menuju ke sistem perpipaan.
DAFTAR PUSTAKA
Geankoplis, CJ. 1997. Transport Processes and Unit Operations. 3rd edition. Eastern Economy Edition. Prentice-Hall of India Private Ltd. New Delhi, India.
Tim Laboratorium Dasar Proses dan Operasi Pabrik Program Studi D-III Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Riau. 2012. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia I. Pekanbaru
LAMPIRAN A
LAPORAN SEMENTARA
Judul Praktikum : Pompa Sentrifugal
Hari/Tanggal Praktikum : Minggu / 16 Desember 2012
Pembimbing : Zulfansyah, ST., MT.
Asisten Laboratorium : Saut Melky Joel
Nama Kelompok III : Boy Presley Panjaitan (1107035582)
Elvira Idha Cahyati (1107035649)
Frima Pandapotan S (1107036237)
A.1 Data spesifikasi peralatan
Berikut ini merupakan data spesifikasi peralatan yang digunakan :
a. Ukuran bak penampung = (0,5 x 0,39 x 0,5) m3
b. Diameter impeller pompa = 0,08 m
c. Diameter pipa = 0,019 m
d. Putaran pompa = 2850 rpm
e. Tegangan daya masuk pompa = 220 volts
f. Tinggi air dari datum level = 0,3 m
g. Tinggi input pompa dari datum (z1) = 0,1 m
h. Tinggi output pompa dari datum (z2) = 0,75 m
A.2 Data Hasil Percobaan
Data hasil percobaan pompa sentrifugal, baik yang disusun secara tunggal,
ganda berurutan, maupun ganda serempak dapat dilihat pada tabel-tabel di bawah
ini :
Tabel A.1 Data hasil percobaan untuk pompa tunggal
RunBukaan
Kerangan
Volume air yang
ditampung (ml)
Waktu untuk
menampung
(sekon)
Beda Tinggi
Manometer (mmHg)
Kuat arus masuk ke pompa 1
(A)
1 900 560 1,32 765 12,0
2 800 460 1,25 815 12,1
3 700 420 1,74 850 12,2
4 700 460 1,52 780 12,2
5 800 480 1,44 720 12,2
6 900 520 1,39 700 12,1
Tabel A.2 Data hasil percobaan untuk pompa ganda berurutan
RunBukaan
Kerangan
Volume air yang
ditampung
(ml)
Waktu untuk
menampung(sekon)
Beda Tinggi
Manometer (mmHg)
Kuat arus masuk ke pompa 2
(A)
Kuat arus masuk ke pompa 3
(A)
1 900 460 1,53 660 12,1 11,9
2 800 490 1,39 670 12,1 11,9
3 700 520 1,39 815 12,0 11,6
4 700 480 1,44 780 12,0 11,6
5 800 540 1,48 675 12,0 11,8
6 900 460 1,39 635 12,1 11,9
Tabel A.3 Data hasil percobaan untuk pompa ganda serempak
RunBukaan
Kerangan
Volume air yang
ditampung
(ml)
Waktu untuk
menampung(sekon)
Beda Tinggi
Manometer (mmHg)
Kuat arus masuk ke pompa 1
(A)
Kuat arus masuk ke pompa 2
(A)
1 900 510 1,44 787 13,0 13,0
2 800 660 1,57 737 13,0 13,1
3 700 740 1,53 773 13,1 13,1
4 700 660 1,44 744 13,1 13,1
5 800 640 1,50 727 12,8 12,9
6 900 580 1,39 776 12,7 12,7
Pekanbaru, 16 Desember 2012
Teknisi Asisten
Yulina, S.Pd Saut Melky Joel
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN
Berikut ini merupakan contoh perhitungan pada pompa tunggal dengan
bukaan kerangan 900 :
a. Menghitung debit air
Q = 560 ml / 1,32 s = 424,24 ml/s = 0,000424 m3/s
b. Menghitung nilai Pin,
Pin = V. I
= 220 V x 12,0 A = 2.640 watt
c. Menghitung head pompa,
H = 8Q2
g π2 Dp12 [( Dp1
Dp2)−1]+ ( z2−z1 )+h m( ρm−pw)
= 8 x 0,0004242
9,8 x3,142 x 0,0192 [( 0,0190,019 )−1]+ (0,75−0,1 )+0,765(13,6−1)
= 10,28 m
d. Menghitung Pout
Pout = g . Q . H .
= 9,8 m/s2 x 0,000424 m3/s x 10,28 m x 1000 kg/m3
= 42,71 J/s = 42,71 watt
e. Menghitung efisiensi,
=
Pout
pin x 100 %
= 42,712.640
x 100 % = 1,61%
Perhitungan di atas digunakan juga untuk menentukan harga Q, Pin, H, Pout,
dan selanjutnya, baik untuk pompa tunggal, ganda berurutan, maupun ganda
serempak, sehingga didapat hasil seperti terlihat pada tabel-tabel di bawah ini :