Page 1
POMPA PIPA DENGAN VARIASI DIAMETER PIPA BAWAH
Tugas Akhir
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Disusun oleh :
AGUNG PRABOWO
NIM : 045214061
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN
FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2008
i
Page 2
PIPE PUMP WITH VARIOUS DIAMETERS OF LOWER PIPE
Final Project
Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
by
AGUNG PRABOWO
Student Number : 045214061
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2008
ii
Page 6
INTISARI
Dalam penelitian ini yang dilakukan yaitu untuk mengetahui dan mencari efisiensi dari Pompa Pipa Dengan Variasi Diameter Pipa Bawah serta unjuk kerja dari pompa pipa. Latar belakang dari penelitian ini adalah kebutuhan manusia akan air sangat besar khususnya masyarakat Indonesia, pompa pipa merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan tersebut. Pompa Pipa ini dibuat dengan bahan alumunium. Dalam pengujian pompa pipa tersebut menggunakan 2 keluaran. Variasi yang digunakan untuk penelitian adalah diameter pipa bawah, putaran dan head. Pengujian ini dilakukan dengan cara memutar poros pompa dengan tiga macam variasi putaran, yaitu putaran pertama (155 – 160 rpm), putaran kedua (180 – 190 rpm) dan putaran ketiga (200 – 210 rpm). menggunakan motor DC yang dihubungkan dengan adaptor yang memiliki tegangan 24 volt.
Hasil penelitian ini diperoleh debit maksimum 0,1572 Liter/s pada variasi diameter pipa bawah 14mm, 0,1520 Liter/s pada variasi diameter pipa bawah 16mm dan 0,1824 Liter/s pada variasi diameter pipa bawah 21mm. Efisiensi tertinggi adalah 26,46 % pada variasi diameter pipa bawah 21mm.
vi
Page 7
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Agung Prabowo
Nomor Mahasiswa : 045214061
Demi Perkembangan ilmu pengetahuan, saya meberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
“POMPA PIPA DENGAN VARIASI DIAMETER PIPA BAWAH”
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikina pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta.
Pada Tanggal : 21 Juli 2008
Yang menyatakan.
(Agung Prabowo)
vii
Page 8
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan
karuniaNya, sehingga Tugas Akhir dengan judul “ Pompa Pipa Dengan Variasi
Diameter Pipa Bawah “ ini dapat selesai. Tugas Akhir ini adalah sebagian syarat
untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains
dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Tugas Akhir ini dapat selesai karena adanya bantuan dan kerjasama dari
berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Ir. Greg. Heliarko, S.J, S.S, B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Budi Sugiharto S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Ir. YB. Lukiyanto, M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang
telah memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Wibowo Kusbandono S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing penulis
selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
6. Keluargaku yang memberi doa, dorongan mental dan semangat kepada
penulis.
7. Kepala Laboratorium dan Laboran Jurusan Teknik Mesin, Universitas
Sanata Dharma yang telah memberikan ijin untuk menggunakan fasilitas
yang telah dipergunakan dalam penelitian ini.
viii
Page 9
8. Semua rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin, khususnya angkatan 2004.
9. Serta semua pihak yang telah membantu atas terselesainya Tugas Akhir ini
yang belum tersebut.
Penulis menyadari dalam pembahasan dalam naskah Tugas Akhir ini
masih jauh dari sempurna, maka dari itu penulis menerima kritik dan saran yang
membangun dari para pembaca.
Semoga naskah Tugas Akhir ini berguna bagi para pembaca, khususnya
mahasiswa Teknik Mesin yang akan meneruskan penelitian ini. Jika ada
kesalahan dalam penulisan naskah, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya.
Yogyakarta, 21 Juli 2008
Penulis
ix
Page 10
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
TITLE PAGE ................................................................................................ ii
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................ v
INTISARI ....................................................................................................... vi
LEMBAR PUBLIKASI ................................................................................. vii
KATA PENGANTAR .................................................................................... viii
DAFTAR ISI................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiv
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................................... 2
1.3. Batasan masalah ..................................................................................... 2
1.4. Tujuan penelitian .................................................................................... 3
1.5. Asumsi ................................................................................................... 3
1.6. Deskripsi Alat ........................................................................................ 4
1.6.1 Gambar dan Keterangan ................................................................... 4
1.6.2 Cara kerja alat .................................................................................. 6
BAB II. DASAR TEORI ............................................................................... 7
2.1 Landasan Teori ....................................................................................... 7
2.2 Hukum Kekekalan Massa ...................................................................... 7
2.3 Hukum Kekekalan Momentum Angular ................................................ 8
2.4 Persamaan Daya Pada Pompa sentrifugal .............................................. 9
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ................................................... 11
3.1 Metode Pengumpulan Data ................................................................. 11
3.2 Sarana Penelitian ................................................................................. 11
x
Page 11
3.3 Peralatan Penalitian ............................................................................. 11
3.4 Variabel Pengujian .............................................................................. 12
3.5 Analisa Data ........................................................................................ 13
3.6 Jalanya Penelitian ................................................................................ 14
3.7 Persamaan yang digunakan ................................................................. 15
BAB IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .................................... 18
4.1. Data dan Perhitungan dari Variasi Pertama ........................................... 18
4.1.1. Data dan perhitungan dari variasi diameter pipa bawah
14 mm pada dengan head 0,60 m.................................................. 18
4.1.2. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 14 mm
dengan head 0,75 m. .................................................................... 25
4.1.3. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 14 mm
dengan head 0,90 m. .................................................................... 27
4.2. Data dan Perhitungan dari Variasi Kedua ................................................ 28
4.2.1. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm
dengan head 0,60 m. ..................................................................... 29
4.2.2. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm
dengan head 0,75 m. ..................................................................... 30
4.2.3. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm
dengan head 0,90 m. ..................................................................... 32
4.3.Data dan Perhitungan dari Variasi Ketiga ................................................. 33
4.3.1. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 21 mm
dengan head 0,60 m. ..................................................................... 34
4.3.2. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 21 mm
dengan head 0,75 m. ..................................................................... 35
4.3.3. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 21 mm
dengan head 0,90 m. ..................................................................... 37
4.4. Grafik dan Pembahasan. .......................................................................... 38
4.4.1. Grafik dari variasi head 0,60 m. .................................................... 39
4.4.2. Grafik dari variasi head 0,75 m...................................................... 40
xi
Page 12
4.4.3. Grafik dari variasi head 0,90 m. .................................................... 42
4.4.4. Grafik dari variasi diameter pipa bawah. ...................................... 43
4.4.5. Pembahasan ................................................................................... 45
BAB V. PENUTUP ........................................................................................ 47
5.1. Kesimpulan .............................................................................................. 47
5.2. Saran ......................................................................................................... 48
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 49
LAMPIRAN
xii
Page 13
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Pompa pipa ................................................................................. 4
Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada momen pipa ........................................ 7
Gambar 2.2. Gaya yang bekerja pada benda yang diputar .............................. 8
Gambar 2.3. Gaya yang bekerja pada tuas poros ............................................ 10
Gambar 4.1. Grafik hubungan putaran dengan debit pada
head 0,60 m ................................................................................ 39
Gambar 4.2. Grafik hubungan putaran dengan daya pada
head 0,60 m ................................................................................ 39
Gambar 4.3. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada
head 0,60 m ................................................................................ 40
Gambar 4.4. Grafik hubungan putaran dengan debit pada
head 0,75 m ................................................................................ 40
Gambar 4.5. Grafik hubungan putaran dengan daya pada
head 0,75 m ................................................................................ 41
Gambar 4.6. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada
head 0,75 m ................................................................................ 41
Gambar 4.7. Grafik hubungan putaran dengan debit pada
head 0,90 m ................................................................................. 42
Gambar 4.8. Grafik hubungan putaran dengan daya pada
head 0,90 m ................................................................................ 42
Gambar 4.9. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada
head 0,90 m ................................................................................ 43
Gambar 4.10. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan
debit pada putaran pertama ..................................................... 43
Gambar 4.11. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan
debit pada putaran kedua ......................................................... 44
Gambar 4.12. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan
debit pada putaran ketiga ........................................................ 44
xiii
Page 14
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m. ...................................... 18
Tabel 4.2. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m. ...................................... 20
Tabel 4.3. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 14 mm dengan head 0,60 m. ...................................... 23
Tabel 4.4. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm
dengan head 0,6 m. ....................................................................... 25
Tabel 4.5. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. ...................................... 25
Tabel 4.6. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 26
Tabel 4.7. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. ...................................... 26
Tabel 4.8. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm
dengan head 0,75 m. ..................................................................... 27
Tabel 4.9. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. ...................................... 27
Tabel 4.10. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 27
Tabel 4.11. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 28
Tabel 4.12. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm
dengan head 0,90 m. .................................................................... 28
Tabel 4.13. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 16 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 29
Tabel 4.14. Data pada putaran kedua (185 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 16 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 29
xiv
Page 15
Tabel 4.15. Data pada putaran ketiga (206 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 16 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 29
Tabel 4.16. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 16 mm
dengan head 0,6 m. ...................................................................... 30
Tabel 4.17. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 30
Tabel 4.18. Data pada putaran kedua (185 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 31
Tabel 4.19. Data pada putaran ketiga (206 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 31
Tabel 4.20. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 16 mm
dengan head 0,75 m. .................................................................... 32
Tabel 4.21. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 16 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 32
Tabel 4.22. Data pada putaran kedua (185 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 16 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 32
Tabel 4.23. Data pada putaran ketiga (206 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 16 mm dengan head 0,90 m. ...................................... 33
Tabel 4.24. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 16 mm
dengan head 0,9 m. ...................................................................... 33
Tabel 4.25. Data pada putaran pertama (155 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 21 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 34
Tabel 4.26. Data pada putaran kedua (180 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 21 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 34
Tabel 4.27. Data pada putaran ketiga (200 rpm) dari variasi diameter
pipa bawah 21 mm dengan head 0,60 m. ..................................... 34
Tabel 4.28. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 21 mm
dengan head 0,6 m. ...................................................................... 35
Tabel 4.29. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter
pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 35
xv
Page 16
Tabel 4.30. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter
pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 36
Tabel 4.31. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter
pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m. ..................................... 36
Tabel 4.32. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 21 mm
dengan head 0,75 m. .................................................................... 37
Tabel 4.33. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter
pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 37
Tabel 4.34. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter
pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 37
Tabel 4.35. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter
pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m. ..................................... 38
Tabel 4.36. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 21 mm
dengan head 0,90 m. .................................................................... 38
xvi
Page 17
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi secara pesat pada zaman
sekarang ini mendorong setiap orang untuk berpikir secara keras untuk
mengembangkan ilmu pengetahuan guna mencapai kemudahan dalam memenuhi
kebutuhan hidupnya. Pada zaman dahulu manusia dalam mengerjakan sesuatu
dengan mengeluarkan tenaga dan waktu yang relatif banyak. Maka pada masa
sekarang ini manusia dituntut untuk dapat meminimalkan tenaga dan waktu
dengan memaksimalkan hasil.
Air merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat pokok khususnya
masyarakat Indonesia. Air selama ini digunakan untuk mandi, memasak,
pengairan sawah, serta masih banyak lainnya. Karena negara kita terletak di
daerah beriklim tropis, maka dari itu ketersediaan air dinegara kita sangat
berlimpah. Berlimpahnya air dinegara kita merupakan salah satu keunggulan
tersendiri. Akan tetapi keunggulan tersebut sampai saat ini belum dapat
dioptimalkan dan akan menjadi sia-sia apabila tidak kita olah dengan sebaik-
baiknya. Selama ini dalam memenuhi kebutuhan sehari – hari kita selalu
mempunyai ketergantungan terhadap bangsa lain, padahal potensi yang dimiliki
bangsa ini sudah cukup untuk memenuhi kebutuhannya sendiri. Kekayaan negara
kita tidak hanya dari ketersediaan air yang melimpah, tetapi juga sarana untuk
mengolah atau mengelola pun sudah tersedia.
1
Page 18
2
Adapun alat yang digunakan untuk mencukupi kebutuhan sehari-hari adalah
pompa air. Jenis – jenis pompa air yang sering digunakan saat ini misalkan untuk
keperluan pompa sumur yang dalam dan pompa lubang bor, pompa air untuk
irigasi, pompa sumur air, pompa pembuangan air, pompa menara air, pompa air
hujan. Akan tetapi pompa yang sering digunakan saat ini selain mahal juga tidak
bisa dibuat sendiri. Maka dari itu dibutuhkan suatu pompa yang relatif lebih
murah, mudah dan sederhana dalam pembuatan dan perawatannya. Salah satu
contoh pompa yang dimaksud adalah pompa pipa setrifugal, atau bisa disebut
pompa pipa saja. Dipilih pompa pipa karena pembuatannya relatif lebih mudah
dan sederhana, hanya dengan satu buah pipa sebagai pipa utama dan dua buah
pipa yang ukurannya lebih kecil sebagai sudu atau impeler. Selain sederhana
biaya yang dikeluarkan untuk membuatnya relatif lebih murah dibandingkan
dengan pompa yang lain dan bahan yang digunakan juga mudah didapat.
1.2. Perumusan Masalah
Bagaimana perbandingan debit (Q), daya (P) dan efisiensi (η) yang
dihasilkan oleh berbagai macam variasi diameter pipa bawah dari pompa pipa?
1.3. Batasan masalah
Dalam tugas akhir ini penulis melakukan penelitian tentang pompa pipa dua
sudu dengan variasi diameter pipa bawah. Dalam penelitian ini hasil yang
didapatkan adalah debit, daya dan efisiensi dari berbagai macam variasi diameter
pipa bawah pompa pipa. Variasi diameter pipa bawah yang digunakan dalam
Page 19
3
penelitian ini adalah 14mm, 16mm dan 21mm. Sedangkan ukuran diameter pipa
lengan yang digunakan adalah 7mm dengan jari – jari jarak sudu 325 mm. Bahan
yang digunakan untuk pompa pipa terbuat dari alumunium.
1.4. Tujuan penelitian
1. Mengetahui pengaruh variasi diameter pipa bawah dengan debit yang
dihasilkan pompa pipa.
2. Mengetahui pengaruh variasi diameter pipa bawah dengan daya yang
dihasilkan pompa pipa.
3. Mengetahui pengaruh variasi diameter pipa bawah dengan efisiensi yang
dihasilkan pompa pipa.
4. Mengetahui pengaruh putaran pompa pipa dengan debit yang dihasilkan
pompa pipa.
5. Mengetahui pengaruh putaran pompa pipa dengan daya yang dihasilkan
pompa pipa.
6. Mengetahui pengaruh putaran pompa pipa dengan efisiensi yang
dihasilkan pompa pipa.
1.5. Asumsi
Dalam penelitian ini penulis mengasumsikan:
1. Gesekan antara air dan dinding pipa bagian dalam diabaikan.
2. Sudut dan ukuran dari pipa pada pompa pipa sama pada kedua
sudunya.
Page 20
4
3. Kecepatan putar dari poros adalah konstan.
4. Diameter pipa yang digunakan dalam perhitungan adalah diameter
dalam (Din).
1.6. Deskripsi Alat
1.6.1 Gambar dan Keterangan
12
3
4
5
6
8
7
Gambar 1.1 Pompa Pipa
Page 21
5
Keterangan dari bagian – bagian pompa pipa:
1. Kerangka
Kerangka digunakan untuk meletakkan dudukan poros dan penampung
air.
2. Dudukan Poros
Dudukan poros digunakan untuk meletakkan poros, agar pada saat
berputar poros tidak goyang dan selalu pada posisinya.
3. Penampung air
Penampung air digunakan untuk menampung cipratan air yang keluar
dari sudu pompa pipa pada saat berputar.
4. Poros
Poros digunakan untuk meletakkan pompa pipa dan meneruskan daya
ke pompa pipa.
5. Sudu
Sudu berfungsi untuk menghasilkan gaya sentrifugal pada saat diputar.
6. Bosh
Bosh digunakan untuk menyambung pipa bawah, pipa lengan / sudu
dan poros sehingga membentuk satu kesatuan pompa pipa.
7. Pipa bawah
Pipa bawah digunakan untuk menyedot air yang berada diujung
bawahnya.
Page 22
6
8. Klep
Klep dipasang pada pompa pipa berfungsi sebagai pembatas agar air
yang sudah ada didalam pompa pipa tidak keluar melalui lubang pada
pipa bawah atau tidak turun kebawah pada saat pompa pipa tidak
bekerja atau berputar.
1.6.2 Cara kerja alat.
Cara kerja dari Pompa Pipa adalah sebagai berikut :
1. Pompa pipa dipancing dengan diisi air didalamnya sampai terisi
penuh.
2. Pompa pipa diputar, sehingga air terlempar keluar melalui sudu. Air
dapat terlempar keluar karena pengaruh dari gaya sentrifugal yang
dikibatkan putaan pada sudu.
3. Air dapat mengalir naik keatas (tersedot) karena terjadi perbedaan
tekanan didalam pompa pipa. Tekanan didalam lebih kecil dari pada
tekanan yang berada diluar.
4. Air didalam pompa pipa setelah sampai pada sudu, maka terlempar
keluar karena pengaruh gaya sentrifugal tadi.
5. Untuk langkah selanjutnya, berulang – ulang terus dari langkah
kedua sampai langkah empat. Pompa pipa berhenti bekerja pada saat
pompa pipa mencapai kecepatan putar tertentu yang rendah atau
pompa pipa berhenti berputar.
Page 23
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Landasan Teori
Gaya sentrifugal adalah gaya yang arahnya keluar dari pusat putaran. Gaya
inilah yang menyebabkan air dalam pompa dapat bergerak keluar. Gaya
sentrifugal ini disebabkan oleh putaran pada impeler atau sudu dari pompa pipa.
2.2 Hukum Kekekalan Massa
Hukum kekekalan massa menyatakan bahwa “Di alam ini jumlah total
massa adalah kekal”. Maka didapatkan persamaan sebagai berikut :
min = mout + mcv
min = massa masuk (kg/s)
mout = massa keluar (kg/s)
mcv = akumulasi massa dalam sistem (kg/s)
Untuk sistem yang tidak mengalami perubahan massa:
min = mout
B
A
C
Gambar 2.1. Gaya yang bekerja pada momen pipa.
7
Page 24
8
Jadi untuk sistem ini:
m = mA B + mc
2.3 Hukum Kekekalan Momentum Angular
Momentum angular (L) benda yang berputar ialah hasil kali momen
kelembaman dan kecepatannya angularnya.
PV
W
r
o
Gambar 2.2. Gaya yang bekerja pada benda yang diputar
Misal sebuah partikel P memiliki massa m melakukan gerak lingkar
terhadap pusat o. Pada saat partikel mempunyai momentum mv, hasil kali
momentum tersebut dengan jari-jari lingkaran r (yaitu jarak antara P dan o)
disebut momentum angular diberi lambang L, maka:
L = v.m.r
Momentum L bergantung kepada momen kelembaman I dan kecepatan sudut ω ,
karena:
v = I . ω , maka:
Page 25
9
L = ω . m . r 2
Sedangkan m . r adalah momen kelembaban I maka momentum angular. 2
L = I . ω
Apabila tidak ada momen gaya yang bekerja pada suatu sistem susunan
partikel, maka jumlah angular susunan tersebut selalu konstan. Akibat dari hukum
kekelan momentum ialah bahwa semua benda yang berputar itu dipertahankan
bidang rotasinya. Sebuah gasing tidak akan roboh apabila berputar cepat sekali
karena tidak ada momen yang cukup untuk merubah menjadi kecepatan sudut.
2.4 Persamaan Daya Pada Pompa sentrifugal
Pada pemanfaatan energi potensial, daya yang menggerakkan ( memutar )
pompa pipa dapat dihitung dengan persamaan :
Pout = ρ x g x H x Q Keterangan:
Pout = daya yang digunakan untuk memutar pompa pipa ( watt )
ρ = massa jenis air (kg/m3)
g = gaya grafitasi bumi (m/s2)
H = head / ketinggian jatuh air (m)
Q = debit aliran air (m3/s)
Tinggi kenaikan pompa (H) mempunyai pengaruh terhadap besarnya
ukuran pompa. Daya pemompaan adalah daya dari pompa sentrifugal yang bisa
digunakan dan dipindahkan ke fluida.
Page 26
10
Untuk mendapatkan daya yang diberikan oleh poros dapat dihitung dengan
persamaan :
tuas poros
r
Gambar 2.3. Gaya yang bekerja pada
T = F x r
Keterangan:
T = Torsi yang dihasilkan akibat putaran por
F = Gaya pada poros akibat puntiran (N)
r = Jarak tuas ke poros (m)
Sehingga daya yang diberikan poros dihitung d
Pin = T x ω
Keterangan :
Pin = Daya yang diberikan poros untuk meng
ω = kecepatan putaran poros (rpm)
)(60
2 rpsnπ
T = Torsi yang dihasilkan poros (N.m)
Daya tersebut merupakan daya mekanik masukan.
F
tuas poros
os (N.m)
engan persamaan :
gerakkan pompa (watt)
Page 27
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data yaitu cara-cara memperoleh data. Metode yang
digunakan untuk mengumpulkan data yaitu menggunakan metode langsung.
Penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah dibuat.
3.2 Sarana Penelitian
Sarana yang digunakan untuk penelitian adalah pompa pipa dua lengan
dengan variasi diameter pipa bawah.
3.3 Peralatan Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Adaptor
Alat ini berfungsi untuk mengubah aliran listrik AC menjadi DC. Alat
ini diperlukan karena motor yang dipakai adalah motor DC. Adaptor
yang digunakan memiliki tegangan 24 volt.
b. Tachometer
Alat ini digunakan untuk mengukur putaran poros motor DC.
Tachometer yang digunakan tachometer jenis digital light tachometer,
yang prinsip kerjanya dengan memancarkan sinar untuk membaca
11
Page 28
12
sensor yang berupa pemantul cahaya (contoh alumunium foil) yang
dipasang pada poros.
c. Stopwatch
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pengoperasian pompa pipa
ini setelah waktu tertentu air yang keluar dihitung.
d. Gelas Ukur
Gelas ukur dipakai untuk mengukur banyaknya air yang keluar dari
pompa pipa setelah jangka waktu tertentu. Gelas ukur yang dipakai
maksimal dapat mengukur 2 liter.
e. Ember
Ember digunakan untuk menampung air yang akan dipompa. Air
didalam ember ini juga dijaga ketinggiannya agar sama dari waktu ke
waktu dengan cara diisi secara terus menerus.
3.4 Variabel Pengujian
Adapun variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
a. Diameter pipa bawah
Variasi diameter pipa bawah yang diambil sebanyak tiga macam, yaitu
14mm, 16mm dan 21mm.
Page 29
13
b. Putaran
Variasi putaran yang diambil sebanyak tiga macam, yaitu putaran
pertama (155 – 160 rpm), putaran kedua (180 – 190 rpm) dan putaran
ketiga (200 – 210 rpm).
c. Tinggi jatuh air / head ( H )
Tinggi jatuh air yang diambil dalam pengujian ini sebanyak tiga kali,
yaitu 0,6 m , 0,75 m dan 0,9 m. Tinggi jatuh air diambil dari puncak
keluaran sampai permukaan air.
d. Debit aliran air ( Q )
Debit aliran air yang diambil dalam pengujian ini sebanyak lima kali,
posisi putaran rendah sampai putaran tertinggi pada adaptor dengan
memiliki tegangan 24 volt. Debit diukur dari volume air per waktu,
waktu yang dipakai dalam penelitian ini adalah 10 detik.
Debit (Q) = )()(
twaktuVvolume
3.5 Analisa Data
Data yang diambil dan dihitung dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
a. Putaran poros yang dihasilkan ( n ).
b. Volume air ( V ) dan waktu ( t ) yang digunakan untuk menghitung debit
aliran air.
c. Gaya (F) pada poros akibat putaran dan jarak lengan ke poros (r) untuk
menghitung Torsi yang dihasilkan ( T ), kemudian torsi yang didapat
Page 30
14
digunakan untuk menghitung daya yang diberikan untuk memutar
pompa (Pin).
d. Tinggi jatuh air ( h ) dan hasil perhitungan debit (Q), sehingga
digunakan untuk menghitung daya pemompaan ( Pout ).
e. Perhitungan daya yang diberikan poros ( Pin ) dan perhitungan daya
pemompaan yang dihasilkan ( Pout ) untuk menghitung efisiensi pompa
(η).
3.6 Jalanya Penelitian
a. Motor DC dihubungkan dengan adaptor.
b. Pompa pipa dipasang pada poros yang terhubung ke motor DC.
c. Letakkan ember sehingga ujung bawah pompa pipa yang terdapat klep
masuk kedalam ember, kemudian isi ember dengan air sehingga klep
pompa pipa terendam air.
d. Pompa dipancing dengan cara diisikan air kedalam pipa sampai penuh.
e. Nyalakan adaptor pada tegangan tertentu sehingga motor berputar dan
kemudian putaran motor menggerakkan poros yang terhubung pada
pompa pipa sehingga pompa pipa tersebut juga ikut berputar.
f. Ukur rpm pada motor dengan tiga variasi putaran menggunakan
tachometer digital.
g. Ukur volume air yang dipompa pada setiap 10 detik dengan
menggunakan gelas ukur sampai lima kali percobaan.
Page 31
15
h. Ulangi percobaan langkah a sampai g dengan berbagai variasi pipa
bawah yang berbeda diameternya.
3.7 Persamaan yang digunakan
Persamaan – persamaan yang digunkaan untuk pengolahan dan perhitungan
data penelitian diatas antara lain :
a. Menghitung Debit aliran air ( Q )
Untuk menghitung debit aliran air yang dihasilkan dapat digunakan
persamaan 3.1 sebagai berikut :
tVQ = ........................................................................................... (3.1)
Keterangan :
Q = debit air ( m3/s )
V = volume air ( m3 )
t = waktu yang diperlukan ( s )
b. Menghitung Torsi ( T )
Untuk menghitung torsi pada poros dapat digunakan persamaan 3.2
sebagai berikut :
T = F x r ....................................................................................... (3.2)
Keterangan :
T = torsi ( N.m )
F = gaya yang bekerja ( N )
r = jarak lengan ke poros ( m )
Page 32
16
c. Menghitung Daya yang diberikan poros ( Pin )
Untuk menghitung daya yang diberikan poros dapat digunakan
persamaan 3.3 sebagai berikut :
Pin = ω x T .................................................................................... (3.3)
Keterangan :
Pin = daya yang diberikan poros ( watt )
ω = kecepatan putaran ( rpm )
T = torsi ( N.m )
d. Menghitung Daya pemompaan ( Pout )
Untuk menghitung daya pemompaan dapat digunakan persamaan 3.4
sebagai berikut :
Pout = ρ x g x H x Q ...................................................................... (3.4)
Keterangan :
Pout = daya pemompaan ( watt )
ρ = massa jenis air (kg/m3)
g = gaya grafitasi bumi (m/s2)
H = head / ketinggian jatuh air (m atau J/N)
Q = debit aliran air (m3/s)
Page 33
17
e. Menghitung Efisiensi pompa ( η )
Untuk menghitung efisiensi dari pompa pipa yang dihasilkan dapat
digunakan persamaan 3.5 sebagai berikut :
η = %100xPP
in
out ........................................................................... (3.5)
Keterangan :
η = efisiensi pompa ( % )
Pout = daya pemompaan ( watt )
Pin = daya yang diberikan poros ( watt )
Page 34
BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Data dan Perhitungan dari Variasi Pertama
Keterangan:
a. Diameter pipa bawah : 14 mm / 0,014 m
b. Jari-jari jarak sudu : 325 mm / 0,325 m
c. Diameter pipa lengan : 7 mm / 0,007 m
4.1.1. Data dan perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm pada
dengan head 0,60 m.
Tabel 4.1. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
14 mm dengan head 0,60 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
Jarak
(m) rpm
1 0,60 1050 10 200 0,10 160
2 0,60 1000 10 200 0,10 160
3 0,60 990 10 200 0,10 160
4 0,60 990 10 200 0,10 160
5 0,60 1000 10 200 0,10 160
Perhitungan pada variasi putaran pertama (160 rpm) :
Dari data yang diperoleh pada tabel percobaan diatas, maka dapat dicari
harga efisiensinya dengan perhitungan sebagai berikut :
Keterangan : Dari lima kali pengambilan data diambil rata-rata untuk
mempermudah dalam perhitungan.
18
Page 35
19
h = 0,6 m
Vol. air = 1006 ml = 0,001006 m3
t = 10 detik
F = 200 gram = 1,96 N
r = 0,1 m
n = 160 rpm
g = 9,81 m/s2
ρ = 1000 kg/m3
Mengitung debit aliran ( Q )
Q = tV
= 10
10006,1 3−x
= 1,006 x 10-4 m3/s
Mengitung torsi pada poros ( T )
T = F x r
= 1,96 x 0,1
= 0,196 N.m
Menghitung daya yang dihasilkan poros ( Pin )
Pin = ω x T
Page 36
20
= Txnxx60
2 π
= 196,060
16014,32 xxx
= 3,2857 watt
Menghitung daya pemompaan ( Pout )
Pout = ρ x g x Q x H
= 1000 x 9,81 x (1,006 x 10-4) x 0,6
= 0,5921 watt
Menghitung efisiensi pompa ( η )
η = %100xPinPout
= %1002857,35921,0 x
= 18,02 %
Tabel 4.2. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14
mm dengan head 0,60 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,60 1340 10 220 0,10 190
2 0,60 1360 10 220 0,10 190
3 0,60 1350 10 220 0,10 190
4 0,60 1390 10 220 0,10 190
5 0,60 1400 10 220 0,10 190
Page 37
21
Perhitungan pada variasi putaran kedua (190 rpm) :
Dari data yang diperoleh pada tabel percobaan diatas, maka dapat dicari
harga efisiensinya dengan perhitungan sebagai berikut :
Keterangan : Dari lima kali pengambilan data diambil rata-rata untuk
mempermudah dalam perhitungan.
h = 0,6 m
Vol. air = 1368 ml = 0,001368 m3
t = 10 detik
F = 220 gram = 2,16 N
r = 0,1 m
n = 190 rpm
g = 9,81 m/s2
ρ = 1000 kg/m3
Mengitung debit aliran ( Q )
Q = tV
= 10
10368,1 3−x
= 1,368 x 10-4 m3/s
Mengitung torsi pada poros ( T )
T = F x r
= 2,16 x 0,1
Page 38
22
= 0,216 N.m
Menghitung daya yang dihasilkan poros ( Pin )
Pin = ω x T
= Txnxx60
2 π
= 216,060
19014,32 xxx
= 4,2915 watt
Menghitung daya pemompaan ( Pout )
Pout = ρ x g x Q x H
= 1000 x 9,81 x (1,368 x 10-4) x 0,6
= 0,8052 watt
Menghitung efisiensi pompa ( η )
η = %100xPinPout
= %100 4,2915
8052,0 x
= 18,76 %
Page 39
23
Tabel 4.3. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14
mm dengan head 0,60 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,60 1580 10 290 0,10 210
2 0,60 1560 10 290 0,10 210
3 0,60 1580 10 290 0,10 210
4 0,60 1560 10 290 0,10 210
5 0,60 1580 10 290 0,10 210
Perhitungan pada variasi putaran ketiga (210 rpm) :
Dari data yang diperoleh pada tabel percobaan diatas, maka dapat dicari
harga efisiensinya dengan perhitungan sebagai berikut :
Keterangan : Dari lima kali pengambilan data diambil rata-rata untuk
mempermudah dalam perhitungan.
h = 0,6 m
Vol. air = 1572 ml = 0,001572 m3
t = 10 detik
F = 290 gram = 2,84 N
r = 0,1 m
n = 210 rpm
g = 9,81 m/s2
ρ = 1000 kg/m3
Page 40
24
Mengitung debit aliran ( Q )
Q = tV
= 10
10572,1 3−x
= 1,572 x 10-4 m3/s
Mengitung torsi pada poros ( T )
T = F x r
= 2,84 x 0,1
= 0,284 N.m
Menghitung daya yang dihasilkan poros ( Pin )
Pin = ω x T
= Txnxx60
2 π
= 284,060
21014,32 xxx
= 6,2533 watt
Menghitung daya pemompaan ( Pout )
Pout = ρ x g x Q x H
= 1000 x 9,81 x (1,572 x 10-4) x 0,6
= 0,9253 watt
Page 41
25
Menghitung efisiensi pompa ( η )
η = %100xPinPout
= %100 6,2533
9253,0 x
= 14,80 %
Dari perhitungan diatas maka hasil perhitungan dari variasi diameter pipa
bawah 14 mm dengan head 0,6 m dapat dibuat tabel sebagai berikut:
Tabel 4.4. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head
0,6 m.
Keterangan Debit
( m3/s )
Torsi
( Nm )
Pin
( watt )
Pout
( watt )
Efisiensi
( % )
Putaran 1 (160 rpm) 0,0001006 0,1962 3,2857 0,5921 18,0215 Putaran 2 (190 rpm) 0,0001368 0,2158 4,2915 0,8052 18,7626 Putaran 3 (210 rpm) 0,0001572 0,2845 6,2533 0,9253 14,7966
4.1.2. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m.
Tabel 4.5. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
14 mm dengan head 0,75 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,75 650 10 200 0,10 160
2 0,75 650 10 200 0,10 160
3 0,75 630 10 200 0,10 160
4 0,75 640 10 200 0,10 160
5 0,75 620 10 200 0,10 160
Page 42
26
Tabel 4.6. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14
mm dengan head 0,75 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,75 1300 10 300 0,10 190
2 0,75 1280 10 300 0,10 190
3 0,75 1280 10 300 0,10 190
4 0,75 1270 10 300 0,10 190
5 0,75 1290 10 300 0,10 190
Tabel 4.7. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah 14
mm dengan head 0,75 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,75 1500 10 360 0,10 210
2 0,75 1530 10 360 0,10 210
3 0,75 1530 10 360 0,10 210
4 0,75 1500 10 360 0,10 210
5 0,75 1530 10 360 0,10 210
Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi
diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,75 m. akan didapatkan hasil sebagai
berikut:
Page 43
27
Tabel 4.8. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head
0,75 m.
Keterangan Debit
( m3/s )
Torsi
( Nm )
Pin
( watt )
Pout
( watt )
Efisiensi
( % )
Putaran 1 (160 rpm) 0,0000638 0,1962 3,2857 0,4694 14,2864 Putaran 2 (190 rpm) 0,0001380 0,2943 5,8526 1,0153 17,3483 Putaran 3 (210 rpm) 0,0001594 0,3532 7,7633 1,1728 15,1067
4.1.3. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m.
Tabel 4.9. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
14 mm dengan head 0,90 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,90 550 10 120 0,10 160
2 0,90 590 10 120 0,10 160
3 0,90 560 10 120 0,10 160
4 0,90 560 10 120 0,10 160
5 0,90 580 10 120 0,10 160
Tabel 4.10. Data pada putaran kedua (190 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
14 mm dengan head 0,90 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,90 730 10 220 0,10 190
2 0,90 820 10 220 0,10 190
3 0,90 800 10 220 0,10 190
4 0,90 750 10 220 0,10 190
5 0,90 800 10 220 0,10 190
Page 44
28
Tabel 4.11. Data pada putaran ketiga (210 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
14 mm dengan head 0,90 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,90 920 10 240 0,10 210
2 0,90 900 10 240 0,10 210
3 0,90 900 10 240 0,10 210
4 0,90 910 10 240 0,10 210
5 0,90 910 10 240 0,10 210
Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi
diameter pipa bawah 14 mm dengan head 0,90 m. akan didapatkan hasil sebagai
berikut:
Tabel 4.12. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 14 mm dengan
head 0,90 m.
Keterangan Debit
( m3/s )
Torsi
( Nm )
Pin
( watt )
Pout
( watt )
Efisiensi
( % )
Putaran 1 (160 rpm) 0,0000568 0,1177 1,9711 0,5015 25,4422 Putaran 2 (190 rpm) 0,0000780 0,2158 4,2915 0,6887 16,0470 Putaran 3 (210 rpm) 0,0000908 0,2354 5,1741 0,8017 15,4940
4.2. Data dan Perhitungan dari Variasi Kedua
Keterangan:
a. Diameter pipa bawah : 16 mm / 0,016 m
b. Jari-jari jarak sudu : 325 mm / 0,325 m
c. Diameter pipa lengan : 7 mm / 0,007 m
Page 45
29
4.2.1. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,60 m.
Tabel 4.13. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa
bawah 16 mm dengan head 0,60 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,60 1170 10 220 0,10 160
2 0,60 1130 10 220 0,10 160
3 0,60 1170 10 220 0,10 160
4 0,60 1180 10 220 0,10 160
5 0,60 1150 10 220 0,10 160
Tabel 4.14. Data pada putaran kedua (185 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
16 mm dengan head 0,60 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,60 1460 10 300 0,10 185
2 0,60 1460 10 300 0,10 185
3 0,60 1500 10 300 0,10 185
4 0,60 1480 10 300 0,10 185
5 0,60 1550 10 300 0,10 185
Tabel 4.15. Data pada putaran ketiga (206 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
16 mm dengan head 0,60 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,60 1730 10 390 0,10 206
2 0,60 1710 10 390 0,10 206
3 0,60 1680 10 390 0,10 206
4 0,60 1620 10 390 0,10 206
5 0,60 1620 10 390 0,10 206
Page 46
30
Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi
diameter pipa bawah 16 mm, dengan head 0,60 m, akan didapatkan hasil sebagai
berikut:
Tabel 4.16. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan
head 0,6 m.
Keterangan Debit
( m3/s )
Torsi
( Nm )
Pin
( watt )
Pout
( watt )
Efisiensi
( % )
Putaran 1 (160 rpm) 0,0001160 0,2158 3,6139 0,6828 18,8929 Putaran 2 (185 rpm) 0,0001490 0,2943 5,6986 0,8770 15,3899 Putaran 3 (206 rpm) 0,0001672 0,3826 8,2494 0,9841 11,9299
4.2.2. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,75 m.
Tabel 4.17. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa
bawah 16 mm dengan head 0,75 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,75 980 10 220 0,10 160
2 0,75 940 10 220 0,10 160
3 0,75 930 10 220 0,10 160
4 0,75 910 10 220 0,10 160
5 0,75 900 10 220 0,10 160
Page 47
31
Tabel 4.18. Data pada putaran kedua (185 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
16 mm dengan head 0,75 m.
Debit (m3/s) Gaya
No Head
(m) Vol.
(liter) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,75 1380 10 300 0,10 185
2 0,75 1400 10 300 0,10 185
3 0,75 1370 10 300 0,10 185
4 0,75 1400 10 300 0,10 185
5 0,75 1350 10 300 0,10 185
Tabel 4.19. Data pada putaran ketiga (206 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
16 mm dengan head 0,75 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,75 1580 10 360 0,10 206
2 0,75 1570 10 360 0,10 206
3 0,75 1610 10 360 0,10 206
4 0,75 1620 10 360 0,10 206
5 0,75 1590 10 360 0,10 206
Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi
diameter pipa bawah 16 mm, dengan head 0,75 m, akan didapatkan hasil sebagai
berikut:
Page 48
32
Tabel 4.20. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan
head 0,75 m.
Keterangan Debit
( m3/s )
Torsi
( Nm )
Pin
( watt )
Pout
( watt )
Efisiensi
( % )
Putaran 1 (160 rpm) 0,0000932 0,2158 3,6139 0,6857 18,9743 Putaran 2 (185 rpm) 0,0001380 0,2943 5,6986 0,9447 16,5777 Putaran 3 (206 rpm) 0,0001594 0,3532 7,6155 1,1169 14,6658
4.2.3. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan head 0,90 m.
Tabel 4.21. Data pada putaran pertama (160 rpm) dari variasi diameter pipa
bawah 16 mm dengan head 0,90 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,90 920 10 210 0,10 160
2 0,90 860 10 210 0,10 160
3 0,90 920 10 210 0,10 160
4 0,90 900 10 210 0,10 160
5 0,90 930 10 210 0,10 160
Tabel 4.22. Data pada putaran kedua (185 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
16 mm dengan head 0,90 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,90 1150 10 230 0,10 185
2 0,90 1170 10 230 0,10 185
3 0,90 1150 10 230 0,10 185
4 0,90 1170 10 230 0,10 185
5 0,90 1200 10 230 0,10 185
Page 49
33
Tabel 4.23. Data pada putaran ketiga (206 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
16 mm dengan head 0,90 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(cm) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) Rpm
1 90 1430 10 290 0,10 206
2 90 1380 10 290 0,10 206
3 90 1400 10 290 0,10 206
4 90 1390 10 290 0,10 206
5 90 1420 10 290 0,10 206
Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi
diameter pipa bawah 16 mm, dengan head 0,90 m, akan didapatkan hasil sebagai
berikut:
Tabel 4.24. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 16 mm dengan
head 0,9 m.
Keterangan Debit
( m3/s )
Torsi
( Nm )
Pin
( watt )
Pout
( watt )
Efisiensi
( % )
Putaran 1 (160 rpm) 0,0000906 0,2060 3,4498 0,7999 23,1870 Putaran 2 (185 rpm) 0,0001168 0,2256 4,3684 1,0312 23,6067 Putaran 3 (206 rpm) 0,0001404 0,2845 6,1342 1,2396 20,2079
4.3.Data dan Perhitungan dari Variasi Ketiga
Keterangan:
a. Diameter pipa bawah : 21 mm / 0,021 m
b. Jari-jari jarak lengan : 325 mm / 0,325 m
c. Diameter pipa lengan : 7 mm / 0,007 m
Page 50
34
4.3.1. Data - data dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,60 m.
Tabel 4.25. Data pada putaran pertama (155 rpm) dari variasi diameter pipa
bawah 21 mm dengan head 0,60 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,60 1200 10 220 0,10 155
2 0,60 1200 10 220 0,10 155
3 0,60 1170 10 220 0,10 155
4 0,60 1230 10 220 0,10 155
5 0,60 1230 10 220 0,10 155
Tabel 4.26. Data pada putaran kedua (180 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
21 mm dengan head 0,60 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
Jarak
(m) rpm
1 0,60 1550 10 245 0,10 180
2 0,60 1570 10 245 0,10 180
3 0,60 1560 10 245 0,10 180
4 0,60 1550 10 245 0,10 180
5 0,60 1600 10 245 0,10 180
Tabel 4.27. Data pada putaran ketiga (200 rpm) dari variasi diameter pipa bawah
21 mm dengan head 0,60 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
Jarak
(m) rpm
1 0,60 1820 10 340 0,10 200
2 0,60 1800 10 340 0,10 200
3 0,60 1860 10 340 0,10 200
4 0,60 1810 10 340 0,10 200
5 0,60 1830 10 340 0,10 200
Page 51
35
Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi
diameter pipa bawah 21 mm, dengan head 0,60 m, akan didapatkan hasil sebagai
berikut:
Tabel 4.28. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan
head 0,6 m.
Keterangan Debit
( m3/s )
Torsi
( Nm )
Pin
( watt )
Pout
( watt )
Efisiensi
( % )
Putaran 1 (155 rpm) 0,0001206 0,2158 3,5010 0,7099 20,2757 Putaran 2 (180 rpm) 0,0001566 0,2403 4,5273 0,9217 20,3600 Putaran 3 (200 rpm) 0,0001824 0,3335 6,9813 1,0736 15,3784
4.3.2. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,75 m.
Tabel 4.29. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter pipa bawah 21
mm dengan head 0,75 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,75 1150 10 250 0,10 155
2 0,75 1160 10 250 0,10 155
3 0,75 1100 10 250 0,10 155
4 0,75 1200 10 250 0,10 155
5 0,75 1100 10 250 0,10 155
Page 52
36
Tabel 4.30. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter pipa bawah 21
mm dengan head 0,75 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,75 1550 10 290 0,10 180
2 0,75 1540 10 290 0,10 180
3 0,75 1520 10 290 0,10 180
4 0,75 1530 10 290 0,10 180
5 0,75 1540 10 290 0,10 180
Tabel 4.31. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter pipa bawah 21
mm dengan head 0,75 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,75 1760 10 380 0,10 200
2 0,75 1810 10 380 0,10 200
3 0,75 1820 10 380 0,10 200
4 0,75 1790 10 380 0,10 200
5 0,75 1780 10 380 0,10 200
Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi
diameter pipa bawah 21 mm, dengan head 0,75 m, akan didapatkan hasil sebagai
berikut:
Page 53
37
Tabel 4.32. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan
head 0,75 m.
Keterangan Debit
( m3/s )
Torsi
( Nm )
Pin
( watt )
Pout
( watt )
Efisiensi
( % )
Putaran 1 (155 rpm) 0,0001142 0,2453 3,9796 0,8402 21,1134 Putaran 2 (180 rpm) 0,0001536 0,2845 5,3600 1,1301 21,0843 Putaran 3 (200 rpm) 0,0001792 0,3728 7,8039 1,3185 16,8948
4.3.3. Data – data dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan head 0,90 m.
Tabel 4.33. Data pada putaran pertama (155 rpm) variasi diameter pipa bawah 21
mm dengan head 0,90 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,90 1070 10 240 0,10 155
2 0,90 1020 10 240 0,10 155
3 0,90 1100 10 240 0,10 155
4 0,90 1050 10 240 0,10 155
5 0,90 1050 10 240 0,10 155
Tabel 4.34. Data pada putaran kedua (180 rpm) variasi diameter pipa bawah 21
mm dengan head 0,90 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) rpm
1 0,90 1460 10 260 0,10 180
2 0,90 1490 10 260 0,10 180
3 0,90 1470 10 260 0,10 180
4 0,90 1460 10 260 0,10 180
5 0,90 1460 10 260 0,10 180
Page 54
38
Tabel 4.35. Data pada putaran ketiga (200 rpm) variasi diameter pipa bawah 21
mm dengan head 0,90 m.
Debit (m3/s) Gaya No
Head
(m) Vol. (ml) Waktu (s) (gram)
jarak
(m) Rpm
1 0,90 1780 10 310 0,10 200
2 0,90 1700 10 310 0,10 200
3 0,90 1740 10 310 0,10 200
4 0,90 1760 10 310 0,10 200
5 0,90 1700 10 310 0,10 200
Dengan cara perhitungan yang sama maka hasil perhitungan dari variasi
diameter pipa bawah 21 mm, dengan head 0,90 m, akan didapatkan hasil sebagai
berikut:
Tabel 4.36. Hasil perhitungan dari variasi diameter pipa bawah 21 mm dengan
head 0,90 m.
Keterangan Debit
( m3/s )
Torsi
( Nm )
Pin
( watt )
Pout
( watt )
Efisiensi
( % )
Putaran 1 (155 rpm) 0,0001058 0,2354 3,8190 0,9341 24,4597 Putaran 2 (180 rpm) 0,0001468 0,2551 4,8061 1,2961 26,9678 Putaran 3 (200 rpm) 0,0001736 0,3041 6,3658 1,5327 24,0772
4.4. Grafik dan Pembahasan.
Dari data – data dan hasil perhitungan diatas maka dapat dibuat grafik sebagai
berikut :
Page 55
39
4.4.1. Grafik dari variasi head 0,60 m.
Grafik Putaran Vs Debith = 0,60 m
0.00005
0.00007
0.00009
0.00011
0.00013
0.00015
0.00017
0.00019
140 160 180 200 220
Putaran (rpm)
Debi
t (m
3/s)
dia. 14 mm dia. 16 mm dia. 21 mm
Gambar 4.1. Grafik hubungan putaran dengan debit pada head 0,60 m
Grafik Putaran Vs Dayah = 0,60 m
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
140 160 180 200 220
Putaran (rpm)
Day
a pe
mom
paan
(Wat
t)
dia. 14 mm dia. 16 mm dia. 21 mm
Gambar 4.2. Grafik hubungan putaran dengan daya pada head 0,60 m
Page 56
40
Grafik Putaran Vs Efisiensih = 0,60 m
579
111315171921
140 150 160 170 180 190 200 210 220
Putaran (rpm)
Efis
iens
i (%
)
dia. 14 mm dia. 16 mm dia. 21 mmLinear (dia. 21 mm) Linear (dia. 16 mm) Linear (dia. 14 mm)
Gambar 4.3. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada head 0,60 m
4.4.2. Grafik dari variasi head 0,75 m.
Grafik Putaran Vs Debith = 0,75 m
0.00005
0.00007
0.00009
0.00011
0.00013
0.00015
0.00017
0.00019
140 150 160 170 180 190 200 210
Putaran (rpm)
Deb
it (m
3/s)
dia. 14 mm dia. 16 mm dia. 21 mm
Gambar 4.4. Grafik hubungan putaran dengan debit pada head 0,75 m
Page 57
41
Grafik Putaran Vs Dayah = 0,75 m
0.40.50.60.70.80.9
11.11.21.31.4
140 150 160 170 180 190 200 210
Putaran (rpm)
Day
a pe
mom
paan
(Wat
t)
dia. 14 mm dia. 16 mm dia. 21 mm
Gambar 4.5. Grafik hubungan putaran dengan daya pada head 0,75 m
Grafik Putaran Vs Efisiensih = 0,75 m
25
Efis
iens
i (%
)
20
15
10
5 150 200 140 160 170 180 190 210
Putaran (rpm)
dia. 14 mm dia. 21 mm dia. 16 mmLinear (dia. 14 mm) Linear (dia. 16 mm) Linear (dia. 21 mm)
Gambar 4.6. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada head 0,75 m
Page 58
42
4.4.3. Grafik dari variasi head 0,90 m.
Grafik Putaran Vs Debith = 0,90 m
0.00005
0.00007
0.00009
0.00011
0.00013
0.00015
0.00017
0.00019
140 150 160 170 180 190 200 210
Putaran (rpm)
Debi
t (m
3/s)
dia. 14 mm dia. 16 mm dia. 21 mm
Gambar 4.7. Grafik hubungan putaran dengan debit pada head 0,90 m
Grafik Putaran Vs Dayah = 0,90 m
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
140 150 160 170 180 190 200 210
Putaran (rpm)
Day
a pe
mom
paan
(Wat
t)
dia. 14 mm dia. 16 mm dia. 21 mm
Gambar 4.8. Grafik hubungan putaran dengan daya pada head 0,90 m
Page 59
43
Grafik Putaran Vs Efisiensih = 0,90 m
5
10
15
20
25
30
140 150 160 170 180 190 200 210
Putaran (rpm)
Efis
iens
i (%
)
dia. 14 mm dia. 16 mm dia. 21 mmLinear (dia. 14 mm) Linear (dia. 16 mm) Linear (dia. 21 mm)
Gambar 4.9. Grafik hubungan putaran dengan efisiensi pada head 0,90 m
4.4.4. Grafik dari variasi diameter pipa bawah.
Grafik Diameter Pipa bawah Vs Debit Putaran pertama
0.00004
0.000060.00008
0.00010.00012
0.00014
14 16 21
Diameter pipa bawah (mm)
Deb
it (m
3/s)
0,60 m 0,75 m 0,90 m
Gambar 4.10. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran
pertama
Page 60
44
Grafik Diameter Pipa bawah Vs Debit Putaran kedua
0.000060.000080.0001
0.000120.000140.000160.00018
14 16 21
Diameter pipa bawah (mm)
Deb
it (m
3/s)
0,60 m 0,75 m 0,90 m
Gambar 4.11. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran
kedua
Grafik Diameter Pipa bawah Vs Debit Putaran ketiga
0
0.00005
0.0001
0.00015
0.0002
14 16 21
Diameter pipa bawah (mm)
Deb
it (m
3/s)
0,60 m 0,75 m 0,90 m
Gambar 4.12. Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit pada putaran
ketiga
Page 61
45
4.4.5. Pembahasan
Pada grafik hubungan antara putaran dengan debit dapat dilihat bahwa
semakin cepat putaran maka debitnya akan semakin besar. Hal tersebut
disebabkan karena semakin cepat putaran maka gaya sentrifugal akan semakin
besar pula, sehingga kecepatan aliran dalam pipa juga akan semakin besar.
Kecepatan aliran dalam pipa yang semakin besar akan menyebabkan debit yang
dihasilkan juga akan semakin besar pula. Pada grafik tersebut juga dapat dilihat
bahwa semakin besar diameter pipa bawah, maka tingkat kenaikan debitnya juga
akan semakin besar. Kenaikan debit yang semakin besar tersebut disebabkan
karena semakin besar pipa yang digunakan maka rugi-rugi aliran akibat gesekan
antara fluida dengan dinding dalam pipa akan semakin kecil.
Pada grafik hubungan antara putaran dengan daya pompa, hasil yang
ditunjukkan hampir sama dengan grafik hubungan putaran dengan debit, yaitu
semakin besar putaran maka akan semakin besar pula daya pompa yang
dihasilkan. Dari grafik tersebut juga dapat dilihat hubungan antara diameter pipa
bawah dengan daya pompa yang dihasilkan. Hubungan tersebut menunjukkan
bahwa semakin besar diameter pipa bawah, maka akan semakin besar pula daya
pompa yang dihasilkan.
Pada grafik hubungan putaran dengan efisiensi, hasil yang ditunjukkan
adalah apabila kecepatan putarnya dinaikkan maka efisiensi yang didapat akan
cenderung semakin kecil. Menurunnya tingkat efisiensi pada pompa tersebut
disebabkan karena semakin besar kecepatan putarnya maka rugi – rugi akibat dari
gaya gesek antara fluida dengan dinding pipa akan semakin besar. Dari grafik
Page 62
46
tersebut juga dapat dilihat hubungan antara besarnya diameter pipa bawah dengan
efisiensi pompa pipa. Hubungan diameter pipa bawah dengan efisiensi pompa
apabila dilihat dari grafik menunjukkan hasil yang kurang stabil, akan tetapi
secara umum dapat dilihat bahwa semakin besar diameter pipa bawah maka
efisiensi yang dihasilkan juga akan semakin besar.
Grafik hubungan diameter pipa bawah dengan debit menunjukkan bahwa,
semakin besar diameter pipa bawah maka semakin besar pula debit yang
dihasilkan. Sebenarnya hal tersebut juga dapat dilihat melalui grafik hubungan
putaran dengan debit, tetapi untuk lebih jelasnya dapat dilihat melalui grafik ini.
Page 63
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
1. Semakin besar diameter pipa bawah maka semakin besar pula debit yang
dihasilkan.
2. Semakin besar diameter pipa bawah maka akan semakin besar pula daya
pompa yang dihasilkan.
3. Semakin besar diameter pipa bawah maka efisiensi yang dihasilkan juga
akan semakin besar. Tetapi pada head 0,6m dengan putaran 190 rpm, 210
rpm dan pada head 0,75m dengan putaran 210 rpm efisiensi dari variasi
diameter pipa bawah 14mm lebih besar dari yang variasi diameter pipa
bawah 16mm.
4. Semakin cepat putaran pompa pipa maka debit yang dihasilkan juga akan
semakin besar.
5. Semakin besar putaran pompa pipa maka akan semakin besar pula daya
pompa yang dihasilkan.
6. Apabila kecepatan putarnya dinaikkan maka efisiensi yang didapat akan
cenderung semakin kecil.
7. Efisiensi maksimal yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 26,46 %
pada variasi diameter pipa bawah 21 mm.
47
Page 64
48
5.2. Saran
Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada
bidang ini adalah :
1. Diameter pipa bawah bisa diperbesar lagi begitu juga dengan diameter
pipa lengan agar diperoleh debit yang lebih besar lagi.
2. Sudut yang digunakan pada lengan tidak hanya 45o tetapi juga dapat
divariasikan lebih atau kurang dari 45o, sehingga didapatkan variasi
mana yang paling baik.
3. Klep / katub yang digunakan sebaiknya dipilih yang lebih baik dari
yang sebelumnya untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan efisien
dalam penelitian.
4. Pipa lengan bisa divariasi tidak hanya dengan pipa lurus saja , tetapi
bisa digunakan pipa yang melengkung atau mungkin bisa dibuat
mengkerucut.
5. Ketinggian head bisa ditambah lagi sehingga dapat memompa dari
kedalaman yang lebih dalam.
Page 65
DAFTAR PUSTAKA
M. White, Frank. 1979. Fluid Mechanic. Tokyo: Kosaido Printing CO, LTD.
Soedarjana, Ir, P, J. 1963. Mekanika, Panas & Bunyi. Bandung: DHIWANTARA.
Dietzel, Fritz ; Dakso Sriyono. 1980. Turbin, Pompa dan Kompresor. Jakarta:
Erlangga.
Yandi. 2007. Pompa Pipa. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
49