laporan alat-alat fluida kelompok 5

8/10/2019 Laporan Alat-alat Fluida Kelompok 5

1/116

LAPORAN PRAKTIKUM

PRESTASI MESIN-MESIN KONVERSI ENERGILABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA FT-UB

Disusun oleh:

KELOMPOK 5

Saroni (125060200111053)

Aldi Kurnia Agung P (125060200111039)

Muhammad Syarif R (115060200111022)

Ibnu Herdiyadi (135060209111003)

Yahya Fahriza (115060207111015)

Jusron Azhar Basyir (125060200111014)

Refqi Kemal Habib (125060200111071)

M. Auliya Prasmanda Putra (115060200111006)

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN MESIN

MALANG

SEMESTER GANJIL 2014/2015


2/116

LEMBAR PERSETUJUAN

LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI

MESIN KONVERSI ENERGI

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDAUNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN MESIN

MALANG

PENGUJIAN TURBIN AIR FRANCIS

Disusun Oleh:

KELOMPOK 5

Saroni (125060200111013)

Aldi Kurnia A. P. (125060200111039)

M. Syarif Rasyid (115060200111022)

Yahya Fahriza (115060207111015)

Jusron Azhar B. (125060200111014)


Ibnu Heriyadi (135060209111003)

M. Auliya Prasmanda (115060200111006)

Telah diperiksa dan disetujui oleh:

Dosen Pembimbing Asisten Pembimbing

LILIS YULIATI, ST., MT., Dr.EngNIP. 19750702 200003 2 001

IKHSAN HARRY S.NIM. 1010620029


3/116

LEMBAR PERSETUJUAN

LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI

MESIN KONVERSI ENERGILABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN MESIN

MALANG

PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL

Disusun Oleh:

KELOMPOK 5

Saroni (125060200111013)

Aldi Kurnia A. P. (125060200111039)

M. Syarif Rasyid (115060200111022)

Yahya Fahriza (115060207111015)

Jusron Azhar B. (125060200111014)


Ibnu Heriyadi (135060209111003)

M. Auliya Prasmanda (115060200111006)

Telah diperiksa dan disetujui oleh:

Dosen Pembimbing Asisten Pembimbing

LILIS YULIATI, ST., MT., Dr.EngNIP. 19750702 200003 2 001 IKHSAN HARRY S.NIM. 1010620029


4/116


5/116

KATA PENGANTAR

Mesin fluida adalah sebuah mesin konversi energi yang dalam operasinya menggunakan

fluida untuk membantu proses konversi energinya, dalam praktikum mesin fluida yang

digunakan sebagai mesin percobaan adalah mesin-mesin fluida yang menggunakan air sebagai

fluidanya.

Mesin-mesin fluida air seperti pompa sentrifugal dan turbin francis banyak digunakan

dalam kehidupan sehari-hari dan praktik di lapangan. Oleh karena itu, seorang mahasiswa teknik

mesin perlu memahami prinsip kerja mesin tersebut. Untuk itu perlu dilaksanakan praktikum

guna memantapkan dan memberi gambaran yang jelas kepada mahasiswa.

Proses pelaksanaan praktikum dan penyusunan laporan praktikum ini dapat kami lakukan

bersama atas kerja sama yang baik dari berbagai pihak. Oleh karena itu, kami mengucapkan

terima kasih kepada pihak yang berjasa dalam membantu kelancaran proses praktikum ini.

Ucapan terima kasih secara khusus kami sampaikan kepada:

1. Tuhan YME yang selalu memberikan rahmat dan hidayahnya.

2. Lilis Yuliati, ST.,MT.,Dr.Eng selaku Ka. Lab. Mesin Fluida dan dosen pembimbing

Praktikum MesinMesin Fluida.

3. Para asisten Laboratorium Fluida yang telah membantu kami selama praktikum.

4. Seluruh teman-teman yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu yang telah banyakmembantu dalam penyelesaian laporan prktikum Laboratorium Fluida.

Kami mengharapkan laporan praktikum ini dapat memberikan manfaat tidak hanya bagi

kami, tetapi juga bagi semua pihak yang tertarik terhadap mesin-mesin fluida. Tanggapan, kritik

dan saran kami tunggu dan kami terima dengan senang hati untuk kesempurnaan laporan ini.

Malang, November 2014

Penyusun


6/116

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................................. i

LEMBAR PERSETUJUAN PNGUJIAN TURBIN AIR FRANCIS ............... ii

LEMBAR PERSETUJUAN PNGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL .............. iii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv

DAFTAR ISI ......................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix

DAFTAR TABEL ................................................................................................. x

DAFTAR LAMPIRAN......................................................................................... xii

BAB I PENGUJIAN TURBIN AIR FRANCIS

1.1 PENDAHULUAN ........................................................................................... 1

1.1.1 Tinjauan Umum ..................................................................................... 1

1.1.2 Tujuan Percobaan ................................................................................... 1

1.2 TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................. 1

1.2.1 Dasar Teori Turbin Air ........................................................................... 1

1.2.1.1 Pengertian Turbin Air ................................................................. 1

1.2.1.2 Klasifikasi Turbin Air dan Aplikasi Kerjanya ........................... 2

1.2.2 Turbin Air Francis dan Prinsip Kerjanya ................................................ 7

1.2.2.1 Bagian-bagian Turbin Air Francis .............................................. 7

1.2.2.2 Prinsip Kerja Turbin Air Francis ................................................ 9

1.2.3 Teori dan Persamaan yang Mendukung Percobaan ................................ 10

1.2.3.1 Persamaan Bernoulli .................................................................. 10

1.2.3.2 Persamaan Kontinuitas ............................................................... 12

1.2.3.3 Segitiga Kecepatan ..................................................................... 12

1.2.4 Rumus Perhitungan ................................................................................. 13

1.3 PELAKSANAAN PERCOBAAN .................................................................... 14

1.3.1 Variabel yang Diamati ............................................................................ 14

1.3.1.1 Variabel Bebas ........................................................................... 14

1.3.1.2 Variabel Terikat .......................................................................... 14

1.3.1.3 Variabel Terkontrol .................................................................... 15

1.3.2 Spesifikasi Peralatan yang Digunakan .................................................... 15


7/116

vi

1.3.3 Instalasi Alat Percobaab dan Fungsi Bagian-Bagiannya ............... 15

1.3.4 Langkah Percobaan ................................................................................. 17

1.4 PENGOLAHAN DATA ................................................................................... 18

1.4.1 Data Hasil Percobaan ............................................................................. 18

1.4.2 Pengolahan Data ..................................................................................... 18

1.4.2.1 Contoh Perhitungan .................................................................... 18

1.4.2.2 Grafik dan Pembahasan .............................................................. 20

A. Hubungan Putaran dan Daya (BHP) ................................... 20

B. Hubungan Putaran dan Daya (WHP) .................................. 22

C. Hubungan Putaran dan Efisiensi ......................................... 24

D. Hubungan Putaran dan Daya (BHP) pada Bukaan

GV Berbeda ......................................................................... 26

E. Hubungan Putaran dan Daya (WHP) pada Bukaan

GV Berbeda ......................................................................... 28

F. Hubungan Putaran dan Efisiensi ada Bukaan GV

Berbeda ................................................................................ 30

G. Hubungan Putaran dan Daya (BHP) pada Head Drop

Berbeda ................................................................................ 32

H. Hubungan Putaran dan Daya (WHP) pada Head Drop

Berbeda ................................................................................ 34

I. Hubungan Putaran dan Efisiensi pada Head Drop

Berbeda ................................................................................ 36

1.5 PENUTUP ....................................................................................................... 38

1.5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 38

1.5.2 Saran ....................................................................................................... 38

BAB II PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL

2.1 PENDAHULUAN ............................................................................................ 39

2.1.1 Tinjauan Umum ...................................................................................... 39

2.1.2 Tujuan Percobaan ................................................................................... 39

2.2 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 40

2.2.1 Dasar Teori Pompa ................................................................................. 40

2.2.1.1 Pengertian Fluida, Debit, dan Head ........................................... 402.2.1.2 Pengertian Pompa ....................................................................... 41


8/116

vii

2.2.1.3 Pengertian Kavitasi .................................................................... 42

2.2.1.4 Pengertian NPSH ........................................................................ 44

2.2.1.5 Klasifikasi Pompa ...................................................................... 46

2.2.2 Pompa Sentrifugal dan Prinsip Kerjanya ................................................ 51

2.2.2.1 Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal ............................................. 51

2.2.2.2 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal ................................................ 56

2.2.3 Teori dan Persamaan yang Mendukung Percobaan ................................ 56

2.2.3.1 Persamaan Bernoulli .................................................................. 56

2.2.3.2 Persamaan Kontinuitas ............................................................... 57

2.2.3.3 Segitiga Kecepatan ..................................................................... 58

2.2.3.4 Karakteristik Instalasi Pompa Seri dan Pompa Paralel .............. 59

2.2.4 Rumus Perhitungan ................................................................................. 60

2.2.4.1 Pompa Tunggal ......................................................................... 60

2.2.4.2 Pompa Seri ................................................................................. 61

2.2.4.3 Pompa Paralel ............................................................................. 63

2.3 PELAKSANAAN PERCOBAAN .................................................................... 64

2.3.1 Variabel yang diamati ............................................................................ 64

2.3.1.1 Variabel Bebas ........................................................................... 64

2.3.1.2 Variabel Terikat .......................................................................... 64

2.3.1.3 Variabel Terkontrol .................................................................... 64

2.3.2 Spesifikasi Peralatan yang Digunakan .................................................... 65

2.3.3 Instalasi Alat Percobaan dan Bagian-bagian .......................................... 66

2.3.4 Langkah Percobaan ................................................................................. 67

2.4 PENGOLAHAN DATA ................................................................................... 68

2.4.1 Data Hasil Percobaan .............................................................................. 68

2.4.2 Pengolahan Data ..................................................................................... 68

2.4.2.1 Contoh Perhitungan (Tunggal, Seri, dan Paralel) ...................... 68

2.4.2.1 Grafik dan Pembahasan .............................................................. 71

A. Hubungan Kapasitas dan Head (Pompa Tunggal) ................. 71

B. Hubungan Kapasitas dan Head (Pompa Seri) ........................ 73

C. Hubungan Kapasitas dan Head (Pompa Paralel) ................... 75

D. Hubungan Kapasitas dan Daya Poros (Pompa Tunggal,

Seri, dan Paralel) .................................................................... 77E. Hubungan Kapasitas dan Daya Air (Pompa Tunggal,


9/116

viii

Seri, dan Paralel) .................................................................... 79

F. Hubungan Kapasitas dan Torsi (Pompa Tunggal, Seri,

dan Paralel) ............................................................................ 81

G. Hubungan Kapasitas dan Efisiensi (Pompa Tunggal,

Seri, dan Paralel) .................................................................... 83

2.5 PENUTUP ........................................................................................................ 85

2.5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 85

2.5.2 Saran ....................................................................................................... 85

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. xiii

LAMPIRAN ............................................................................................................ xiv


10/116

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 : Instalasi turbin air ............................................................................... 2

Gambar 1.2 : Turbin pelton ....................................................................................... 3

Gambar 1.3 : Turbin Michael Banki ......................................................................... 3

Gambar 1.4 : (a) Kincir airOvershot, (b) kincir airunder-shot, (c) kincir air

breast-shot ........................................................................................... 5

Gambar 1.5 : Turbin reaksi ....................................................................................... 6

Gambar 1.6 : Turbin francis ...................................................................................... 6

Gambar 1.7 : Turbin kaplan ...................................................................................... 7

Gambar 1.8 :Runner ................................................................................................. 7

Gambar 1.9 :Casing ................................................................................................. 8

Gambar 1.10 :Guide vane ........................................................................................ 8

Gambar 1.11 : Pipainlet ........................................................................................... 9

Gambar 1.12 :Draft Tube......................................................................................... 9

Gambar 1.13 : Persamaan Bernoulli ........................................................................ 10

Gambar 1.14 : Persamaan Kontinuuitas ................................................................... 12

Gambar 1.15 : Segitiga kecepatan turbin reaksi ....................................................... 13

Gambar 1.16 : Skema instalasi turbin francis ........................................................ 16

Gambar 2.1 : NPSH bila tekanan atmosfer bekerja pada permukaan air yang

dihisap ............................................................................................... 44

Gambar 2.2 : NPSH bila tekana uap bekerja di dalam tangki air hisap yang

ditutup .................................................................................................. 45

Gambar 2.3 : Skema pompa torak ............................................................................ 47

Gambar 2.4 : Pompa roda gigi .................................................................................. 48

Gambar 2.5 : Skema pompa piston ........................................................................... 49

Gambar 2.6 : Pompa aksial ....................................................................................... 50

Gambar 2.7 : Penampang memanjang pompa sentrifugal ........................................ 50

Gambar 2.8 : Bagian-bagian pompa sentrifugal ....................................................... 51

Gambar 2.9 : Jenis impeler ....................................................................................... 52

Gambar 2.10 : Desain rumah pompa ........................................................................ 53

Gambar 2.11 : Bantalan praktis untuk pompa (a) rol, (b) horizontal, (c)

vertical dan (d) .................................................................................. 54


11/116

x

Gambar 2.12 : Selongsong poros pompa .................................................................. 55

Gambar 2.13 : Perapat Mekanis ................................................................................ 55

Gambar 2.14 : Diagram segitiga kecepatan masuk dan keluar ................................. 58

Gambar 2.15 : Diagram segitiga kecepatan masuk dan keluar ................................. 59

Gambar 2.16 : Operasi seri dari pompa dengan karakteristik berbeda ..................... 59

Gambar 2.17 : Operasi paralel dari pompa dengan karakteristik berbeda ................ 60

Gambar 2.18 : Skema instalasi pompa ...................................................................... 66


12/116

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi Mesin Pompa Sentrifugal ....................................................... 65


13/116

DAFTAR LAMPIRAN

Tabel Data Turbin kelompok 5

Tabel Data Turbin Antarkelompok Dengan Variasi Bukaan Guide Vane kelompok 5

Tabel Data Turbin Antarkelompok Dengan Variasi Head Drop kelompok 5

Tabel Data Pompa (Tunggal) kelompok 5

Tabel Data Pompa (Seri) kelompok 5

Tabel Data Pompa (Paralel) kelompok 5


14/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

1

LAPORAN PRAKTIKUM TURBIN AIR FRANCIS

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA

TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

BAB I

PENGUJIAN TURBIN AIR FRANCIS

1.1 Pendahuluan1.1.1 Tinjauan Umum

Praktikan sangat membantu dalam mendapatkan gambaran yang nyata

tentang alat/mesin yang telah dipelajari di bangku kuliah. Dengan demikian

dalam praktikum turbin air, mahasiswa (praktikan) selain dapat melihat proses

kerja yang sesungguhnya, mereka juga akan mendapatkan ingatan yang tidak

mudah hilang tentang turbin air. Khususnya tipe francis dimana cara kerjanya

merupakan salah satu hal yang harus dikuasai. Untuk itu dalam praktikum ini,

praktikan diharapkan aktif dan menguasai terlebih dahulu dasar-dasar praktikum

yang akan dilakukan. Peran praktikan juga sangat penting dalam hal ide atau

saran baik berbentuk lisan maupun tulisan jika menemukan adanya keganjilan

atau ketidaksempurnaan demi kemajuan bersama.

1.1.2 Tinjauan Percobaan

1. Memperoleh grafik yang menunjukkan hubungan antara daya yang dapat

dibangkitkan turbin terhadap kecepatan putar turbin pada head konstan.

2. Memperoleh grafik yang menunjukkan hubungan antar efisiensi terhadap

kecepatan putar turbin pada head konstan.

3. Mengetahui grafik hubungan efisiensi terhadap kecepatan putaran turbin pada

variasiguide vane berbeda.

4. Mampu melakukan analisa hasil pengujian.

1.2 Tinjauan Pustaka

1.2.1Dasar Teori Turbin Air

1.2.1.1 Pengertian Turbin Air

Turbin air adalah suatu mesin konversi energi yang berfungsi

mengkonversikan atau mengubah bentuk energi potensial (head) yang dimiliki

air ke bentuk energi mekanik pada poros turbin. Energi potensial yang

tersimpan pada fluida yang diam pada ketinggian tertentu dapat menjadi energi

kinetik pada waktu air masuk ke guide vane, sebagian dari energi jatuh atau


15/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

2




tinggi jatuh (head) yang telah bekerja di dalamguide vane (GV) diubah menjadi

kecepatan arus masuk (energi kinetik). Energi yang berbentuk tersebut nantinya

digunakan untuk memutar turbin dari turbin memutar poros yang dihubungkan

ke generator.

Gambar 1.1 : Instalasi turbin air

Sumber : Dietzel (1996:17)

1.2.1.2 Klasifikasi Turbin Air dan Aplikasi Kerjanya

1. Turbin impuls

Turbin impuls adalah turbin air yang cara kerjanya merubah energipotensial air (yang terdiri dari energi potensial, energi tekanan dan energi

kecepatan) yang tersedia menjadi energi mekanik yang memutar turbin. Energi

potensial air diubah menjadi energi kinetik pada nozle. Air keluar nozzle yang

mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin.dan tekanannya pun tidak

berubah saat melalui runner dan keluar dari runner (konstan). Setelah

membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan

momentum (impulse). akibatnya roda turbin akan berputar

Macammacam turbin impuls :

a. Turbin Pelton

Turbin ini memiliki 2 bagian utama yaitu runner dan nozzle. Runner

terdiri dari poros 1 tangki, piringan dan beberapa mangkuk turbin pelton

terutama digunakan untuk memanfaatkan potensi hidro tinggi (>70 m )

dengan aliran kecil.


16/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

3




Gambar 1.2 : Turbin pelton

Sumber :dixson S.L(2010:310)

b. Turbin Michael Banki

Turbin jenis ini sering disebut dengan turbin arus lintang (cross flow),

karena fluida yaitu air menggerakkan sudu runner melewati pengarah

sehingga seolah-olah terdapat fluida yang datang dari aliran yang berbeda.

Turbin Michell-Banki terdiri darirunner, dannozzle. Prinsip kerjanyayaitu air yang keluar dari nozzle ditumbukkan ke runner sehingga terjadi

perubahan energi dari energi kinetik air menjadi energi mekanik pada poros

runner. Turbin ini banyak digunakan pada head rendah hingga menengah

untuk kapasitas hingga 5 m3/s. Keunggulan konstruksinya sederhana, putaran

operasi cukup tinggi dan efisiensinya stabil pada perubahan beban hingga

40% dari beban maksimum.

Gambar 1.3 : Turbin Michael Banki

Sumber :Anonymous 1 (2011)


17/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

4




c. Turbin air / Kincir air

Pada kincir air, air ditumbuhkan ke mangkuk-mangkuk yang

dipasang pada piringan motor (roda berputar) sehingga terjadi perubahan

energi kinetik menjadi energi mekanik. Kincir air bekerja pada putaran

rendah sehingga memerlukan pemercepat putaran dengan perbandingan

putaran yang tinggi untuk mencapai putaran generator. Kincir air memiliki

ciri konstruksi sederhana dan diameter besar. Pada penggunaannya kincir air

banyak digunakan untuk head dan kapasitas kecil, karena diameter besar

bekerja pada putaran rendah. Pemanfaatan energi air dalam skala kecil dapat

berupa penerapan kincir air dan turbin. Dikenal ada tiga jenis kincir air

berdasarkan sistem aliran airnya, yaitu :overshot,breast-shot, danunder-

shot.

Pada kincirovershot, air melalui atas kincir dan kincir berada di

bawah aliran air. Air memutar kincir dan air jatuh ke permukaan lebih

rendah. Kincir bergerak searah jarum jam. Pada kincirbreast-shot, kincir

diletakkan sejajar dengan aliran air sehingga air mengalir melalui tengah-

tengah kincir. Air memutar kincir berlawanan dengan arah jarum jam. Pada

kincirunder-shot, posisi kincir air diletakkan agak ke atas dan sedikit

menyentuh air. Aliran air yang menyentuh kincir menggerakkan kincir

sehingga berlawanan arah dengan jarum jam


18/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

5




(a) (b)

(c)

Gambar 1.4 : (a) Kincir airovershot, (b) kincir airunder-shot, (c) kincir airbreast-shot


2. Turbin Reaksi

Turbin dimana proses ekspansi fluida kerjanya terjadi pada sudu tetap

dan sudu geraknya.


19/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

6




Gambar 1.5 : Turbin reaksi


Macammacam turbin reaksi:

a. Turbin Francis

Turbin francis yaitu turbin yang dikelilingi dengan sudu pengarah dan

semuanya terbenam ke dalam air. Turbin francis digunakan untuk

pemanfaatan potensi menengah (dari beberapa puluh meter sampai 100 m).

Turbin francis sudah bias dibuat dengan kecepatan putar yang tinggi.

Gambar 1.6 : Turbin francis


b. Turbin Kaplan

Turbin balingbaling dikembangkan sedemikian rupa sehingga suatu

turbin dapat berputar di dalam lahar panas. Selain itu sudu-sudu dapat diatur

sesuai dengan kondisi operasi pada saat itu. Keuntungan memilih turbin

koplan yaitu kecepatan putaran bisa dipilih lebih tinggi, ukurannya lebih

kecil karena roda turbin bisa dihubungkan langsung dengan generator.

Harganya murah bila dipakai pada saat pembangkit yang besar.


20/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

7




Gambar 1.7 : Turbin kaplan

Sumber :dixson S.L(2010:326)

1.2.2 Turbin Air Francis dan Prinsip Kerjanya

1.2.2.1 Bagian-bagian Turbin Air Francis

Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang

diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di

bagian keluar. Turbin ini mempunyai 3 bagian utama yaitu runner,guide vane

(sudu pengarah), dan rumah turbin (casing).

a.Runner

Merupakan bagian turbin francis yang dapat berputar, terdiri dari

poros dan sudu turbin yang berfungsi mengubah energikinetik menjadi energi

mekanik

Gambar 1.8 :Runner

Sumber : Laboratorium Mesin Fluida Teknik

Mesin FT-UB


21/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

8




b.Casing

Merupakan saluran yang menyerupai rumah siput dengan bentuk

penampang melintang lingkaran. Berfungsi menampung fluida yang terletak

keluarguide vane dan memaksimalkan energi tekanan.

Gambar 1.9 :Casing

Sumber : Laboratorium Mesin Fluida Teknik

Mesin FT-UB

c.Guide vane

Berfungsi sebagai pengarah aliran air dari katup pengatur kapasitas

daricasing kerunnerdan berfungsi menaikkan kecepatan aliran air sebelum

menujurunner.

Gambar 1.10 :Guide vane

Sumber : Laboratorium Mesin Fluida Teknik Mesin FT-UB

d. PipaInlet

Merupakan bagian yang berfungsi untuk meneruskan air yang akan

masuk kecasing.


22/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

9




Gambar 1.11 : Pipainlet

Sumber : Laboratorium Mesin Fluida

Teknik Mesin FT-UB

e.Draft Tube

Merupakan bagian yang berfungsi untuk meneruskan air dari turbin

ke saluran pembuangan dengan menggunakan tinggi jatuh air.

Gambar 1.12 :Draft Tube

Sumber : Laboratorium Mesin Fluida

Teknik Mesin FT-UB

1.2.2.2 Prinsip Kerja Turbin air Francis

Turbin francis bekerja dengan memakai proses tekanan lebih,air masuk

ke roda jalan sebagai energi jatuh (head drop) yang menyimpang energi

potensial, kemudian diubah menjadi energi kinetik dari sudu dalam maka

kecepatan air melewati sudu diam menjadi lebih cepat sehingga bisa memutar

sudu gerak. Dari putaran sudu gerak tersebut nantinya akan berubah energi

kinetik tadi menjadi energi mekanik sehingga menghasilkan daya.


23/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

10




Pada sisi ke luar roda jalan terdapat tekanan yang rendah (kurang dari 1

atm) dan kecepatan aliran yang tinggi. Sedangkan pada sisi isap kecepatannya

akan berkurang sehingga tekanannya naik, maka air dapat dialirkan ke luar

lewat saluran air bawah. Energi Kinetik adalah energi suatu benda karena

bergerak dengan kecepatan V, contohnya air yang bergerak

Ek =

Energi Potensial adalah energi yang tersimpan pada benda karena

kedudukannya, sebagai contoh, energi potensial air adalah energi yang dimiliki

air karena ketinggiannya dari permukaan

Ep = m.g.h

Energi mekanik adalah energi total yaitu penjumlahan antara energi

kinetik dengan energi potensial

Em = Ek + Ep

1.2.3 Teori dan Persamaan yang Mendukung Percobaan

1.2.3.1 Persamaan Bernoulli

Persamaan Bernoulli bermula dari suatu persamaan energi fluida

incompreesible dalam aliran steady yang menyatakan bahwa total yang

perpartisipasi adalah tetap sepanjang satuann jarak.

Gambar 1.13 : Persamaan Bernoulli



24/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

11




Persamaan Bernoulli bermula dari suatu persamaan energi fluida

incompreesible dalam aliran steady yang menyatakan bahwa total yang

perpartisipasi adalah tetap sepanjang satuan jarak.

Pada aliran air dalam pipa diambil suatu selisih ketinggian 2 antara

tinggi air atas dan air bawah maka menurur Bernoulli aliran tersebut yaitu :

Energi potensial + Energi kinetik + Energi tekanan yang besarnya konstan

m.g.h + P.V + .m.V2 = konstan

Persamaan energi spesifik :

m. g. h + P . V + . m. v = m. g. h + P . V + . m. v

.

m.g.h.

+P . V.

+. m. v.

= m.g.h.

+P . V.

+.m.v.

h +P

+

v

2 = h +

P

+

v

2

Dimana : P = Tekanan (N/m2)

H = ketinggian (m)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

v = Kecepatan Aliran (m/s) = . g (kg/m2.s2)

Syarat berlakunya hukum Bernoulli :

1. AlirannyaSteady

2. FluidaIncompressible

3. NonViscous

4. Aliran fluida searah dengan kecepatan

Untuk hubungannya dengan turbin semakin tinggi (h) energi potensial

yang dihasilkan semakin besar sehingga akan berpengaruh pada energi kinetik

dalam menubruk sistem. Dengan bertambahnya energi kinetik yang menabrak

sudu maka putaran yang dihasilkan akan semakin besar.


25/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

12




1.2.3.2 Persamaan Kontinuitas

Persamaan ini adalah suatu ungkapan matematik mengenai hal-hal

jumlah netto massa yang mengalir dalam permukaan terbatas sama dengan

pertambahan masa dalam permukaan itu volume fluida masuk dalam sistem

adalah sama dengan volume yang keluar sistem

21

mm

. . =

1.v1.A1= 2.v2.A2

Keterangan: m = massa jenis ( )

v = kecepatan ( )

A = Luas penampang (m2)

Gambar 1.14 : Persamaan Kontuinitas

Sumber :Anonymous 6, 2013

1.2.3.3 Segitiga Kecepatan

Segitiga kecepatan adalah dasar kinematika dari aliran fluida yang

menumbuk sudu turbin. Dengan pemahaman segitiga kecepatan akan membantu

dalam pemahaman proses konversi energi pada turbin air.


26/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

13




Gambar 1.15 : Segitiga kecepatan turbin reaksi


Pada turbin reaksi, guide vane mengarahkan aliran air masuk ke sudu

dengan sudut 2, dengan kecepatan absolut V2. Setelah menjumlahkan vektor

dengan kecepatan tangensial di ujung sudu u2, u2=r, maka sudut luar sudu

harus diatur sebesar 2 untuk mengakomodasi kecepatan relatif air

menyinggung permukaan sudu w2. Profil sudu tersebut menyebabkan arah dan

kecepatan air menyinggung sudu pada sisi outlet berubah w1, dankarena

kecepatan tangensial sudu pada sisi outlet lebih kecil dari sisi inlet u2> u1 akibat

r2> r1. Maka jika dijumlahkan vektor w1 dan u1 maka akan didapatkan nilai

kecepatan absolut air di sisi outlet v1 yang lebih kecil dari sisi inlet. Artinya

sebagian energi kinetik dari air dirubah menjadi energi kinetik sudu saat air

menyinggung permukaan sudu.

1.2.4 Rumus Perhitungan

1. Head Drop Turbin (H)

)(,12 mHHH

Dimana : H1 = Head keluar turbin

H2 = Head masuk turbin

2. Debit yang Melalui Orifice Plate (Q)

)(,521.33

jam

mPQ

Dimana P (mmHg)


27/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

14




3. Torsi (T)

T = F.L

Dimana:

F = Gaya pengereman (N)

L = Panjang lengan gaya (m) = 0.248 m

4. Brake Horse Power (BHP)

= 2 . .

60

Dimana:

n = Kecepatan putar turbin (rpm)

5. Water Horse Power (WHP)

= . .

3600

Dimana:

= waterg

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

6. Efisiensi ()

= BHP

WHPx100%

1.3 Pelaksanaan Percobaan

1.3.1 Variabel yang Diamati

1.3.1.1 Variabel Bebas

Variabel bebas adalah variabel yang mempengaruhi variabel terikat,

yang bisa ditentukan dengan keperluan yang diinginkan. Dalam praktikum ini

yang termasuk variabel bebas adalah kecepatan putaran.

1.3.1.2 Variabel Terikat

Variabel terikat adalah variabel yang hasilnya dipengaruhi oleh variabel

bebas. Dalam praktikum ini yang termasuk variabel terikat adalah tekanan

orifice plate dan gaya pengereman.


28/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

15




1.3.1.3 Variabel Kontrol

Variabel kontrol adalah variabel yang hasilnya tidak dipengaruhi oleh

variabel terikat, yang tidak bisa ditentukan dengan keperluan yang diinginkan.

Dalam hal ini yang termasuk variabel kontrol adalah bukaanguide vane dan

head drop.

1.3.2 Spesifikasi Peralatan yang digunakan

a. Pompa air tipe sentrifugal dengan motor listrik AC sebagai penggerak

dengan spesifikasi sebagai berikut:

Model : C 160 MAH

Serial Number : BS 29821

Output : 11 kW

Revolution / Minute : 2900 rpm

Voltage : 380 volt

Arus : 234 Ampere

Frekuensi : 50 Hz

Rating : MCR

Phase : 3

Inc.Cluse : F

b. Temperatur : 80o C

c. Pompa air type sentrifugal dan motor listrik sebagai penggerak.

d. Pipa penyalur air yang menghubungkan pompa dan turbin lengkap dengan

orfice plat beserta pengukur tekanannya dan stop valve.

e. Brake Torque Force Spring Balance neraca pegas.

f. Bak penampung air dan v-notch dan pengukur tinggi permukaan

g. Pipa penyalur air yang menghubungkan bak penampung dengan pompa

h. Hand digital tachometer. Tachometer untuk mengukur putaran poros turbin.

1.3.3 Instalasi Alat Percobaan dan Fungsi Bagian-Bagiannya

Berikut gambar instalasi alat dan bagian-bagiannya :


29/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

16




Gambar 1.16 : Skema instalasi turbin francis

Sumber : Buku Petunjuk Praktikum Mesin-Mesin Fluida (2014)

Keterangan gambar :

1. Bak Penampung

Berfungsi untuk menampung air yang akan dialirkan menuju turbin

maupun keluar turbin

2. Pompa Sentrifugal

Berfungsi untuk memindahkan atau mengalirkan air dari bak

penampung menuju turbin.

3. Katup

Berfungsi untuk mengaturhead drop sesuai kehendak.

4. OrificeValve

Digunakan untuk mengetahui tekanan dan debit air yang mengalir

melewatiorifice valve.

5. Manometer

Berfungsi untuk mengukur beda tekanan.

6. Turbin Air Francis

Digunakan untuk mengubah energi fluida kerja menjadi energi

mekanik.

7. Dinamometer

Berfungsi untuk mengukur gaya.


30/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

17




8. Pressure GaugeInlet

Berfungsi untuk mengukur tekanan masuk

9. Pressure GaugeOutlet

Berfungsi untuk mengukur tekanan keluar.

10. Stroboscop

Berfungsi untuk menghitung banyak putaran.

1.3.4 Langkah Percobaan

1. Pastikan semua instrumen pengukuran menunjukkan posisi 0 (nol), dan katup

discharge dalam keadaan tertutup penuh.

2. Atur bukaan guide vane sesuai dengan yang dikehendaki.

3. Hidupkan motor listrik penggerak pompa kemudian buka katup discharge

secara perlahan sampai padahead drop yang dikehendaki.

4. Pada head drop yang dikehendaki, catat besarnya putaran poros sebagai

putaran maksimumnya, kemudian catat data dari semua instrumen pengukuran

sebagai data pertama.

5. Kurangi putaran poros sebesar 10% dari putaran maksimumnya dengan cara

menambah beban pengereman. Ambil data-data yang diperlukan antara lain:

- Beda ketinggian kolom Hg pada Orificemeter

- Gaya pengereman (F)

6. Ulangi langkah no.5 sampai poros berhenti.

7. Setelah semua pengambilan data selesai dilakukan, atur kembali beban

pengereman seperti kondisi awal.

8. Tutup katupdischarge dan matikan motor listrik penggerak pompa.

9. Percobaan selesai.


31/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

18




1.4 Pengolahan Data

1.4.1 Data Hasil Percobaan

(Terlampir)

1.4.2 Pengolahan Data

1.4.2.1 Contoh Perhitungan

1. Head Drop Turbin (H)

H =H H (m)

H = 20 mm (dari data praktikum)

2. Debit yang Melalui Orifice Plate (Q)

Q = 3,521 xP

DimanaP tinggi kolom air raksa dalam satuan mmHg

Q = 3,521 x87

Q = 32,841

3. Torsi (T)

T = F x L (Nm)

Dimana: F = Gaya pengereman (N)

L = Panjang lengan gaya (m) = 0,248 m

T = 22 x 0,248 (Nm)

T = 5,456 (Nm)

4. Brake Horse Power (BHP)

BHP =

(Watt)

Dimana: n = Kecepatan putar turbin (rpm)

= ,

(Watt)

= 1216,360 Watt

5. Water Horse Power (WHP)

WHP =

(Watt)

Dimana: =


32/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

19




g = Percepatan gravitasi( )

WHP = , ,

(Watt)

WHP = 1789,834 (Watt)

6. Efisiensi ()

= BHP

WHPx100%=

1216,360

1789,834x100%= 97,959 %


33/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

20




1.4.2.2 Grafik dan Pembahasan

A. Grafik Hubungan Putaran dan Daya ( BHP )


34/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

21




A. Hubungan Putaran dan Daya ( BHP )

Grafik diatas menggambarkan hubungan putaran terhadap daya

(BHP), dimana putaran sendiri ditunjukkan dengan sumbu X dengan satuan

rpm dan daya (BHP) ditunjukkan dengan sumbu Y dengan satuan watt.

Grafik hubungan putaran dengan BHP di atas sudah sesuai yaitu

berbanding lurus, namun ketika pada titik tertentu grafik menurun. Grafik

yang cenderung naik menyatakan bahwa semakin besar putaran semakin

besar pula BHP. Pada titik tertentu yaitu ketika BHP sebesar 1283,36 (watt)

adalah titik BHP maksimum sebelum grafik turun. Hal ini sesuai dengan

rumus :

60

..2 TnBHP

Terlihat bahwa hubungan antara putaran (n) dengan BHP

berbanding lurus. Sehingga mendukung hasil pada grafik yang cenderung

naik. Dan nilai putaran sangat berpengaruh dengan besar gaya pengereman,

karena semakin besar putaran maka gaya pengereman akan semakin kecil.

Hal ini menyebabkan nilai torsi semakin kecil karena nilai torsi berbanding

terbalik dengan putaran

Menurut analisa dari kelompok kami, menurunnya grafik

tersebut juga disebabkan kerugian mekanik yang meliputi gesekan dengan

poros dan bearing. Selain itu penurunan pada grafik juga dapat disebabkan

oleh faktor kelembaman. Kelembaman adalah kecenderungan suatu benda

untuk mempertahankan posisinya.


35/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

22




B. Grafik Hubungan Putaran dan Daya ( WHP)


36/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

23




B. Hubungan Putaran dan Daya ( WHP )


(WHP), dimana putaran sendiri ditunjukkan dengan sumbu X dengan satuan

rpm dan daya (WHP) ditunjukkan dengan sumbu Y dengan satuan watt.

Seharusnya grafik hubungan antara putaran dengan WHP adalah

berbanding lurus, namun kenyataannya pada grafik kami berbanding terbalik.

Hal ini bisa dijelaskan dengan rumus :

PQ 521,3

3600

.. HQWHP

Besar debit air (Q) ditentukan oleh besar P yang terukur semakin

kecil dari hasil percobaan, hal ini menyebabkan nilai Q yang semakin kecil,

sehingga hubungan grafik menjadi berbanding terbalik. Pada percobaan ini

nilai dan H konstan sehingga besar WHP hanya dipengaruhi oleh besar

debit air (Q).

Menurunnya grafik dikarenakan peningkatan putaran akan

menyebabkan menurunnya nilai Q dikarenakan ruang masuk fluida kedalam

runner semakin kecil. Sehingga nilai Q turun yang mengakibatkan

menurunnya nilai WHP, karena WHP sendiri adalah daya yang memutar

turbin.


37/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

24




C. Grafik Hubungan antara Putaran dengan Efisiensi


38/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

25




C. Hubungan Putaran dan Efisiensi

Grafik diatas menggambarkan hubungan putaran terhadap efisiensi,

dimana putaran sendiri ditunjukkan dengan sumbu X dengan satuan rpm dan

efisiensi ditunjukkan dengan sumbu Y dengan satuan persen (%).

Secara teoritis grafik hubungan antara putaran dan efisiensi adalah

berbanding lurus, dan kenyataan pada grafik kami juga sesuai. Hal ini sesuai

dengan rumus :

%100xWHP

BHP

Dimana :

60

..2 TnBHP

3600

.. QHWHP

Semakin besar putaran maka BHP akan semakin besar sehingga

efisiensi yang diperoleh pun semakin besar. Karena putaran semakin tinggi

maka nilai BHP cenderung naik dan pada titik tertentu akan turun sedangkan

WHP konstan turun. Sehingga pada titik tertentu terjadi efisiensi maksimum

dan setelah itu efisiensi turun.


39/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

26




D. Grafik Hubungan Putaran dan Daya (BHP) pada Bukaan GV Berbeda


40/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

27




D. Hubungan Putaran dan Daya (BHP) pada Bukaan Guide Vane Berbeda


(BHP) dengan variasi bukaan guide vane, dimana putaran sendiri ditunjukkan

dengan sumbu X dengan satuan rpm dan daya (BHP) ditunjukkan dengan

sumbu Y dengan satuan watt.

Pada grafik kami, awalnya nilai BHP cenderung naik namun setelah

mencapai putaran tertentu grafik menurun. Hal ini sesuai dengan rumus :

60

..2 TnBHP

Terlihat bahwa hubungan antara putaran (n) dengan BHP berbanding

lurus. Sehingga mendukung hasil pada grafik yang cenderung naik, dan nilai

putaran sangat berpengaruh dengan besar gaya pengereman. Karena semakin

besar putaran maka gaya pengereman akan semakin kecil. Hal ini

menyebabkan nilai torsi semakin kecil karena nilai torsi berbanding terbalik

dengan putaran.

Pada putaran turbin yang sama, semakin besar bukaan guide vane

maka massa air yang menumbuk runner semakin besar sehingga nilai putaran

naik yang menyebabkan nilai BHP nya semakin besar. Seharusnya pada

grafik urutan BHP dari yang terbesar adalah GV 11, GV 10, GV 9, dan GV

8. Pada grafik kami, hal itu sudah sesuai namun pada bukaan GV 10 terjadi

penurunan nilai BHP karena menurut teori segitiga kecepatan, bukaan GV 10

kurang optimal sehingga mengakibatkan penurunan nilai.


41/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

28




E. Grafik Hubungan Putaran dan Daya (WHP) pada Bukaan GV Berbeda


42/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

29




E. Hubungan Putaran dan Daya (WHP) pada Bukaan GV Berbeda


(WHP) dengan variasi bukaan GV, dimana putaran sendiri ditunjukkan

dengan sumbu X dengan satuan rpm dan daya (WHP) ditunjukkan dengan


Seharusnya grafik hubungan antara putaran dengan WHP adalah

berbanding lurus, namun kenyataannya pada grafik kami berbanding terbalik.

Hal ini bisa dijelaskan dengan rumus :

PQ 521,3

3600

.. HQWHP

Besar debit air (Q) ditentukan oleh besar P yang terukur semakin

kecil dari hasil percobaan, hal ini menyebabkan nilai Q yang semakin kecil,

sehingga hubungan grafik menjadi berbanding terbalik. Pada percobaan ini

nilai dan H konstan sehingga besar WHP hanya dipengaruhi oleh besar

debit air (Q).

Peningkatan putaran akan menyebabkan menurunnya nilai Q

dikarenakan ruang masuk fluida kedalam runner semakin kecil. Sehingga

nilai Q turun yang mengakibatkan menurunnya nilai WHP, karena WHP

sendiri adalah daya yang memutar turbin.

Seharusnya pada grafik urutan WHP dari yang terbesar adalah GV

11, GV 10, GV 9, dan GV 8. Semakin besar bukaan GV maka beda tekanan

akan meningkat dan menyebabkan meningkatknya debit air. Kenyataan pada

grafik kami nilai WHP dari yang tertinggi adalah WHP pada bukaan GV 11,

GV 10, GV 9, dan GV 8. Hal itu sudah sesuai namun pada bukaan GV 10

terjadi penurunan nilai WHP karena menurut teori segitiga kecepatan, bukaan

GV 10 kurang optimal sehingga mengakibatkan penurunan nilai.


43/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

30




F. Grafik Hubungan Putaran dan Efisiensi pada Bukaan GV Berbeda


44/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

31




F. Hubungan Putaran dan Efisiensi pada Bukaan GV Berbeda

Grafik diatas menggambarkan hubungan putaran terhadap efisiensi

dengan variasi bukaan GV, dimana putaran sendiri ditunjukkan dengan

sumbu X dengan satuan rpm dan efisiensi ditunjukkan dengan sumbu Y

dengan satuan persen (%).

Nilai efisiensi bergantung pada besar BHP maupun WHP, sesuai

dengan rumus :

WHP

BHP x 100%

60

..2 TnBHP

3600

.. HQWHP

Semakin besar putaran maka BHP akan semakin besar sehingga

efisiensi yang diperoleh pun semakin besar. Selain itu efisiensi juga

dipengaruhi oleh nilai WHP, karena semakin besar putaran maka nilai Q

turun yang menyebabkan nilai WHP ikut turun sehingga efisiensi naik.

Seharusnya pada grafik urutan efisiensi dari yang terbesar adalah GV

11, GV 10, GV 9, dan GV 8, namun kenyataan pada grafik kami urutan nilai

efisiensi dari yang tertinggi adalah bukaan GV 10, GV 11, GV 9, dan GV 8.

Hal ini terjadi karena bukaan GV 10 tidak optimum menurut teori segitiga

kecepatan, dimana nilai WHP pada GV 10 kecil sedangkan nilai BHP nya

cenderung konstan sehingga menyebabkan nilai efisiensinya tinggi.


45/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

32




G. Grafik Hubungan Putaran dan Daya (BHP) pada Head Drop yang Berbeda


46/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

33




G. Hubungan Putaran dan Daya (BHP) pada Head Drop yang Berbeda


(BHP) dengan variasi Head Drop, dimana putaran sendiri ditunjukkan

dengan sumbu X dengan satuan rpm dan daya (BHP) ditunjukkan dengan


Seharusnya pada grafik urutan BHP dari yang terbesar adalah Head

drop 21, head drop 20, head drop 19 dan head drop 18. Grafik kami sudah

sesuai dengan hal itu. Hal ini dikarenakan jika head dropnya semakin besar

maka energi yang diberikan fluida saat menumbuk runner juga makin besar

sehingga putaran semakin besar, sesuai rumus :

60

..2 TnBHP

T = F x L

Dari rumus di atas terlihat bahwa bila head dropnya meningkat maka

energi fluida yang diberikan ke poros semakin besar sehingga F semakin

besar, sedangkan F berbanding lurus dengan Torsi dan Torsi juga berbanding

lurus dengan BHP, maka dari itu jika F meningkat maka nilai BHP juga akan

meningkat.


47/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

34




H. Grafik Hubungan Putaran dan Daya (WHP) pada Head Drop Berbeda


48/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

35




H. Hubungan Putaran dan Daya (WHP) pada Head Drop Berbeda


(WHP) dengan variasi Head Drop, dimana putaran sendiri ditunjukkan

dengan sumbu X dengan satuan rpm dan daya (WHP) ditunjukkan dengan


Pada grafik ini urutan WHP dari yang terbesar adalah Head drop 21,

head drop 20, head drop 19 dan head drop 18. Hal ini semakin besar head

drop maka nilai WHP yang dihasilkan akan semakain besar dengan kondisi

bukaan GV yang sama, sesuai dengan rumus :

3600

.. HQ

WHP

Dapat diketahui bahwa Q berbanding lurus dengan P , sehingga bila

terjadi penurunan P maka akan menyebabkan menurunnya nilai Q,

sehingga secara otomatis nilai WHP juga cenderung menurun.

Peningkatan putaran akan menyebabkan menurunnya nilai Q

dikarenakan ruang masuk fluida kedalam runner semakin kecil. Sehingga

nilai Q turun yang mengakibatkan menurunnya nilai WHP, karena WHP

sendiri adalah daya yang memutar turbin.

PQ 521,3


49/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

36




I. Grafik Hubungan Putaran dan Efisiensi pada Head Drop Berbeda


50/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

37




I. Hubungan Putaran dan Efisiensi pada Head Drop Berbeda

Grafik diatas menggambarkan hubungan putaran terhadap efisiensi

dengan variasi Head Drop, dimana putaran sendiri ditunjukkan dengan

sumbu X dengan satuan rpm dan efisiensi ditunjukkan dengan sumbu Y

dengan satuan persen (%).

Jadi semakin tinggi head drop maka WHP juga semakin tinggi

sehingga BHP yang dihasilkan juga cenderung semakin tinggi pada titik

maksimum kemudian turun. Dan hal tersebut akan mengakibatkan nilai

efisiensi ( ) juga tinggi. Hal ini sesuai rumus :

LFT .

Pada rumus di atas terlihat bahwa WHP berbanding terbalik dengan

efisiensi. Jadi bila WHP besar maka nilai akan semakin turun. Karena

WHP dipengaruhi oleh besarnya Head Drop.

Bila head dropnya meningkat maka energi fluida yang diberikan ke

poros semakin besar sehingga F semakin besar, sedangkan F berbanding

lurus dengan Torsi dan Torsi juga berbanding lurus dengan BHP, maka dari

itu jika F meningkat maka nilai BHP juga akan meningkat.

Seharusnya pada grafik urutan BHP dari yang terbesar adalah head

drop 21, head drop 20, head drop 19 dan head drop 18, namun kenyataan

pada grafik kami urutan nilai efisiensi dari yang tertinggi adalah head drop

head drop 18, head drop 20, head drop 19 dan head drop 21. Menurut analisa

dari kelompok kami. Nilai head drop akan memberikan pengaruh terhadap

nilai WHP. Dengan bertambahnya nilai head drop maka juga akan

berpengaruh terhadap nilai WHP, karena daya yang ada pada head drop 21

terlalu besar sehingga menyebabkan terjadinya kerugian mekanis yang cukup

besar.

%100xWHPBHP


51/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

38




1.5 PENUTUP

1.5.1 Kesimpulan

Dari praktikum yang dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Putaran yang semakin besar mengakibatkan Brake Horse Power (BHP)

semakin besar, namun setelah melewati titik maksimum maka akan

mengalami penurunan.

2. Putaran yang semakin besar mengakibatkan Water Horse Power (WHP)

semakin kecil, karena nilai debit air menurun.

3. Putaran yang semakin besar mengakibatkan efisiensi semakin besar, namun

pada putaran tertentu akan mengalami penurunan.

4. Pada putaran turbin yang sama, semakin besar bukaan guide vane maka

massa air yang menumbuk runner semakin besar sehingga nilai putaran naik

yang menyebabkan nilai BHP, WHP dan efisiensi semakin besar. Bukaan

GV (Guide Vane) yang paling pas yaitu GV 9 menghasilkan nilai BHP,

WHP dan efisiensi yang paling tinggi, karena jika terlalu kecil atau besar

akan mengakibatkan BHP, WHP dan efisiensi tidak optimum.

5. Semakin besar head drop maka energi yang diberikan fluida saat menumbuk

runner juga semakin besar sehingga nilai putaran naik yang menyebabkan

nilai BHP, WHP dan efisiensi semakin besar. Head drop yang paling pas

yaitu Head drop 18 yang menghasilkan efisiensi yang paling tinggi, karena

jika terlalu kecil atau besar akan mengakibatkan efisiensi tidak optimum

1.5.2 Saran

Untuk meningkatkan kinerja dari praktikum pengujian turbin air Francis

maka diberikan saran sebagai berikut:

1. Sebaiknya waktu praktikum ditambah, karena penulisan laporan dengan tulis

tangan.

2. Laboratorium disarankan merawat dan memperbaiki alat-alat turbin air

Francis, agar pada saat praktikum pengambilan data sesuai dengan yang

diharapkan.

3. Asisten diharapkan menjelaskan kepada praktikan ketika ada praktikan yang

tidak paham, contohnya tentang rumus.


52/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

39




BAB II

PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL

2.1 Pendahuluan2.1.1 Tinjauan Umum

Pompa mempunyai peranan penting dan dapat dijumpai hampir di setiap

industri, baik industri kecil maupun industri besar. Pompa merupakan mesin

konversi energi yang mengubah bentuk energi mekanik poros menjadi energi

spesifik (head) fluida yang memiliki wujud air. Energi mekanik pompa yang

menunjukkan kemampuan dari suatu pompa mengangkat fluida untuk mencapai

ketinggian tertentu adalah berupa head pompa, ditunjukkan oleh besarnya

perbedaan antara energi fluida di sisi isap dengan energi fluida di sisi tekan.

Energi fluida merupakan jumlah dari energi tekanan,energi kinetik dan energi

karena elevasi (ketinggian).

Spesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida yang dapat dialirkan

persatuan waktu dan head (tinggi energi angkat). Pada umumnya pompa dapat

digunakan untuk bermacam-macam keperluan, untuk menaikkan fluida ke sebuah

reservoir, untuk pengairan, irigasi, dan sebagainya.

Dalam pelaksanaan operasinya pompa dapat bekerja secara tunggal, seri,

dan paralel. Jenis operasi yang digunakan harus sesuai dengan tujuan dan

kebutuhan penggunaan instalasi pompa.Karakteristik pompa harus terlebih

dahulu diketahui agar didapatkan sistem yang optimal.

2.1.2 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari pengujian pompa sentrifugal ini adalah untuk

mendapatkan kurva karakteristik dari :

a. Kapasitas terhadapheaddan efisiensi

b. Kapasitas terhadap daya

c. Kapasitas terhadap torsi


53/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

40




2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Dasar Teori Pompa

2.2.1.1 Pengertian Fluida, Debit danHead

Fluida didefinisikan sebagai zat atau substansi yang akan mengalami

deformasi secara berkesinambungan apabila terkena gaya geser (gaya

tangensial) sekecil apapun. Berdasarkan mampu mampatnya fluida dibagi

menjadi 2 yaitucompressible fluiddan incompressible fluid. Berdasarkan sifat

alirannya fluida dibagi menjadi 3 yaitu aliran laminer, transisi dan turbulen.

Berdasarkan hubungan antara laju deformasi dan tegangan gesernya fluida

dibagi menjadi 2 yaitu newtonian fluid dan non-newtonian fluid. Berdasarkan

gaya yang bekerja pada fluida dan gerakannya, fluida dibagi 2 yaitu fluida statis

dan dinamis.

Debit / kapasitas merupakan volum fluida yang dapat dialirkan per

satuan waktu. Pengukuran dari kapasitas dilakukan dengan menggunakan

venturimeter,orifice, pitot tube dan lain-lain. Satuan dari kapasitas (Q) adalah

m3/s, liter/s, atau ft3/s.

Head didefinisikan sebagai energi per satuan berat fluida. Satuan dari

head (H) adalah meter atau feet fluida. Di dalam pompa, headdiukur dengan

cara menghitung beda tekanan total antara pipa isap dan pipa tekan, bila

pengukuran dilakukan pada ketinggian yang sama. Menurut persamaan

Bernoulli, terdapat tiga macam head dari sistem instalasi aliran, yaitu head

kecepatan,headpotensial danheadtekanan.

a. Head tekanan adalah perbedaan head yang disebabkan perbedaan tekanan

statis (head tekanan) fluida pada sisi tekan dan sisi isap. Head tekanan

dituliskan dengan rumus sebagai berikut:

= (18)

Keterangan :

:Headtekanan (m)

:Headtekanan fluida pada sisi tekan (m)

:Headtekanan fluida pada sisi isap (m)


54/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

41




b. Head kecepatan adalah perbedaan antara head kecepatan zat cair pada sisi

tekan dengan head kecepatan zat cair pada sisi isap. Head kecepatan

dituliskan dengan rumus sebagai berikut:

= (19)

Keterangan :

:Head kecepatan (m)

:Head kecepatan zat cair pada sisi tekan (m)

:Head kecepatan zat cair pada sisi isap (m)

c. Headpotensial / elevasi adalah perbedaan ketinggian antara fluida pada sisi

tekan dengan ketinggian fluida pada sisi isap.Headelevasi dapat dinyatakan

dengan rumus sebagai berikut:

= (20)

Keterangan :

Z :Headstatis total (m)

:Headstatis pada sisi tekan (m)

:Headstatis pada sisi isap(m)

2.2.1.2 Pengertian Pompa

Pompa adalah jenis mesin fluida yang berfungsi untuk memindahkan

fluida melalui pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan

fungsinya tersebut, pompa mengubah energi mekanik poros yang menggerakkan

sudu-sudu pompa mejadi energi kinetik dan tekanan pada fluida.

Spesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida yang dapat dialirkan

per satuan waktu (kapasitas) dan energi angkat (head) dari pompa.

a. Kapasitas (Q)

Merupakan volume fluida yang dapat dialirkan persatuan waktu. Dalam

pengujian ini pengukuran dari kapasitas dilakukan dengan menggunakan

venturimeter. Satuan dari kapasitas (Q) adalah m3/s, liter/s, atau ft3/s.

b. Putaran (n)

Yang dimaksud dengan putaran disini adalah putaran poros (impeler)

pompa, dinyatakan dalam satuan rpm. Putaran diukur dengan menggunakan

tachometer.


55/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

42




c. Torsi (T)

Torsi didapatkan dari pengukuran gaya dengan menggunakan

dinamometer, kemudian hasilnya dikalikan dengan lengan pengukur momen

(L). Satuan dari torsi adalah Nm.

d. Daya (P)

Daya dibagi menjadi dua macam, yaitu daya poros yang merupakan

daya dari motor listrik, serta daya air yang dihasilkan oleh pompa. Satuan

daya adalahWatt.

e. Efisiensi ( )

Merupakan perbandingan antara daya air yang dihasilkan dari pompa,

dengan daya poros dari motor listrik.

2.2.1.3 Pengertian Kavitasi

Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir,

karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Sehingga

fluida dapat menguap ketika tekanannya cukup rendah pada temperatur fluida

tersebut. Dalam hal ini temperatur fluida lebih besar dari temperatur jenuhnya.

Mekanisme dari kavitasi ini adalah berawal dari kecepatan air yang

tinggi sehingga tekanannya rendah dan menyebabkan titik didihnya menurun.

Karena fluida mencapai titik didihnya maka menguap dan timbul gelembung-

gelembung yang pada kecepatan tinggi akan menabrak bagian sudu.

Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap

zat cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam

pompa maupun di dalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan yang

berkecepatan tinggi di dalam aliran, sangat rawan terhadap terjadinya kavitasi.

Pada pompa misalnya, bagian yang mudah mengalami kavitasi adalah sisi

isapnya. Kavitasi akan timbul jika tekanan isapnya terlalu rendah. Kavitasi di

dalam pompa dapat mengakibatkan:

a. Suara yang berisik dan getaran dari pompa.

b. Performasi pompa akan menurun secara tiba-tiba, sehingga pompa tidak

dapat bekerja dengan baik.


56/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

43




c. Jika pompa dijalankan dalam keadaan kavitasi secara terus menerus dalam

jangka lama, maka permukaan dinding akan termakan sehingga menjadi

berlubang-lubang. Peristiwa ini disebut erosi kavitasi, sebagai akibat dari

tumbukan gelembung uap yang pecah pada dinding secara terus menerus.

Karena kavitasi mengakibatkan banyak sekali kerugian pada pompa,

maka kavitasi perlu dihindari. Adapun cara-cara untuk mencegah kavitasi antara

lain:

a. Tekanan gas diperbesar di dalam pipa-pipa dimana fluida yang mengalir

dipompakan.

b. Sebuah pompaboosterdipasang pada ujung pipa isap.

c. Sebuahaxial wheel atauhelical wheel dipasang tepat di depan impeler pada

poros yang sama. Hal ini dimaksudkan untuk membuat pusaran (whirl)

terhadap aliran. Cara ini merupakan pilihan yang paling baik. Akan tetapi,

apabila kecepatan putaran (n) dan debitnya (Q) sama dengan kecepatan

putaran dan debit dari impeler, maka kavitasi justru akan terjadi padarunner

pembantu itu sendiri. Oleh karena itu, dalam pemasangan runnerpembantu

ini diperlukan pertimbangan yang sungguh-sungguh sebelum

pemasangannya.

Macam - macam tipe kavitasi pada pompa sentrifugal berdasarkan

penyebabnya yaitu:

1. Suction cavitation (kavitasi padasuction)

Kavitasi jenis ini terjadi akibat kekurangan NPSHA (NPSH aktual).

Aturan umumnya adalah NPSHA minimal harus sama atau lebih besar dari

NPSHR (NPSH yang dibutuhkan) untuk menghindari suction cavitation.

Perbedaan yang besar antara NPSHA dengan NPSHR dapat menyebabkan

resiko kerusakan pada pompa terutama pada air yang relatif dingin (kurang

dari 150 F).

2. Recirculation Cavitation

Recirculation Cavitation diakibatkan oleh laju aliran (flow rate) yang

rendah pada pompa. Ada dua tipe darirecirculation cavitation yaitusuction

side dan discharge side dimana bisa terjadi pada saat yang bersamaan


57/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

44




ataupun terpisah. Keduanya terjadi akibat fenomena yang sama yaitu aliran

balik pada jarak yang berdekatan satu sama lain.

2.2.1.4 Pengertian NPSH

Net Positive Suction Head(NPSH) adalah tekanan awal bernilai positif

yang terdapat pada sisi inlet pompa. Seperti diuraikan sebelumnya, bahwa

kavitasi akan terjadi apabila tekanan statis suatu aliran zat cair turun sampai di

bawah tekanan uap jenuhnya. Untuk menghindari kavitasi harus diusahakan

agar tidak ada satu bagian dari aliran di dalam pompa yang mempunyai tekanan

statis lebih rendah dari tekanan uap jenuh cairan pada temperatur yang

bersangkutan. Dalam hal ini perlu diperhatikan dua macam tekanan yang

memegang peranan. Pertama, tekanan yang ditentukan oleh kondisi lingkungan

dimana pompa dipasang. Kedua, tekanan yang ditentukan oleh keadaan aliran di

dalam pompa.

Oleh karena itu, didefinisikan suatu tekanan kavitasi atau jika

dinyatakan dalam satuan Head disebut dengan Net Positive Suction Head

(NPSH). Jadi, NPSH dapat dinyatakan sebagai ukuran keamanan pompa

terhadap kavitasi.

Gambar 2.1 : NPSH bila tekanan atmosfer bekerja pada permukan air

yang dihisap.

Sumber : Sularso (2000:44)


58/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

45




a. NPSH yang Tersedia

Merupakanheadyang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa

(ekuivalen dengan tekanan absolut pada sisi isap pompa), dikurangi dengan

tekanan uap jenuh zat cair di tempat tersebut. Pada pompa yang mengisap zat

cair dari tempat terbuka dengan tekanan atmosfer pada permukaan zat cair

seperti diperlihatkan pada gambar 2.1, maka besarnya NPSH yang tersedia

adalah:

(21)

Keterangan:

= NPSH yang tersedia (m)= Tekanan atmosfer (N/m2)

= Tekanan uap jenuh (N/m2)

=Berat jenis cairan (N/m3)

=Headisap statis (m)

=Headlosses (m)

dengan hs bertanda positif (+) jika pompa terletak di atas permukaan

zat cair yang dihisap dan negatif (-) jika pompa terletak di bawah permukaan

zat cair yang dihisap.

Dari persamaan tersebut, dapat dilihat bahwa NPSH yang tersedia

merupakan tekanan absolut yang masih tersisa pada sisi isap pompa setelah

dikurangi tekanan uap. Besarnya tergantung pada kondisi luar pompa dimana

pompa tersebut dipasang.

Gambar 2.2 : NPSH bila tekanan uap bekerja di dalam tangki air

hisap yang tertutup.



59/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

46




Jika zat cair dihisap dari tangki tertutup seperti pada gambar 2.2,

maka Pa menyatakan tekanan absolut yang bekerja pada permukaan zat cair

di dalam tangki tertutup tersebut. Jika tekanan di atas permukan zat cair sama

dengan tekanan uap jenuhnya, maka Pa = Pv, sehingga :

= (22)

Harga hs adalah negatif (-) karena permukaan zat cair dalam tangki

lebih tinggi daripada sisi isap pompa. Pemasangan pompa semacam ini

diperlukan untuk mendapatkan harga atau NPSH yang positif (+).

b. NPSH yang Diperlukan

Tekanan terendah di dalam pompa besarnya terdapat di suatu titik

dekat setelah sisi masuk sudu impeler. Di tempat tersebut, tekanannya lebih

rendah daripada tekanan pada sisi isap pompa. Hal ini disebabkan kerugian

head di nosel isap, kenaikan kecepatan aliran karena luas penampang yang

menyempit, dan kenaikan kecepatan aliran karena tebal sudu.

Jadi, agar tidak terjadi penguapan zat cair, maka tekanan pada lubang

masuk pompa dikurangi penurunan tekanan di dalam pompa, harus lebih

tinggi daripada tekanan uap zat cair. Head tekanan yang besarnya sama

dengan penurunan tekanan ini disebut NPSH yang diperlukan.Agar pompa

dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, maka harus dipenuhi persyaratan

sebagai berikut :

NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan

Harga dari NPSH yang diperlukan, diperoleh dari pabrik pompa yang

bersangkutan.

2.2.1.5 Klasifikasi Pompa

Menurut prinsip kerjanya, pompa diklasifikasikan menjadi dua macam,

yaitu:

A.Positive Displacement Pump

Merupakan pompa yang menghasilkan kapasitas yang intermittent,

karena fluida ditekan di dalam elemen-elemen pompa dengan volume

tertentu. Ketika fluida masuk, langsung dipindahkan ke sisi buang sehingga


60/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

47




tidak ada kebocoran (aliran balik) dari sisi buang ke sisi masuk. Kapasitas

dari pompa ini kurang lebih berbanding lurus dengan jumah putaran atau

banyaknya gerak bolak-balik pada tiap satuan waktu dari poros atau engkol

yang menggerakkan. Pompa jenis ini menghasilkanheadyang tinggi dengan

kapasitas rendah. Pompa ini dibagi lagi menjadi:

1. Reciprocating Pump (pompa torak)

Pada pompa ini, tekanan dihasilkan oleh gerak bolak-balik translasi

dari elemen-elemennya, dengan perantarancrankshaft,camshaft, dan lain-

lainnya. Pompa jenis ini dilengkapi dengan katup masuk dan katup buang

yang mengatur aliran fluida keluar atau masuk ruang kerja. Katup-katup

ini bekerja secara otomatis dan derajat pembukaannya tergantung pada

fluida yang dihasilkan. Tekanan yang dihasilkan sangat tinggi, yaitu lebih

dari 10 atm. Kecepatan putar rendah yaitu 250 sampai 500 rpm. Oleh

karena itu, dimensinya besar dan sangat berat. Pompa ini banyak dipakai

pada pabrik minyak dan industri kimia untuk memompa cairan kental, dan

untuk pompa air ketel pada PLTU. Skema pompa torak ditunjukkan pada

gambar 2.3.

Gambar 2.3 : Skema pompa torak.

Sumber : karrasik (2008)


61/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

48




2. Rotary Pump

Tekanan yang dihasilkan dari pompa ini adalah akibat gerak putar

dari elemen-elemennya atau gerak gabungan berputar. Bagian utama dari

pompa jenis ini adalah :

rumah pompa yang stasioner

rotor, yang di dalamnya terdapat elemen-elemen yang berputar dalam

rumah pompa

Prinsip kerjanya adalah fluida yang masuk ditekan oleh elemen-

elemen yang memindahkannya ke sisi buang kemudian menekannya ke

pipa tekan. Karena tidak memiliki katup-katup, maka pompa ini dapat

bekerja terbalik, sebagai pompa maupun sebagai motor. Pompa ini bekerja

pada putaran yang tinggi sampai dengan 5000 rpm atau lebih. Karena

keuntungan tersebut, pompa inibanyak dipakai untuk pompa pelumas dan

pada hydraulic power transmission. Yang termasuk jenis pompa ini

adalah:

a. Gear Pump (Pompa Roda Gigi)

Prinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya dua buah roda

gigi berpasangan yang terletak dalam rumah pompa akan menghisap

dan menekan fluida yang dipompakan. Fluida yang mengisi ruang antar

gigi ditekan ke sisi buang. Akibat diisinya ruang antar sisi tersebut

maka pompa ini dapat beroperasi. Aplikasi dari pompa ini adalah pada

sistem pelumasan, karena pompa ini menghasilkan head yang tinggi

dan debit yang rendah.Contoh pompa roda gigi terdapat pada gambar

2.4.

Gambar 2.4 : Pompa roda gigi.

Sumber : Edward (1996:26)


62/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

49




b. Pompa Piston

Prinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya selubung putar

menyebabkan piston bergerak sesuai dengan posisi ujung piston di atas

piring dakian. Fluida terhisap ke dalam silinder dan ditekan ke saluran

buang akibat gerakan naik turun piston. Fungsi dari pompa ini adalah

untuk pemenuhan kebutuhan head tingi dan kapasitas rendah.Skema

pompa piston ditunjukkan pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 : Skema pompa piston.

Sumber : Sutikno (1998:30)

B.Dynamic PumpMerupakan pompa yang ruang kerjanya tidak berubah selama pompa

bekerja. Untuk merubah kenaikan tekanan, tidak harus mengubah volume

aliran fluida. Dalam pompa ini terjadi perubahan energi, dari energi mekanik

menjadi energi kinetik, kemudian menjadi energi potensial. Pompa ini

memiliki elemen utama sebuah rotor dengan suatu impeler yang berputar

dengan kecepatan tinggi. Yang termasuk di dalam jenis pompa ini adalah

pompa aksial dan pompa sentrifugal.

1. Pompa Aksial

Prinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya impeler akan

menghisap fluida yang dipompakan dan menekannya ke sisi tekan dalam

arah aksial. Pompa ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan head

rendah dan kapasitas tinggi, seperti pada sistem pengairan.Contoh pompa

aksial terdapat pada gambar 2.6.


63/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

50




Gambar 2.6 : Pompa aksial

Sumber : Kurtz (2005:101)

2. Pompa Sentrifugal

Elemen pokok dari pompa ini adalah sebuah rotor dengan sudu-sudu

yang berputar pada kecepatan tinggi. Fluida yang masuk dipercepat oleh

impeler yang menaikkan tekanan maupun kecepatannya, dan melempar

fluida keluar melaluivolute atau rumah siput. Pompa ini digunakan untuk

memenuhi kebutuhanheadmedium sampai tinggi dengan kapasitas aliran

medium. Dalam aplikasinya, pompa sentrifugal banyak digunakan untuk

proses pengisian air pada ketel dan pompa rumah tangga. Bagian-bagian

dari pompa sentrifugal adalah stuffling box, packing, shaft, shaft sleeve,

vane, casing, eye of impeller, impeller, casing wear ring dan discharge

nozzle.

Gambar 2.7 : Penampang memanjang pompa sentrifugal

Sumber : Dietzel (1980:244)


64/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

51




2.2.2 Pompa Sentrifugal dan Prinsip Kerjanya

2.2.2.1 Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal mempunyai konstruksi sedemikian rupa sehingga

aliran zat cair yang keluar dari impeler akan melalui sebuah bidang tegak lurus

poros pompa. Konstruksi dari pompa sentrifugal dapat dilihat pada gambar di

bawah ini.

Gambar 2.8 : Bagian-bagian pompa sentrifugal


Impeler dipasang pada satu ujung poros dan pada ujung yang lain

dipasang kopling untuk meneruskan daya dari penggerak. Poros ditumpu oleh

dua buah bantalan. Sebuah paking atau perapat dipasang pada bagian rumah

yang ditembus poros, untuk mencegah air membocor keluar atau udara masuk

dalam pompa.

a. Impeler

Merupakan bagian yang berputar dari pompa dan memberikan daya pada

air, sehingga air akan mendapatkan energi spesifik berupa kecepatan dan

tekanan. Di dalam rumah siput, kecepatan air secara berangsur-angsur diubah


65/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

52




menjadi tekanan statis.Jenis-jenis impeler ditunjukkan pada gambar 2.9.

Jenis-jenisimpeleryaitu:

ImpelerTertutup

Disebut sebagai impeler tertutup karena baling-baling di

dalamnya tetutupi oleh mantel di kedua sisi.Jenis impeler ini banyak

digunakan pada pompa air dengan tujuan mengurung air agar tidak

berpindah dari sisi pengiriman ke sisi penghisapan. Impeler jenis ini

memiliki kelemahan pada kesulitan yang akan didapat jika terdapat

rintangan atau sumbatan.

ImpelerTerbuka dan Semi Terbuka

Dengan kondisinya yang terbuka atau semi terbuka, maka

kemungkinan adanya sumbatan pun jauh berkurang.Hal ini

memungkinkan adanya pemeriksaanimpelerdengan mudah.Namun, jenis

impeler ini hanya dapat diatur secara manual untuk mendapatkan setelan

terbaik.

ImpelerPompa Berpusar/Vortex

Pompa yang digunakan untuk memompa bahan-bahan yang

lebih padat ataupun berserabut dari fluida cair, impeler vortex dapat

menjadi pilihan yang baik.Pompa jenis ini 50% kurang efisien dari

rancangan konvensionalnya.

Gambar 2.9 : Jenisimpeler


b. Rumah Pompa

Desain rumah pompa ditunjukkan oleh gambar 2.10.Rumah pompa

memiliki beberapa fungsi, antara lain:


66/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

53




1. Berfungsi sebagai pengarah fluida yang dilemparkan impeler. Akibat gaya

sentrifugal yang menuju pompa tekan, sebagian energi kinetik fluida

diubah menjadi tekanan.

2. Menutupimpeler pada penghisapan dan pengiriman pada ujung dan

sehingga berbentuk tangki tekanan.

3. Memberikan media pendukung dan bantalan poros untuk batang torak dan

impeler.

Gambar 2.10 : Desain rumah pompa


c. Poros Pompa

Sebagai penerus putaran pengerak kepada impeler dan pompa. Poros

pompa dibedakan menjadi dua, yaitu :

Poros pompa datar atau horizontal

Poros pompa tegak atau vertikal

d. Cincin Penahan Keausan atau Cincin Perapat (Waring Ring)

Untuk mencegah keausan rumah pompa dan impeler pada sambungan

yang bergerak (running joint), maka dipasang cincin penahan keausan

(waring ring) yang disebut juga cincin rumah pompa atau cincin perapat.


67/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

54




e. Bantalan Poros

Bantalan yang banyak dipakai pada pompa sentrifugal adalah bantalan

anti gesek, selongsong, rol bola, dan bantalankingsbury. Bantalan anti gesek

dapat berupa baris tungal atau ganda. Bantalan rol banyak dipakai untuk

poros pompa berukuran besar.Skema bantalan poros ditunjukkan oleh

gambar 2.11.

(a) (c)

(b) (d)

Gambar 2.11 : Bantalan praktis untuk pompa (a) rol, (b) horizontal,

(c) vertikal dan (d)kingsbury


f. Selongsong Poros

Berfungsi utuk mencegah kebocoran udara ke dalam pompa bila

beroperasi dengan tinggi isap (suction lift) dan untuk mendistribusikan cairan

perapat secara merata di sekeliling ruang cincin (anular space) antara lubang

peti dan permukaan selongsong poros. Selongsong poros disebut juga

sangkar perapat atau cincin lantern.Skema selongsong poros pompa

ditunjukkan oleh gambar 2.12.


68/116

SEMESTER GANJIL

2014/2015

55




Gambar 2.12 : Selongsong poros pompaSumber : Edward (1996:22)

Selongsong poros ini menerima cairan yang bertekanan dari pompa atau

sumber tersendiri lainnya. Kadang-kadang digunakan minyak gemuk sebagai

medium perapat apabila cairan yang bersih tidak tersedia atau tidak dapat

dipakai (pompa air kotor).

g. Peti Gasket

Berfungsi untuk mencegah udara bocor ke dalam rumah pompa bila

tekanan di dalamnya berada di bawah tekanan atmosfer.

h. Perapat Poros (Perapat Mekanis)

Digunakan untuk mencegah kebocoran di sekeliling poros. Perapat poros

ini juga dipakai apabila peti gasket tidak dapat mencegah kebocoran secara

maksimal. Permukaan perapat tegak lurus terhadap poros pompa dan

biasanya ter

laporan alat-alat fluida kelompok 5

Documents