laporan pompa sentrifugal

LABORATORIUM TEKNIK KIMIASEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2015

MODUL : Pompa SentrifugalPEMBIMBING : Gatot Subiyanto, Ir., MTPraktikum: 16 April 2015Penyerahan: 20 April 2015(Laporan)

Oleh

Kelompok : VIINama : 1. Nisa Mardiyah 131424018 2.Wynne Raphaela 131424027 Kelas : 2A Teknik Kimia Produksi Bersih

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2015

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPada pompa sentrifugal cairan yang dialirkan berpindah karena gaya sentrifugal akibat gerak putar dari impeller. Impeller berputar dalam badan pompa dengan kecepatan tinggi, dengan demikian memberi percepatan kepada bahan cair yang dialirkan. Energi yang ditransfer dari motor penggerak ke impeller menghasilkan percepatan sentrifugal yang dikonversi menjadi energi kinetik dan energi tekan untuk mengalirkan fluida. Tinggi tekan (head) yang ducapai suatu pompa tergantung dari putaran,diameter dan bentuk lengkungan impeller. Karena tinggi tekan pompa terbatas, maka dengan menghubungkan beberapa impeller yang berurutan pada satu poros, akan diperoleh tinggi tekan yang lebih besar.Pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri, hal ini disebabkan oleh konstruksinya. Pompa ini tidak memiliki check valve, sehingga dalam keadaan diam, cairan mengalir kembali ke bejana yang diisap. Bila pompa dioperasikan dalam keadaan kosong, vakum yang dihasilkan tidak cukup untuk menghisap fluida yang dialirkan masuk ke rumah pompa.Pompa sentrifugal pada saat mulai dipakai harus dipenuhi fluida.. Hal ini dilakukan dengan jalan membuka valve discharge. Perhatian seksama harus diberikan bila pada sisi tekanan ada bantalan gas di atas cairan yang bertekanan. Penyimpangan manometer yang besar menunjukkan bahwa terdapat bantalan udara dalam pompa yang mengakibatkan pompa bekerja tak beraturan.

1.2 TujuanMenentukan karakteristik pompa sentrifugal dengan :1. Kurva hubungan antara Head Pompa (H Pompa) Vs Laju Alir Q2. Kurva hubungan antara Daya Dinamo Pompa No Vs Laju Alir Q3. Kurva hubungan antara Efisiensi Pompa Vs Laju Alir Q.

BAB IILANDASAN TEORIBantalan udara dapat dibuang dengan jalan :1. Mengeluarkan udara dari pompa2. Menyetel pompa, sehingga cairan mengalir kembali3. Mendingin cairanUntuk menghentikan operasi pompa sentrifugal perlu dilakukan urutan sebagai berikut :1. Discharge valve ditutup2. Motor dihentikan3. Suction valve ditutup

2.1 Perhitungan Pompa SentrifugalRumus perhitungan untuk mencari Q

Rumus perhitungan Head Pompa secara tidak langsung

Dengan :VHC = Velocity Head Correction (dalam m) = Q2 x 2,13 x 104g = densitas air raksa (13.600 kg/m3)H1 = Tinggi permukaan air raksa manometer pipa suction (m)H2 = Tinggi permukaan air raksa manometer pipa discharge (m)Z = Perbedaan tinggi pengukuran suction dan discharge (m) = 0,3 mQ = Laju alir (m3/s)Untuk mencari VHC, perlu diketahui nilai Q dengan cara memasukan nilai H orifice pada Tabel 3 ke persamaan garis kurva kalibrasi sebagai X-nya, maka akan diperoleh nilai Y-nya sebagai Q.Rumus perhitungan Daya Dinamometer Pompa (No)No = W . L . g . n (W) n = N x 2/60 (rad/s) (3)Dengan,W = Beban untuk kesetimbangan dinamometer (kg)L = panjang lengan torsi = 200 mm = 0,200 mn = kecepatan putaran dinamometer (rad/s)N = kecepatan putaran dinamometer (rpm)Daya yang dibutuhkan pompa (Np) sama dengan daya yang dibutuhkan dinamometer dikurangi daya yang hilang karena transmisi. Dalam percobaan ini, daya yang hilang karena transmisi antara 100-150 Watt.Menurut Hukum Kontinuitas untuk fluida inkompressibel (tidak dapat dimampatkan dan densitas tetap) berlaku :

Dengan :Vd = kecepatan linier fluida pada pipa discharge (m/s)Vs = kecepatan linier fluida pada pipa suction (m/s)g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)Z = perbedaan tinggi pengukuran suction dan discharge (m) =0,3 m Ds = diameter pipa suction (0,049 m) Dd = diameter pipa discharge (0,039 m)

Dimana, As adalah luas lubang pipa suction (cross section area suction)Vs = Q/As = Q/1,9 x 10-3 = Q x 8,3 x 102H = Hd Hs + Q2 x 2,13 x 104 + Zdengan : Q2 x 2,13 x 104 = Velocity Head Correction (VHC)Daya Hidrolik/Hydraulic Power (Nh)Nh = Q . w .g. H (Watt) (6)Daya pompa sama dengan daya input dinamometer dikurangi daya yang hilang karena transmisi (Nt)Np = No Nt (Watt) (7)Nt = antara 100-150 WattEfisiensi Pompa () = Nh/Np X 100% (8)Keterangan :g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)w = densitas air (water)(1000 kg/m3)m = densitas air raksa (mercury)(13.500 kg/m3)Hm = H1- H2 (perbedaan tinggi manometer suction-discharge)(m)Hd = Head pada discharge (m)Hs = Head pada suction (m)W = Berat beban kesetimbangan dinamometer (kg)H = Head Pompa (m w g)

BAB IIIPERCOBAAN3.1 Alat dan Bahan3.1.1 Alat Pompa sentrifugal Manometer air raksa 1000 mm dan 500 mm Manometer pressure gauge Venturi Sumptank Storage tank Stopwatch Anak timbangan

3.1.2 Bahan Air

3.2 Prosedur Kerja3.2.1 Persiapan

3.2.2 Kalibrasi Alat

3.2.3 Pengambilan Data

BAB IVDATA PENGAMATAN4.1 Data Pengamatan4.1.1 Kalibrasi PompaNoVolume (l)Waktu (t)H orifice (x10-3m)Q (x10-3m)

1.7043 s11,63

2.7041 s21,70

3.7040 s31,75

4.7019 s43,68

5.7017 s54,12

6.7016 s64,38

7.7015 s74,67

8.7014 s85

Gambar 1 Kurva Kalibrasi H orifice terhadap Q

4.1.2 Pengamatan Pompa pada Kecepatan Putaran 2000 rpmNoH orifice (x10-3m)H1 (mm)H2 (mm)Hs (m wg)Hd (m wg)W (gram)

1.08508400,17,5756,8

2.18408300,181250

3.27957850,26,51075

4.37757650,361050

5.47507400,461325

6.57107000,541350

7.66906800,53,51350

8.76506400,621350

4.1.3 Pengamatan Pompa pada Kecepatan Putaran 1800 rpmNoH orifice (x10-3m)H1 (mm)H2 (mm)Hs (m wg)Hd (m wg)W (gram)

1.07907800,57750

2.17407300,25,5875

3.27157050,34,51050

4.37157050,34,51050

5.46706600,431050

6.56406300,521050

7.66556450,531200

8.6,56306200,621200

BAB VHASIL DAN PEMBAHASAN5.1 Pengolahan Data5.1.1 Karakteristik Pompa Kecepatan putaran 2000 rpmNoQ (x10-3m/s)H pompa (m)No (watt)Nh (watt)Np (watt) (%)

1.5.57 x 10-47.706310.542.06185.522.67

2.1.175 x 10-3 8.229512.8794.76387.8724.43

3.1.79 x 10-36.668412.06116.97287.0640.75

4.2.41 x 10-36.124430.81144.64305.8147.3

5.3.03 x 10-36.096543.64181.01418.6443.24

6.3.65 x 10-34.08553.9145.94428.934.03

7.4.27 x 10-33.69553.9154.41428.936

8.4.89 x 10-32.21553.9105.91428.924.69

Gambar 2 Grafik H Pompa Terhadap Q(m3/s) Pada 2000 rpm

Gambar 3 Grafik Daya Dinamo Pompa (No) Terhadap Q (m3/s) Pada 2000 rpm

Gambar 4 Grafik Efisiensi Pompa () Terhadap Q (m3/s) Pada 2000 rpm

5.1.2 Karakteristik Pompa Kecepatan putaran 1800 rpmNoQ (x10-3m/s)H pompa (m)No (watt)Nh (watt)Np (watt) (%)

1.5.57 x 10-46,8276,94837,1184151,94824,42

2.1.175 x 10-3 5,6294323,10664,8225198,10632,72

3.1.79 x 10-34,5682387,7280,1353262,7230,50

4.2.41 x 10-34,5975387,72108,5837262,7241,33

5.3.03 x 10-33,095387,7291,903262,7235

6.3.65 x 10-32,0837387,7274,534262,7228,16

7.4.27 x 10-33,1883443,17133,4176318,1741,93

8.4.89 x 10-32,1468443,1796,357318,1730,28

Gambar 5 Grafik H Pompa Terhadap Q(m3/s) Pada 1800 rpm

Gambar 6 Grafik Daya Dinamo Pompa (No) Terhadap Q (m3/s) Pada 1800 rpm

Gambar 7 Grafik Efisiensi Pompa () Terhadap Q (m3/s) Pada 1800 rpm

5.2 Pengolahan Grafik Jika Digabungkan5.2.1 Karakteristik Pompa Kecepatan putaran 2000 rpm

5.2.2 Karakteristik Pompa Kecepatan putaran 2000 rpm

5.3 PembahasanPada praktikum ini dilakukan percobaan pompa sentrifugal. Tujuan praktikum ini adalah untuk mengetahui karakterisitik pompa melalui hubungan antara Head Pompa (H Pompa) Vs Laju Alir Q, hubungan antara Daya Dinamo Pompa No Vs Laju Alir Q, dan hubungan antara Efisiensi Pompa Vs Laju Alir Q.Pompa sentrifugal adalah alat pemindah fluida yang mengguakan gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal pada pompa diakibatkan oleh gerak putar impeller. Di bagian dalam pompa Impeller berputar dengan kecepatan inggi, sehingga memberikan percepatan pada fluida yang dialirkan. Pompa sentrifugal akan mengubah energy kinetic cairan menjadi energy potensial melalui impeller yang berputar.Berdasarkan praktikum diperoleh data percobaan pada kecepatan 2000 rpm bahwa semakin cepat kapasitas fluida (Q) yang dialirkan oleh pompa maka perbedaan head pompa akan semakin kecil. Hal ini dapat dilihat dari kurva hubungan antar head pompa terhadap kapasitas fluida (Q). hal ini dapat terjadi karena adanya pengurangan gaya tekan yang diakibatnya meningakatnya kapasitas fluida (Q) yang diberikan. Hubungan antara daya dynamo pompa (No) dengan kapasitas fluida (Q) yang didapat pada variasi 2000 rpm menunjukkan bahwa semakin besar kapasitas fluida (Q) maka daya dynamo pompa (No) cenderung semakin besar. Namun ada penyimpangan yaitu No yang dihasilkan pada Q= 0.00011175 m3/s cenderung lebih besar daripada yang laju alirnya lebih besar. Hal ini diakibatkan pada saat praktikum kecepatan putaran pompa sempat tidak konstan. Dan ketika akan dikonstankan kembali dengan merubah ke rpm yang seharusnya yaitu 2000 rpm karakterisitik yang lainnya ikut berubah, meliputi H1, H2, Hd, Hs, dan W untuk menyeimbangkan pompa. Sehingga hasil yang didapat menjadi kurang akurat. Namun secara umum meningkatnya No seiring penambahan Q disebabkan oleh meningkatnya kebutuhan energy kinetic pompa untuk mengalirkan fuida dengan laju alir yang semakin besar.Karakteristik lainnya yaitu hubungan antara efisiensi pompa terhadap kapasitas fluida pada percobaan dengan variasi 2000 rpm diketahui bahwa semakin besar Q yang diberikan maka efisiensi cenderung naik turun dan tidak konstan. Padahal menurut literature seharusnya semakin besar Q maka efisiensi pompa semakin menurun. Hal ini disebabkan karena ketika kecepatan putar dinamo pada pompa diperbesar maka laju alir atau kapasitas fluida yang dialirkan pompa akan semakin besar. Laju alir atau kapasitas fluida yang semakin besar menyebabkan daya yang dibutuhkan pompa akan semakin besar pula sehingga kerja pompa akan semakin berat yang menyebabkan efisiensi pompa menurun. Namun hal tersebut di dalam praktikum tidak sepenuhnya terjadi. Tidak konstannya efisiensi disebabkan beberapa faktor diantaranya akibat sering terjadinya kecepatan putaran rpm yang tiba-tiba berubah sehingga merubah semua nilai yang diukur (H1, H2, Hd, Hs, dan W) ketika kecepatan putaran akan dikembailkan kepada kecepatan yang seharusnya.Sama halnya dengan kecepatan putar 2000 rpm, pada kecepatan putar 1800 rpm ketika kapasitas fluida (Q) yang dialirkan pompa semakin cepat maka perbedaan head pompa cenderung akan semakin kecil. Hal ini terjadi karena adanya pengurangan gaya tekan akibat meningkatnya kapasitas fluida (Q) yang diberikan dengan mengatur bukaan valve ke kiri.Adapun pengaruh kapasitas fluida (Q) pada nilai daya dinamo pompa (No) pada variasi kecepatan putar 1800 rpm. Berdasarkan grafik daya dinamo pompa (No) terhadap kapasitas fluida (Q), semakin besar kapasitas fluida (Q) yang diberikan, maka cenderung semakin besar pula nilai dari daya dinamo pompanya (No). Namun pada beberapa titik, nilai (No) bernilai konstan hal ini disebabkan karena beban (W) yang diberikan pada pompa sentrifugal sebagai penyeimbang bernilai sama. Di mana, nilai No sangat dipengaruhi oleh nilai beban yang diberikan (W), hal tersebut dapat dilihat berdasarkan persamaan berikutNo = W . L . g . N . 2/60 (rad/s)Besar nilai panjang torsi (L) untuk setiap variasi H orifice sama, begitu juga dengan nilai g (9,8 m/s2) dan nilai N (188,4 rad/s), sedangkan nilai W tidak sama. Namun ketika nila W sama untuk beberapa variasi H orifice, maka nilai No nya pun akan sama. Secara umum meningkatnya No seiring penambahan Q disebabkan oleh meningkatnya kebutuhan energi kinetik pompa untuk mengalirkan fluida dengan laju alir yang semakin besar.Selanjutnya pada variasi kecepatan putar 1800 rpm ini, terdapat juga pengaruh kapasitas fluida (Q) pada nilai efisiensi pompa (). Di mana, pada grafik Q terhadap , dapat diamati bahwa semakin besar nilai Q maka nilai efisiensinya () cenderung naik turun tidak stabil. Sedangkan pada literatur seharusnya semakin besar Q maka efisiensi pompa akan semakin menurun karena ketika kecepatan putar dinamo pada pompa diperbesar maka laju alir atau kapasitas fluida yang dialirkan pompa akan semakin besar. Laju alir atau kapasitas fluida yang semakin besar menyebabkan daya yang dibutuhkan pompa akan semakin besar pula sehingga kerja pompa akan semakin berat yang menyebabkan efisiensi pompa menurun. Naik turunnya nilai efisiensi pada praktikum disebabkan karena tidak stabilnya nilai kecepatan putar rpm yang diberikan di mana seringkali nilai rpm ini tiba-tiba berubah sehingga mempengaruhi semua nilai yang diukur seperti H1, H2, Hd, Hs, dan W yang merupakan parameter-parameter yang mempengaruhi nilai efisiensi.BAB VISIMPULAN DAN SARAN6.1 SimpulanPada praktikum pompa sentrifugal kali ini, dapat ditarik kesimpulan mengenai karakteristik pompa yang didapatkan. Bahwa pengaruh kapasitas fluida (Q) pada variasi kecepatan putar 2000 rpm dan 1800 rpm adalah sebagai berikut. Semakin besar nilai kapasitas fluida (Q) maka semakin kecil nilai head pompa (H pompa) Semakin besar nilai kapasitas fluida (Q) maka cenderung semakin besar pula nilai dari daya dinamo pompanya (No) Semakin besar nilai kapasitas fluida (Q) maka nilai efisiensi seharusnya semakin kecil, namun pada praktikum didapatkan nilai efisiensi yang naik turun tidak stabil.

6.2 SaranAdapun hal-hal yang disarankan pada praktikum kali ini, yaitu sebagai berikut Sebaiknya pada saat praktikum jangan biarkan nilai kecepatan putar berada di bawah 700 rpm, karena akan menyebabkan pompa harus dipancing menggunakan air Sebaiknya praktikan selalu mengontrol nilai kecepatan putar, karena nilai kecepatan putar ini tiba-tiba berubah atau tidak stabil Sebaiknya ketika mengontrol kecepatan putar, jangan merubah skala terlalu besar karena akan menyebabkan pompa sentrifugal tidak seimbang secara drastis.

DAFTAR PUSTAKAJM Coulson: JF Richardson 1980, Chemical Engineering Vol 1&2 Pergamon PressDon Green 1989 Perrys Chemical Engineering Handbook 6th Edition McGraw HillStanley Walas 1985, Phase Equilibria in Chemical Eng. Butterworth PublisherMcCabe Smith & Harriot 1986, Unit Operations of Chemical Engineering 4th Ed. McGraw HillBadger & Bachero, 1980, Introduction to Chem. Eng. McGraw Hill PubFluidization Engineering, 2nd Edition, John Willey, 1970J. Michael Jacob, 1989, Industrial Control Electronics, Prentice Hall.D O Kern, 1986, Process Heat Transfer, McGraw Hill.

LAMPIRAN1. Perhitungan untuk mencari Q secara grafikPersamaan garis yang didapatkan pada kurva kalibrasi adalah H orifice Vs Q adalah:y = 1.6165x - 0.0009a. Q pada 2000 rpm (sumbu x) H orifice = 0 my = 1.6165x - 0.0009x = x = x= 5.57 m3/s

H orifice = 0.001 my = 1.6165x - 0.0009x = x = x= 1.175 m3/s

x= H orifice = 0.002 my = 1.6165x - 0.0009x = x = x= 1.79 m3/s






b. Q pada 1800 rpm (sumbu x) x= H orifice = 0.000 my = 1.6165x - 0.0009x = x = x= 5.57 m3/s




x= H orifice = 0.004 my = 1.6165x - 0.0009x = x = x= 3.03 m3/s x= H orifice = 0.005 my = 1.6165x - 0.0009x = x = x= 3.65 m3/s



2. Perhitungan Head Pompa

Kecepatan Putaran (N) 2000 rpm H orifice = 0 m

H orifice = 0,001 m

H orifice = 0,002

H orifice = 0,003

H orifice = 0,004

H orifice = 0,005

H orifice = 0,006

H orifice = 0,007

Kecepatan Putaran (N) 1800 rpm H orifice = 0

H orifice = 0,001

H orifice = 0,002

H orifice = 0,003

H orifice = 0,004

H orifice = 0,005

H orifice = 0,006

H orifice = 0,0065

3. Perhitungan Daya Dinamometer Pompa (No)No = W . L . g . n (W) n = N x 2/60 (rad/s)a. Kecepatan Putaran (N) 2000 rpm H orifice = 0No = W . L . g . No = ( kg) . (0.2 m) . (9.8 m/s2) . No = Watt

H orifice = 0,001No = W . L . g . No = ( kg) . (0.2 m) . (9.8 m/s2) . No = 512.87 Watt

H orifice = 0,002No = W . L . g . No = ( kg) . (0.2 m) . (9.8 m/s2) . No = Watt

H orifice = 0,003No = W . L . g . No = ( kg). (0.2 m) . (9.8 m/s2) . No = Watt





b. Kecepatan Putaran (N) 1800 rpm H orifice = 0No = W . L . g . N . 2/60 (rad/s)No = 750 g . 0,200 m . 9,8 m/s2 . 1800 rpm . 2(3,14)/60 (rad/s)No = 0,75 kg . 0,200 m . 9,8 m/s2 . 188,4 rad/sNo = 276,948 Watt

H orifice = 0,001No = W . L . g . N . 2/60 (rad/s)No = 875 g . 0,200 m . 9,8 m/s2 . 1800 rpm . 2(3,14)/60 (rad/s)No = 0,875 kg . 0,200 m . 9,8 m/s2 . 188,4 rad/sNo = 323,106 Watt




H orifice = 0,005No = W . L . g . N . 2/60 (rad/s)No = 1050 g . 0,200 m . 9,8 m/s2 .1800 rpm . 2(3,14)/60 (rad/s)No = 1,05 kg . 0,200 m . 9,8 m/s2 .188,4 rad/sNo = 387,72 Watt



4. Perhitungan Daya Hidrolik/Hydraulic Power (Nh)Nh = Q . w .g. Ha. Kecepatan Putaran (N) 2000 rpm H orifice = 0Nh = Q . w .g. HNh = 5,57 x 10-4 m/s . 1000 kg/m3 . 9,8 m/s2 . 7,706 mNh = 42,06 Watt

H orifice = 0,001Nh = Q . w .g. HNh = 1,175 x 10-3 m/s . 1000 kg/m3 . 9,8 m/s2 . 8,229 mNh = 94,76 Watt







b. Kecepatan Putaran (N) 1800 rpm H orifice = 0Nh = Q . w .g. HNh = 5,57 x 10-4 m/s . 1000 kg/m3 . 9,8 m/s2 . 6,8 mNh = 37,1184 Watt








5. Perhitungan Daya Pompa (Np)Np = No Nta. Kecepatan Putaran (N) 2000 rpm H orifice = 0Np = No NtNp = 310,5 Watt 125 WattNp = 185,5 Watt

H orifice = 0,001Np = No NtNp = 512,87 Watt 125 WattNp = 387,87 Watt







b. Kecepatan Putaran (N) 1800 rpm H orifice = 0Np = No NtNp = 276,948 Watt 125 WattNp = 151,948 Watt








6. Perhitungan Efisiensi Pompa () = Nh/Np X 100%a. Kecepatan Putaran (N) 2000 rpm

H orifice = 0

H orifice = 0,001

H orifice = 0,002

H orifice = 0,003

H orifice = 0,004

H orifice = 0,005

H orifice = 0,006

H orifice = 0,006

b. Kecepatan Putaran (N) 1800 rpm H orifice = 0 = Nh/Np X 100% = 37,1184/151,948 X 100% = 0,2442 X 100% = 24,42 %

H orifice = 0,001 = Nh/Np X 100% = 64,8225/198,106 X 100% = 0,3272 X 100% = 32,72 %



H orifice = 0,004 = Nh/Np X 100% = 91,903/262,72 X 100% = 0,35 X 100% = 35 %




7. Dokumentasi pada saat praktikumGambarKeterangan

Rangkaian peralatan pompa sentrifugal

Manometer venturimeter dan manometer pressure gauge untuk melihat nilai H1, H2, Hd, dan Hs

Manometer untuk mengukur H Orifice

laporan pompa sentrifugal

Documents