pompa sentrifugal

LABORATORIUM SATUAN OPERASI

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013

MODUL : Pompa Sentrifugal

PEMBIMBING : Ir. Agus Djauhari, M.T.

Oleh :

Kelompok : II (Dua)

Nama : Agi Iqbal Velayas NIM.111411042

Iffa Ma’rifatunnisa NIM.111411046

Kelas : 2B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

Praktikum : 14 Maret 2013Penyerahan : 20 Maret 2013(Laporan)





Oleh :

Kelompok : II (Dua)



Kelas : 2B



2013






Oleh :

Kelompok : II (Dua)



Kelas : 2B



2013


POMPA SENTRIFUGAL

I. TUJUAN PRAKTIKUM

Menentukkan karakteristik pompa sentrifugal dengan :

a. Kurva hubungan antara Head Pompa (H Pompa) Vs Laju Alir (Q)

b. Kurva hubungan antara Daya Dinamo Pompa No Vs Laju Alir (Q)

c. Kurva hubungan antara Efisiensi Pompa Vs Laju Alir (Q)

II. LANDASAN TEORI

Pompa sentrifugal merupakan alat perpindahan fluida dengna menggunakan

gaya sentrifugal yang diakibatkan gerak impeller. Seluruh impellar berputar dalam

rumah pompa (chasing) dengna kecepatan tinggi, sehingga memberikan percepatan

pada fluida yang dialirkan. Energi yang ditransfer dari motor penggerak ke impeller

menghasilkan percepatan sentrifugal yang di konversi menjadi energi kinetik dan

energi tekan untuk mengalirkan fluida. Tinggi tekan (head) yang dicapai suatu pompa

tergantung dari putaran, diameter dan bentuk lengkungan impeller, karena tinggi

tekan pompa terbatas maka dengna menghubungkan beberapa impeller yang

berurutan pada satu poros, akan diperoleh tinggi tekan yang lebih besar.

Pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri, hal ini disebakan oleh

konstruksinya. Pompa ini tidak memiliki check valve, sehingga dalam keadaan

didam, cairan mengalir kembali ke bejana yang diisap. Bila pompa dioperasikan

dalam keadaan kosong, vaakum yang dihasilkan tidak cukup untuk menghisap fluida

yang dialirkan masuk ke rumah pompa. Pompa sentrifugal pada sat mulai dipakai

harus dopenuhi fluida, hal ini diakukan dengan jalan membuka valve discharge.

Dengan cara ini fluida dapat mengalir kembali dari saluran discharge. Perhatian

seksama harus diberikan bila pada sisi tekanan ada bantalan gas diatas cairan yang

bertekanan. Penyimpnagan manometer yang besar menunjukkan bahwa terdapat

bantalan udara dalam pompa yang mengakibatkan pompa bekerja tak beraturan.

Bantalan dapar dibuang dengan jalan :

a. Mengeluarkan udara dari pompa

b. Menyetel pompa, hingga cairan mengalir kembali.

c. Mendinginkan cairan

Untuk menghientikan operasi pompa sentrifugal perlu dilakukan urutan

sebagai berikut :

a. Discharge valve ditutup

b. Motor dihentikan

c. Suction valve ditutup

III. ALAT DAN BAHAN

a. Pompa sentrifugal

b. Manometer air raksa 1000 mm dan 500 mm

c. Manometer pressure gauge

d. Venturi

e. Sumptank

f. Storage tank

g. Stopwatch

h. Anak timbangan

i. Air kran

j. Beban

IV. LANGKAH KERJA

a. Mengisi storage tank dengan air 2/3 bagian

b. Menutup valve pipa suction

c. Mengisi chasing dengan air sampai penuh dengan cara membuka valve tekan.

d. Menghubungkan motor pompa degan arus listrik.

e. Menghidupkan switch motor pompa, bersamaan dengan itu membuka valve

pada pipa suction dan mengatur putaran pompa (N) 1000 rpm < N < 2000

rpm.

f. Mengeluarkan semua udara yang terdapat pada pipa-pipa yang

menghubungkannya kemudian menutup kembali.

g. Sebelum melakukan pengukuran aliran fluida harus dalam kondisi steady state

(aliran dalam pipa penuh) dan semua permukaan air raksa dalam manometer

sama.

h. Sebelum melakukan percobaan, membuat kurva kalibrasi venturi pada

kecepatan putar yang telah ditentukan dengan cara mengubah debit (kapasitas

pompa) dan membaca perbedaan tinggi air raksa pada manometer venturi.

Untuk mengukur kapasitas pompa adalah dengan membaca pada level control

sumptank, mencatat waktu dengan stopwatch.

i. Pada kecepatan putar 1200 rpm dan kapasitas yang telah ditentukan, membaca

perbedaan tinggi permukaan air raksa pada manometer 1000 mm (H1 & H2),

Hd dan Hs pada pressure gauge dan mencatat W (beban) untuk

menyeimbangkan dynamometer.

j. Mengulangi percobaan no 9 dengan kecepatan putar 1300 rpm dan 1400 rpm.

V. DATA DAN HASIL PERCOBAAN

5.1 Menghitung Laju Alir (Q): = ( )( ) Perhitungan dengan menggunakan cara tak langsung

Perhitungan Head Pompa :

Persamaan : H = (Hd – Hs)+ VHC + Z

VHC = Q2 x 21.300

Keterangan Hs : Tinggi permukaan air raksa manometer pipa suction (m)

Hd : Tinggi permukaan air raksa manometer pipa discharge (m)

Z : Perbedaan tinggi pengukuran suction & discharge (0,3 m)

VHC : Velocity head correction

Ug : densitas air raksa (13.600 Kg/m3)

Uw : densitas air (1000 Kg/m3)

Perhitungan Daya Dinamometer pompa :

Persamaan : No = W L g n

Keterangan W : Beban untuk kesetimbangan dinamometer (kg)

L : panjang lengan torsi = 200mm = 0,2 m

n : kecepatan putaran dinamometer (rad/s)

n = N (2 / 60) (rad / s)

N : kecepatan putaran dinamometer (rpm)

g : gaya gravitasi (9,8 m/s2)

Perhitungan efisiensi pompa :

Persamaan : = [Nh/Np] x 100 %

Keterangan Nh : Daya hidrolik (watt)

Nh = Uw g H Q

Uw : densitas air (kg/m3)

Np : Daya yang dibutuhkan pompa (watt)

Np = No - Nt

Nt : antara 100 – 150 Watt

5.2 Data Kalibrasi Pompa Sentrifugal

No Volume(L)

Waktu(s)

∆HOrifice Q (L/s)

1 60 47 3 1,277

2 60 45 4 1,3333 60 43 5 1,3954 60 39 5 1,5385 60 36 7 1,6676 60 34 7 1,7657 60 34 8 1,7658 60 35 8 1,714

5.3 Percobaan Pompa Sentrifugal

Percobaan pertama

kecepatan : 1100 rpmatau 115,13 rad/s

No ∆H Orifice(m)

H1(mm)

H2(mm)

Hs (mwg)

Hd (mwg) W(gram) W

(kg)L

(m)1 1 541 386 0.2 0.8 340 0,34 0,22 3 530 400 0.2 0.4 340 0,34 0,23 5 519 406 0.2 0.2 340 0,34 0,24 6 519 408 0.3 0.1 350 0,35 0,25 9 519 409 0.3 0.1 350 0,35 0,26 10 505 412 0.3 0.1 350 0,35 0,27 10 504 413 0.3 0.1 350 0,35 0,28 12 515 413 0.3 0.1 350 0,35 0,2

No Q (X 10-3m3/s)

∆HPompa

No(watt)

Np(watt)

Nh(watt) µ (%)

1 1,277 155 76,723 -48,277 8,106 -16,789742 1,333 130 76,723 -48,277 7,100 -14,707573 1,395 113 76,723 -48,277 6,459 -13,378894 1,538 111 78,979 -46,021 6,995 -15,200495 1,667 110 78,979 -46,021 7,510 -16,318856 1,765 93 78,979 -46,021 6,723 -14,608427 1,765 91 78,979 -46,021 6,578 -14,294268 1,714 102 78,979 -46,021 7,163 -15,56436

Percobaan Kedua

kecepatan : 1300 rpmatau 136,07 rad/s

No∆H

Orifice(m)

H1(mm)

H2(mm)

Hs (mwg)

Hd (mwg) W(gram) W

(kg)L

(m)

1 3 564 361 0.1 1.5 350 0,35 0,22 6 556 370 0.2 1.3 370 0,37 0,23 8 545 384 0.2 1 370 0,37 0,24 17 534 394 0.2 0.5 370 0,37 0,25 17 525 395 0.4 0.5 440 0,44 0,26 18 525 400 0.3 0.5 440 0,44 0,27 19 525 400 0.3 0.2 440 0,44 0,28 19 525 400 0.4 0.2 440 0,44 0,2

NoQ (X10-3m3/s)

∆HPompa No (watt) Np

(watt)Nh

(Watt) µ (%)

1 1,277 203 93,34402 -31,656 10,616 -33,53482 1,333 186 98,67796 -26,322 10,159 -38,59533 1,395 161 98,67796 -26,322 9,203 -34,96164 1,538 140 98,67796 -26,322 8,823 -33,51955 1,667 130 117,3468 7,65323 8,876 -115,9715 1,667 130 117,3468 -7,65323 8,876 -115,9716 1,765 125 117,3468 -7,65323 9,036 -118,077 1,765 125 117,3468 -7,65323 9,036 -118,078 1,714 125 117,3468 -7,65323 8,778 -114,697

Percobaan Ketiga

Kecepatan : 1500 rpmatau 157 rad/s

No∆H

Orifice(m)

H1(mm)

H2(mm)

Hs (mwg)

Hd(mwg)

W(gram) W(kg)

L(m)

1 13 589 337 0.2 2.5 600 0,6 0,22 22 587 339 0.4 2 600 0,6 0,23 26 567 356 0.4 1.5 600 0,6 0,24 32 559 366 0.4 1.5 600 0,6 0,25 33 552 379 0.4 1 600 0,6 0,26 32 547 380 0.4 1 600 0,6 0,27 32 548 379 0.4 1 600 0,6 0,2

8 32 545 379 0.5 1 800 0,8 0,2

NoQ (X10-3m3/s)

∆HPompa

No(watt)

Np(watt)

Nh(Watt) µ (%)

1 1,277 252 184,632 59,632 13,17821 22,099222 1,333 248 184,632 59,632 13,54543 22,715033 1,395 211 184,632 59,632 12,06056 20,224994 1,538 193 184,632 59,632 12,16316 20,397035 1,667 173 184,632 59,632 11,81129 19,806966 1,765 167 184,632 59,632 12,07233 20,244727 1,765 169 184,632 59,632 12,21691 20,487178 1,714 166 246,176 121,176 11,65718 9,620044

5.4 Grafik Dari Data Yang Didapatkan

Kurva Kalibrasi

00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

2

0

8 32 545 379 0.5 1 800 0,8 0,2

NoQ (X10-3m3/s)

∆HPompa

No(watt)

Np(watt)

Nh(Watt) µ (%)

1 1,277 252 184,632 59,632 13,17821 22,099222 1,333 248 184,632 59,632 13,54543 22,715033 1,395 211 184,632 59,632 12,06056 20,224994 1,538 193 184,632 59,632 12,16316 20,397035 1,667 173 184,632 59,632 11,81129 19,806966 1,765 167 184,632 59,632 12,07233 20,244727 1,765 169 184,632 59,632 12,21691 20,487178 1,714 166 246,176 121,176 11,65718 9,620044


Kurva Kalibrasi

y = 0,101x + 0,962R² = 0,914

2 4 6 8 10

Kurva Kalibrasi

8 32 545 379 0.5 1 800 0,8 0,2

NoQ (X10-3m3/s)

∆HPompa

No(watt)

Np(watt)

Nh(Watt) µ (%)

1 1,277 252 184,632 59,632 13,17821 22,099222 1,333 248 184,632 59,632 13,54543 22,715033 1,395 211 184,632 59,632 12,06056 20,224994 1,538 193 184,632 59,632 12,16316 20,397035 1,667 173 184,632 59,632 11,81129 19,806966 1,765 167 184,632 59,632 12,07233 20,244727 1,765 169 184,632 59,632 12,21691 20,487178 1,714 166 246,176 121,176 11,65718 9,620044


Kurva Kalibrasi

y = 0,101x + 0,962R² = 0,914

10

Q (L/s)

Linear (Q(L/s))

Kurva Hubungan Head Pompa (∆H) vs Laju Alir (Q)

Grafik Daya Dinamo Pompa (No) vs Laju Alir (Q)

0

50

100

150

200

250

300

0,000

Head

Pom

pa (∆

H)

Head Pompa (∆H) vs Laju Alir (Q)

0

50

100

150

200

250

300

0



y = -94,63x + 260,4

y = -147,4x + 378,9

y = -174,6x + 469,2

0,500 1,000 1,500 2,000

Laju Alir (Q)


y = 5,389x + 69,74R² = 0,847

y = 52,69x + 25,78R² = 0,882

y = 34,75x + 138,2R² = 0,101

0 0,5 1 1,5 2

percobaan 1

percobaan 2

percobaan 3



2,000


Series1

Series3

Series5

percobaan 1

percobaan 2

percobaan 3

Kurva Hubungan Efisiensi Pompa Pompa (µ) vs Laju Alir (Q)

y = 0,619x - 16,07

y = -200,0x + 235,4

y = -9,858x + 34,79

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000

Efisi

ensi

Pom

pa (µ

)

Laju Alir (Q)

Efisiensi Pompa (µ) vs Laju Alir (Q)

Series1

Series3

Series5

VI. PEMBAHASAN

Percobaan kali ini yaitu bertujuan untuk menentukkan karakteristik pompa

sentrifugal melalui Kurva hubungan antara Head Pompa (H Pompa) Vs Laju Alir (Q),

Kurva hubungan antara Daya Dinamo Pompa No Vs Laju Alir (Q), Kurva hubungan

antara Efisiensi Pompa Vs Laju Alir (Q). Fungsi pompa sentrifugal adalah

meningkatkan energi mekanik dari fluida. Selain itu pompa sentrifugal juga dapat

berfungsi sebagai alat transportasi fluida yang memanfaatkan gaya sentrifugal.

Karakteristik pompa sentrifugal adalah kapasitas aliran, kebutuhan daya, head,

dan effisiensi. Kapasitas aliran biasanya diukur dalam aliran pneumatik persatuan

waktu pada densitas tertentu. Kebutuhan daya dan effisiensi mekanik sangat penting

karena pada suatu peralatan yang relatif kecil, kesederhanaan dan operasi tanpa

kesulitan merupakan hal yang lebih diutamakan pada setiap kinerja.Untuk mengetahui

karakteristik pompa dapat diketahui dengan melakukan kalibrasi pada suatu harga

putaran pompa tertentu dengan diikuti perubahan kapasitas (Q).

Prinsip kerja pompa sentrifugal yaitu dimana pompa sentrifugal mempunyai

sebuah impeller (baling-baling) untuk mengangkat zat cairan dari tempat yang lebih rendah ke

tempat yang lebih tinggi.Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeller

didalam zat cair. Maka zat cair yang ada didalam impeller, oleh dorongan sudu-

sududapat berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari

tengahimpeller ke luar melalui saluran diantara sudu-sudu. Disini head tekanan zat

cairmenjadi lebih tinggi. Demikian pula head kecepatannya menjadi lebih

tinggikarena mengalami percepatan. Zat cair yang keluar melalui impeller ditampung

oleh saluran berbentuk volut (spiral) dikelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa

melalui nosel. Didalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head

tekanan. Jadi Impeller pompa pada praktikum ini berfungsi memberikan kerja pada

zat zair sehingga energy yang dikandungannya menjadi lebih besar. Sehingga pompa

sentrifugal dapat mengubah energy mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi

fluida. Energi inilah yang mengakibatkan perubahan head tekanan, head kecepatan,

dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara contonue.

Pada awal percobaan, pompa terlebih dahulu di isi dengan air yang bertujuan

untuk memancing pompa sehingga pompa dapat memomopakan air dan . Pompa lalu

menyala dan mempompakan air untuk mengisi orifice. Pada saat pompa menyala

bagian motor bergerak kekanan sehingga mengangkat besi sebelah kiri pompa.Hal ini

menunjukkan gaya sudah bekerja. Pada percobaan kedua alat diberi beban agar motor

seimbang.

Setelah itu praktikan melakukan kalibrasi. Dari grafik Laju alir (Q) terhadap∆ diperoleh persamaan y = 0,101x + 0,962.

Berdasarkan kurva Q vs ΔH terlihat bahwa terjadi penurunan garis kurva pada

masing-masing percobaan. Hal tersebut terjadi karena adanya perbedaan putaran

(rpm) dan pengurangan gaya tekan yang diakibatkan oleh laju alir yang semakin

besar. Dari kurva diperoleh persamaan dai masing percobaan untuk putaran 1100

rpm, 1300 rpm, dan 1500 rpm berturut turut adalah y = -94,63x + 260,4 ; y = -147,4x

+ 378,9 dan y = -174,6x + 469,2.

Berdasasrkan kurva Q vs No Dapat dilihat bahwa setiap pengukuran

cenderung terjadi kenaikan daya dinamometer di ikuti dengan kapasitas atau laju

alirnya. Walaupun laju putaran pompa tetap, untuk setiap pengujian kenaikan

kapasitas aliran fluidanya akan diimbangi pula dengan peningkatan besarnya beban

yang diterima pompa untuk kesetimbangan dinamometer.Dari kurva diperoleh

persamaan dari masing-masing percobaan untuk putaran putaran 1100 rpm, 1300 rpm,

dan 1500 rpm berturut turut adalah y = 5,389x + 69,74 ; y = 52,69x + 25,78 dan

34,75x + 138,2.

Berdasarkan kurva Q vs Efisiensi dapat dilihat garis kurva 1300 rpm tidak

stabil. Hal ini disebabkan pada penambahan debit, efisiensi pompa naik turun. Pada

keadaan ideal dimana aliranya tanpa gesekan,effisiansi mekanik pompa sentrifugal

tentulah 100%,dan effisiensi =1.Pompa ideal yang bekerja pada kecepatan tertentu

akan memberikan buangan dengan laju tertentu pada tinggi tekan bangkitan tertentu.

Kecepatan putar dinamo meter N (rpm) sangat berpengaruh terhadap waktu

laju, perbedaan tekanan pada manometer dan beban. Semakin besar N (rpm) semakin

cepat waktu laju alir, semakin besar beban yang harus ditambahkan dan juga semakin

besar selisih H1-H2, HD, HS, ΔH orifice, karenanya putara atau gaya sntrifugal yang

diberikan semakin cepa, adanya peningkatan energi kinetik yang semakin besar. Pada

alat pompa sentrifugal tersebut terdapat juga bagian yang berperan dalam kerja gaya

sentrifugal dalam semakin cepatnya putaran impeller selain pompa sentrifugal itu

sendiri, yaitu timbangan atau beban. Timbangan atau beban sangat berpengaruh

dalam kecepatan gaya sentrifugal diakrenakan oleh pada saat tekanan ait keran diputar

kecepatan putar dalam dinamometer secara berubah-ubah dan beban tidak diganti

maka gaya sentrifugal tidak seimbang dalam kecepatan putaran impeller.

VII. KESIMPULAN

Dari data percobaan dan hasil dari pengolahan data tersebut, dapat disimpulkan bahwa:

Untuk memperoleh harga Q maka dilakukan terlebih dahuu kalibrasi.

Variabel yang berpengaruh dalam percobaan ini diantaranya, H orrifice,waktu

pengukuran, H suction,H dischargedan W(beban pada Dinamometer).

semakin semakin besar debit yang diberikan maka :

a) Semakin kecil ΔH ( perbedaan head ).

b) Semakin besar daya yang dibutuhkan oleh pompa.

c) Semakin besar daya dinamometer.

d) Semakin besar daya hidrolik.

e) Semakin kecil efisiensi pompa.

Effisiensi akan semakin besar apabila berkurangnya kerugian dari kerja pompa.

Besarnya effisiensi akan mencapai nilai yang maksimum pada suatu harga Q

tertentu.

DAFTAR PUSTAKA

JM Coulson: JF Richardson 1980. Chemical Engineering vol 1 dan 2 Pergamon Press

Don Green 1989 perry’s Chemical Engineering Handbook 6thEdition McGraw Hill

Stanley Walas. 1985, Phase equilibria in Chemical Engineering. Butterworth publisher

Mc Cabe Smith & Harriot 1986, unit Operationof Chemical Engineering 4th ed. Mc Graw

Hill

pompa sentrifugal

Documents