TUGAS AKHIR

PERENCANAAN ULANG POMPA SENTRIFUGAL

BERKAPASITAS 50 LITER/DETIK PEMAKAIAN PADA UNIT

PRODUKSI PDAM TIRTA UNIT MEULABOH

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Universitas Teuku Umar

Disusun Oleh :

RIKI TANDIYUS

Nim : 06C10202013

Jurusan : Teknik Mesin

Bidang Studi : Teknik Konversi Energi

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TEUKU UMAR

ALUE PEUNYARENG – ACEH BARAT

2014

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS TEUKU UMAR

FAKULTAS TEKNIKMEULABOH ACEH BARAT

Telpon. 0655 701 7009

Laman : r.vrvw.utu.ac/id.Email : f teknik(oyahoo.com Kode Pos 23615

TUGAS AKHIR

Diberikan Kepada : RIKI TANDIYUSNTM : 06C10202013Pembimbing I : SYURKARNI ALI, ST, MTPembimbing ll : MAIDI SAPUTRA, ST, MT

Judul : Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal Berkapasitas 50 Liter,tDetikPemakaian Pada Unit Produksi PDAM Tirta Meulaboh

lsi Tugas : Lakukan Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal denganKapasitas 50 Liter/Detik.

Alue Peunyareng, 23 luli 2014

Disetujui / disahkan

Pembimbing I Pembimbing ll

0115127502 0l 07058 I 03

Mengetahui / menyetujui,san Teknik Mesin

0115127502

.z,irs{Eur.o-F'-J.l1 c;

.il

LEMBARAN PERSETUJUAI{ TUGAS AKHIR

Tugas Akhir ini dengan judul " Perencanaan Ulang pompa Sentrifugal

Berkapasitas 50 Liter/detik Pemakaian Pada Unit Produksi pDAM Tirta

Meulaboh", disusun oleh :

Nama

NIM

Jurusan

Bidang

RIKI TANDIYIJS

06cr0202013

Teknik Mesin

Teknik Konversi Energi

Telah disetujui untuk disidangkan tingkat jurusan untuk memenuhi

sebagian dari syarat - syarat yang diperlukan untuk memperoleh i]azah Sariana

Teknik pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar.

Alue Peunyareng, 23 Juli 2014

Disetujui / disahkan

NIDN.0115127502

/ menyetujui,

t15127502

ilr

LEMBARAN PENGESAIIAN FAKULTAS

Dinyatakan telah Lulus setelah dipertahankan didepan Tim Penguji

Tugas Akhir pada tanggal 23 Juli 2014, guna memenuhi sebagian dari syarat -syarat yang diperlukan untuk memperoleh ijazah Sarjana Teknik pada Jurusan

Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar.

Judul Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal

Berkapasitas 50 Liter/detik Pemakaian Pada

Unit Produksi PDAM Tirta Meulaboh

RIKI TANDIYUS

06cr0202013

Teknik Mesin

Teknik Konversi Energi

A lue Peunlareng. 23 Juli 20ll4

Nama

NIM

Jurusan

Bidang

lll

t15127502

.I

LEMBARAN PENGESAHAN JURUS$I

Dinyatakan telah Lulus setelah dipertahankan didepan Tim Penguji

Tugas Akhir pada tanggal 23 Juli 2014, guna memenuhi sebagian dari syarat -syarat yang diperlukan untuk memperoleh ijazah Sarjana Teknik pada Jurusan

Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar.

Judul Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal

Berkapasitas 50 Liter/detik Pemakaian Pada

Unit Produksi PDAM Tirta Meulaboh

RIKI TANDIYUS

06c10202013

Teknik Mesin

Teknik Konversi Energi

Alue Peunyareng, 23 Juli 2014

Tim Penguli,

t.

Nama

SYURKARNI A]-I. ST. MT( Pembimbing I )

MAIDI SAPUTRA. ST. MT( Pembimbing II )

PRIBADYO. ST, MT( Penguji I )

IT. RUSMAN AR. MSME( Penguj i II )

lv

Nama

NIM

Jurusan

Bidang

2.

-t

v

LEMBARAN PERSEMBAHAN

Melati kuntum tumbuh melata, Sayang merbah di pohon cemara, Assalammualaikum mulanya kata, Saya sembah pembuka bicara.

Yang Utama Dari Segalanya...

Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT. Taburan cinta dan kasih sayang-Mu

telah memberikanku kekuatan, membekaliku dengan ilmu serta memperkenalkanku dengan

cinta. Atas karunia serta kemudahan yang Engkau berikan akhirnya Tugas Akhir yang

sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat dan salam selalu terlimpahkan keharibaan

Rasullah Muhammad SAW.

“Dia memberikan hikmah (ilmu yang berguna) kepada siapa yang dikehendaki-Nya.

Barang siapa yang mendapat hikmah itu Sesungguhnya ia telah mendapat kebajikan yang

banyak. Dan tiadalah yang menerima peringatan melainkan orang- orang yang berakal”.

(Q.S. Al-Baqarah : 269)

“Bukanlah suatu aib jika kamu gagal dalam suatu usaha, yang merupakan aib adalah

jika kamu tidak bangkit dari kegagalan itu”. (Ali bin Abu Thalib)

Ungkapan hati sebagai rasa Terima Kasihku Kupersembahkan Tugas Akhir

sederhana ini kepada orang – orang yang sangat kukasihi dan kusayangi.

Ibunda dan Ayahanda serta Nenek Tercinta

Sebagai tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga kupersembahkan karya kecil ini kepada Ibu dan Ayah serta nenek yang telah memberikan kasih sayang, segala dukungan, dan cinta kasih yang tiada terhingga yang tiada mungkin dapat kubalas hanya dengan selembar kertas yang bertuliskan kata cinta dan persembahan. Semoga ini menjadi langkah awal untuk membuat Ibu dan Ayah serta nenek bahagia karna kusadar, selama ini belum bisa berbuat yang lebih. Untuk Ibu dan Ayah serta nenek yang selalu membuatku termotivasi dan selalu menyirami kasih sayang, selalu mendoakanku, selalu menasehatiku untuk menjadi yang lebih baik, Terima Kasih Ibu....Terima Kasih Ayah....Terima Kasih Nenek.

v

vi

My Family dan Sister Untuk Cutbang Boby, Cutbang Aswat, serta Cutkak istri dari kedua cutbang juga

keponakanku , dan adik - adikku, tiada yang paling mengharukan saat kumpul bersama kalian, walaupun sering bertengkar tapi hal itu selalu menjadi warna yang tak akan bisa tergantikan, terima kasih atas doa, cinta dan bantuan kalian selama ini, hanya karya kecil ini yang dapat aq persembahkan. Maaf belum bisa menjadi panutan seutuhnya, tapi aq akan selalu menjadi yang terbaik untuk kalian semua...

My Best friend’s

Buat sahabat setiaku forever “Akbar Atnelyn “ terima kasih atas bantuan, doa, nasehat, hiburan, traktiran, ejekkan, dan semangat yang kamu berikan selama aku kuliah, aku tak akan melupakan semua yang telah kamu berikan selama ini. Buat sahabat - sahabatku angkatan Mesin 06, 07, 08 serta Alumni Mesin yang turut membantu selama ini, “Sulaiman Ali. ST, Irwandi, Agus Ferizal, Helmi, Musliyadi dan semua teman - teman yang lain” terima kasih atas bantuan kalian, semoga keakraban di antara angkatan Teknik Mesin mulai dari 2006 hingga angkatan seterusnya selalu terjaga. “Salam Solidarity M Forever” Hidup Mesin.‼

Dosen Pembimbing Tugas Akhirku

Bapak Syurkarni Ali, ST, MT dan Bapak Maidi Saputra, ST, MT selaku dosen pembimbing Tugas Akhir saya, terima kasih banyak pak...saya sudah dibantu selama ini, sudah dinasehati, sudah diajari, saya tidak akan lupa atas bantuan dan kesabaran dari bapak. Terima kasih banyak pak....bapak adalah dosen favorit saya...

Seluruh Dosen Pengajar di Fakultas Teknik

Terima kasih banyak untuk semua ilmu, didikan dan pengalaman yang sangat berarti yang telah kalian berikan kepada kami…

Staf Akademik

Bapak Darul Qudni, ST dan semua staf akademik di Fakultas Teknik, terima kasih banyak atas semua bantuan kalian…

Pada akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu (insyaAlloh), bila meminjam pepatah lama “Tak ada gading yang tak retak” maka sangatlah pantas bila pepatah itu disandingkan dengan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini merupakan wujud dari kegigihan dalam ikhtiar untuk sebuah makna kesempurnaan dengan tanpa berharap melampaui kemaha sempurnaan sang maha sempurna.

Terakhir, untuk seseorang yang masih dalam misteri yang dijanjikan Ilahi yang siapapun itu, terimakasih telah menjadi baik dan bertahan di sana. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini membawa kebermanfaatan. Jika hidup bisa kuceritakan di atas kertas, entah berapa banyak yang dibutuhkan hanya untuk kuucapkan terima kasih... Wassalam…

Salam Penulis,

Riki Tandiyus, ST

SURAT PERIIYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini benar _ benar karya

saya sendiri. Sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang

ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali sebagai acuan, referensi atau

kutipan dengan mengikuti tata penulisan karya iimiah yang lazim.

Alue Peunyareng, 23 J:rJi 2014

RIKI TANDIYT]SNim.06C10202013

Yang Menyatakan,

vll

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah

memberi berkah serta rahmat-Nya yang begitu besar sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini pada waktunya. Selawat dan salam kepada

junjungan Alam Nabi Besar Muhammad SAW dan kepada Keluarga dan Sahabat –

sahabat Rasullullah dan juga Para ‘Alim ‘Ulama sekalian.

Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat bagi Mahasiswa untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin

Universitas Teuku Umar dengan judul “Perencanaan Ulang Pompa Sentrifugal

Berkapasitas 50 liter/detik Pemakaian Pada Unit Produksi PDAM Tirta

Meulaboh”.

Penulis berupaya semaksimal mungkin untuk mendapatkan hasil terbaik,

yang nantinya dapat dimanfaatkan oleh berbagai pihak yang membutuhkan. Namun

penulis sadar bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, baik dalam bahasa dan

ruang lingkup pembahasannya. Hal ini tidak terlepas dari keterbatasan ilmu

pengetahuan yang penulis miliki. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati

penulis mengharapkan kritikan dan saran yang membangun dari berbagai pihak

yang konstruktif demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

ix

Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak mendapat

dukungan, bimbingan, pengarahan dan bantuan baik moral dan material dari

berbagai pihak terutama dari pembimbing. Untuk itu penulis menyampaikan rasa

terima kasih yang sebesar – besarnya yang amat tulus kepada Bapak Syurkarni Ali

ST, MT, selaku Dosen Pembimbing I, dan kepada Bapak Maidi Saputra ST, MT,

selaku Pembimbing II, yang telah memberikan bimbingan yang sangat berguna

bagi penulis dari sejak awal hingga selesai penulisan Tugas Akhir ini.

Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih sebesar - besarnya dan

penghargaan yang setinggi – tingginya Kepada :

1. Bapak Ir. Rusman AR, MSME, Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Teuku Umar.

2. Bapak Syurkarni Ali, ST, MT, Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas

Teuku Umar.

3. Bapak Pribadyo, ST, MT, Selaku Dosen Penguji I.

4. Bapak Ir. Rusman AR, MSME, Selaku Dosen Penguji II.

5. Dosen – dosen dilingkungan Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar

yang telah banyak mengajarkan ilmu dan pengetahuan kepada penulis.

6. Bapak Kurnia Yulizar, Selaku Kabag Teknik pada PDAM Tirta Meulaboh.

7. Bapak Gempar Renaldy Margolang, Selaku Kabag pada Unit Produksi beserta

staf dan karyawan PDAM Tirta Meulaboh yang telah banyak meluangkan

waktu serta arahannya guna membantu penulis dalam mengumpulkan data -

data yang diperlukan untuk penyelesaian Tugas Akhir Ini.

x

8. Kedua Orang tuaku serta Nenek yang tercinta beserta keluarga besarku dengan

segala kasih sayangnya dan jasa - jasanya yang telah memberikan dukungan

moril maupun materil dan semangat kepada penulis dalam penyelesaian Tugas

Akhir ini.

9. Teman – teman di Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar “Salam

Solidarity M Forever” serta kepada semua pihak yang tidak dapat penulis

sebutkan satu persatu, yang telah membantu selama penulisan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis

dan bagi pembaca sekalian. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat, nikmat,dan

karunia-NYA kepada kita semua, Aamin.....

Wassalamu‘alaikum Wr. Wb.

Meulaboh, 23 Juli 2014

Penulis,

Riki Tandiyus

Nim. 06C10202013

xi

PERENCANAAN ULANG POMPA SENTRIFUGAL BERKAPASITAS

50 LITER/DETIK PEMAKAIAN PADA UNIT PRODUKSI

PDAM TIRTA UNIT MEULABOH

RIKI TANDIYUS

06C10202013

Teknik Konversi Energi

Jurusan Teknik Mesin Universitas Teuku Umar

ABSTRAK

Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan

dinamis, dimana prinsip kerja pompa jenis ini memiliki impeller yang

berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang rendah ketempat

yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang

lebih tinggi. Agar lebih efektif dan efisien pada proses produksi, maka

dirancang mesin - mesin fluida yaitu pompa sentrifugal untuk

menyuplai air bersih bagi konsumen PDAM Tirta unit Meulaboh

dengan kapasitas 50 liter/detik.

Berdasarkan hasil perencanaan jenis pompa yang akan dirancang

ulang adalah pompa sentrifugal satu tingkat, dengan tipe impeler

radial terbuka, head pompa 50 m, daya pompa sebesar 75 Kw.

Perencanaan tersebut dilakukan perhitungan secara keseluruhan,

meliputi perhitungan head pompa, jumlah tingkat, impeller, elemen -

elemen pendukung, efesiensi, dan karakteristik pompa. Pompa

digerakkan oleh motor listrik AC, dengan voltase sebesar 380 Volt,

putaran/ frekuensi motor yaitu + 3000 rpm/50 Hz.

Dengan demikian proses pada unit produksi akan berlangsung secara

kontinyu, dimana air besih yang dihasilkan dapat di alirkan bagi

masyarakat sesuai dengan spesifikasi pompa tersebut.

Kata Kunci : Pompa sentrifugal, Metode perencanaan, Head pompa,

Daya pompa, Daya poros, Efisiensi pompa.

xii

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBARAN TUGAS AKHIR ............................................................... i

LEMBARAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR .................................. ii

LEMBARAN PENGESAHAN FAKULTAS ......................................... iii

LEMBARAN PENGESAHAN JURUSAN ............................................. iv

LEMBARAN PERSEMBAHAN ............................................................ v

SURAT PERNYATAAN ......................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................... viii

ABSTRAK ................................................................................................. xi

DAFTAR ISI .............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xvi

DAFTAR TABEL .................................................................................... xviii

DAFTAR NOTASI ................................................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah …………………..……………… 1

1.2 Tujuan Penelitian ................................................................. 3

1.3 Batasan Masalah ………………………………………….. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Jenis – jenis Pompa …………………………………...…... 5

2.2 Karakteristik Pompa ………………………….………..….. 5

2.3 Dasar – dasar Pemilihan Pompa ……………………...…… 7

2.4 Pengertian Pompa Sentrifugal ……………………...……... 7

2.4.1 Cara kerja Pompa Sentrifugal ……………………. 8

2.4.2 Kecepatan Spesifikasi Pompa …………..……..…. 11

2.4.3 Keuntungan dan Kerugian Pompa Sentrifugal ....... 15

xiii

2.5 Klasifikasi Pompa Sentrifugal …………………………...... 16

2.5.1 Menurut Jenis Aliran Dalam Impeller …………..... 16

2.5.2 Menurut Jenis Impeller ............................................ 18

2.5.3 Menurut Bentuk Rumah ……………..…………… 19

2.5.4 Menurut Jumlah Tingkat ………………..………... 21

2.5.5 Menurut Letak Poros …………………..…………. 22

2.6 Komponen Utama Pompa Sentrifugal dan Prinsip Kerjanya 23

2.6.1 Rumah Pompa Sentrifugal ……………………...... 23

2.7 Kapasitas ……………………………………………….…. 26

2.8 Head Pompa ………………………………………….…… 26

2.8.1 Macam – macam Head Loss ……………..……..... 27

2.9 Tekanan …………………………………………….....…... 28

2.10 Daya Pompa ……………………………………...……….. 28

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN

3.1 Tempat dan Waktu ………………………..………………. 30

3.2 Data Awal Pompa …………………………………..…...... 30

3.3 Analisa Data ………………………………………..……... 31

3.3.1 Kapasitas Pompa …………………………..……… 31

3.3.2 Head Pompa …………………………………..…... 31

3.3.3 Daya Pompa ……………………………………..... 31

3.4 Susunan Pompa ………………………………...………..... 32

3.4.1 Susunan Seri ……………………………………..... 32

xiv

3.4.2 Susunan Paralel ………………………………….... 33

3.5 Penggerak Pompa ……………………………….………… 35

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Perencanaan Komponen Pompa ……………………...….... 36

4.1.1 Kapasitas Pompa ………………………...…..……. 36

4.1.2 Daya Pompa ………………………………...…..… 37

4.1.2.1 Daya Air ( Pw ) ………………………….. 38

4.1.2.2 Daya Poros Pompa ( Pp) …………...…..... 38

4.1.2.3 Daya Motor Penggerak Pompa ( Pm ) ....... 39

4.1.3 Perencanaan Poros ……………………..……...….. 40

4.1.3.1 Momen Puntir ………………………….... 42

4.1.3.2 Diameter Poros ……………………….…. 43

4.1.4 Perencanaan Impeller ………………………….….. 45

4.1.4.1 Ukuran – ukuran Impeller Pada Sisi Masuk 46

4.1.4.2 Ukuran – ukuran Impeller Pada Sisi Keluar 52

4.1.4.3 Perencanaan Sudu …………………...…... 59

4.1.5 Perencanaan Rumah Pompa ( Casing) …………… 64

4.1.5.1 Tebal Rumah Pompa ……………..…….... 65

4.1.5.2 Baut Pengikat Rumah Pompa ………….... 66

4.2 Perencanaan Komponen Pendukung ……………..……...... 68

4.2.1 Perencanaan Bantalan …………………………...… 68

4.2.1.1 Perhitungan Beban Ekivalen ….................. 69

xv

4.2.2 Perencanaan Pasak ………………………………... 70

4.2.2.1 Dimensi – dimensi Pasak ……………....... 71

4.2.2.2 Penyekat Poros ( Shaft seal ) ……….…… 73

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ……………………………………..……...…. 74

5.1.1 Spesifikasi Hasil Perencanaan ………………..…... 74

5.2 Saran …………………………………………………….... 76

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN – LAMPIRAN

xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Instalansi pompa pada PDAM TIRTA………………….…. 4

Gambar 2.2 Pompa sentrifugal………………………………….………. 8

Gambar 2.3 Lintasan aliran cairan didalam pompa sentrifugal…….…... 9

Gambar 2.4 Segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar pompa.. 10

Gambar 2.5 Ns dan bentuk impeller……………………………………. 12

Gambar 2.6 Bagian pompa sentrifugal beserta penggeraknya…………. 13

Gambar 2.7 Pompa sentrifugal aliran radial……………………………. 17

Gambar 2.8 Pompa sentrifugal aliran campur………………………….. 17

Gambar 2.9 Pompa aliran aksial………………………………………... 18

Gambar 2.10 Impeller tertutup……………………………………….….. 18

Gambar 2.11 Impeller setengah terbuka……………………………….… 19

Gambar 2.12 Impeller terbuka………………………………………….... 19

Gambar 2.13 Pompa volut…………………………………………….…. 20

Gambar 2.14 Pompa diffuser………………………………………….…. 20

Gambar 2.15 Pompa satu tingkat…………………………………….…... 21

xvii

Gambar 2.16 Pompa banyak tingkat (mustistage)………………………... 22

Gambar 2.17 Pompa poros vertical………………………………….…… 22

Gambar 2.18 Pompa poros horizontal……………………………….…… 23

Gambar 2.19 Komponen pada rumah pompa sentrifugal………………... 24

Gambar 3.1 Pompa susunan seri………………………………………… 33

Gambar 3.2 Pompa susunan parallel……………………………………. 34

Gambar 4.1 Dimensi impeller pompa………………………………...… 46

Gambar 4.2 Segitiga kecepatan………………………………………..... 51

Gambar 4.3 Segitiga kecepatan……………………………………..….. 59

Gambar 4.4 Kurva kapasitas, tinggi tekan semu dan diagram kecepatan

Pada sisi keluar dari berbagai sudut………………….......... 60

Gambar 4.5 Pasak dan dimensinya………………………………...……. 71

xviii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1 Ukuran – ukuran utama impeller pada sisi masuk…….…... 51

Tabel 4.2 Hasil perhitungan yang bervariasi………………….……… 55

Tabel 4.3 Ukuran – ukuran utama impeller pada sisi keluar………… 58

xix

DAFTAR NOTASI

Lambang Nama Satuan

A Luas Penampang Pipa Isap [ m2 ]

B Luas bantalan [ m ]

B Lebar pasak [ m ]

b1 Lebar sisi masuk impeller [ m ]

b2 Lebar sisi keluar impeller [ m ]

Q Kapasitas nominal dinamis spesifik [ N ]

Co Kapasitas nominal statis spesifik [ N ]

Ds Diameter poros pompa [ m ]

Co Kecepatan absolut fluida saat memasuki impeler [ m/det ]

D Diameter luar bantalan [ m ]

D Diameter dalam bantalan [ m ]

Di Diameter dalam pipa [ m ]

Ds Diameter poros pompa [ m ]

Co Kecepatan absolut fluida saat memasuki impeler [ m/det ]

D0 Diameter mata impeler [ m ]

D1 Diameter sisi masuk impeler [ m ]

D2 Diameter sisi keluar impeler [ m ]

Dh Diameter hub impeller [ m ]

xx

g Percepatan gravitasi [ m/det2 ]

Ha Head aktual [ m ]

Hp Head pompa [ m ]

Htr Head teoritis pompa [ m ]

ΔHp Perbedaan tekanan [ m ]

ΔHv Perbedaan head tekanan [ m ]

Ln Panjang sudu [ m ]

M Massa [ Kg ]

Mt Momen torsi [ Nm ]

Nd Daya rencana yang ditransmisikan poros [ Hp ]

Nm Daya motor listrik [ Hp ]

Np Daya poros pompa [ Hp ]

np Putaran poros [ rpm ]

ns Putaran spesifik pompa [ rpm ]

Pi Tekanan dibelakang impeler [ Pa ]

P Tekanan didepan impeler [ Pa ]

Pv Jarak antar sudu [ m ]

Qp Kapasitas pompa [ m3/s ]

Qts Kapasitas teoritis pompa [ m3/s ]

Re Bilangan reynold

Rv Jari - jari volute [ m ]

xxi

R1 Jari - jari lingkaran sudu masuk keluar impeler [ m ]

R2 Jari - jari lingkaran sudu keluar keluar impeler [ m ]

R3 Jari - jari dalam volute [ m ]

u1 Kecepatan tangensial masuk impeler [ m/det ]

u2 Kecepatan tangensial keluar impeler [ m/det ]

vd Kecepatan aliran fluida dalam pipa tekan [ m/det ]

vs Kecepatan aliran fluida dalam Pipa Isap [ m/det]

Vo Kecepatan absolut fluida saat akan memasuki impeler [ m/det ]

vr1 Kecepatan radial pada sisi masuk [ m/det ]

vr2 Kecepatan radial pada sisi keluar [ m/det ]

vu Komponen tangensial kecepatan absolut fluida [ m/det ]

v1 Kecepatan absolut fluida pada sisi masuk impeler [ m/det ]

v2 Kecepatan absolut fluida pada sisi keluar impeler [ m/det ]

V Viskositas kinematik [ m/det ]

w1 Kecepatan relatife pada sisi masuk impeller [ m/det ]

w2 Kecepatan relative pada sisi keluar impeler [ m/det ]

Zi Jumlah sudu Z1 Head hisap pompa [ m ]

Z2 Head statis pompa [ m ]

xxii

Simbol Yunani

α Sudut antara v dan u [ ◦ ]

β Sudut antara w dan u [ ◦ ]

Δβ Perubahan sudut impeler [ ◦ ]

γ Berat jenis material [ N/m3 ]

ρ Rapat massa [ kg/m3 ]

υ Koefisien tinggi tekan

σb Kekuatan tarik bahan [ N/m2 ]

τ Tegangan geser yang timbul [ N/m2 ]

τgi Tegangan geser izin [ N/m2 ]

τρ Tegangan tumbuk yang timbul [ N/m2 ]

ϖ Kecepatan sudut kritis [ rad/s ]

Rk Jari - jari besar sudu [ m ]

ηp Efisiensi pompa [ % ]

ηt Efisiensi transmisi [ % ]

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pompa merupakan pesawat angkut yang bertujuan untuk memindahkan

zat cair melalui saluran tertutup. Pompa menghasilkan suatu tekanan yang sifatnya

hanya mengalir dari suatu tempat ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Atas

dasar kenyataan tersebut maka pompa harus mampu membangkitkan tekanan

fluida sehingga dapat mengalir atau berpindah. Fluida yang dipindahkan adalah

fluida inkompresibel atau fluida yang tidak dapat dimampatkan.

Prinsip kerja pompa adalah menghisap dan melakukan penekanan

terhadap fluida. Pada sisi hisap (suction) elemen pompa akan menurunkan tekanan

dalam ruang pompa sehingga akan terjadi perbedaan tekanan antara ruang pompa

dengan permukaan fluida yang dihisap. Akibatnya fluida akan mengalir ke ruang

pompa. Oleh elemen pompa fluida ini akan didorong atau diberikan tekanan

sehingga fluida akan mengalir ke dalam saluran tekan (discharge) melalui lubang

tekan. Proses kerja ini akan berlangsung terus selama pompa beroperasi.

Pompa yang dipergunakan sebelumnya harus diketahui karakteristik pada

kondisi kerja yang berbeda, dengan demikian dapat ditentukan batas - batas

kondisi kerja dimana pompa tersebut bisa mencapai efisiensi maksimum. Hal ini

perlu dilakukan karena pada kenyataannya sangat sulit untuk memastikan

performansi pompa pada kondisi kerja yang sebenarnya.

2

Mulai dari tujuan penggunaanya, jenis dan sifat fluida yang dipompa,

keadaan lingkungan, head dan kapasitasnya, pemilihan penggeraknya, bahkan

sampai instalasi dan perawatannya. Dalam hal ini pompa sentrifugal adalah suatu

mesin kinetis yang mengubah energi mekanik ke dalam energi hidrolik melalui

aktifitas sentrifugal, yaitu tekanan fluida yang sedang di pompa. selain itu pompa

sentrifugal merupakan salah satu peralatan yang sederhana, tapi sangat diperlukan.

Proses kerja pompa sentrifugal yaitu aliran fluida yang radial akan

menimbulkan efek sentrifugal dari impeler diberikan kepada fluida. Pada jenis

pompa sentrifugal ini dimana, fluida masuk melalui bagian tengah impeler dalam

arah yang pada dasarnya aksial. Fluida keluar melalui celah - celah antara sudut

dan piringan dan meninggalkan bagian luar impeler pada tekanan yang tinggi dan

kecepatan agak tinggi ketika memasuki casing atau volute. Volute akan mengubah

head kinetik yang berupa kecepatan buang tinggi menjadi head tekanan sebelum

fluida meninggalkan pipa keluaran pompa. Jika casing dilengkapi dengan sirip

pemandu (guide vane), pompa tersebut disebut diffuser atau pompa turbin.

Impeler yaitu bagian dari pompa yang berputar yang mengubah tenaga mesin ke

tenaga kinetik. Volute yaitu bagian dari pompa yang diam yang mengubah tenaga

kinetik ke bentuk tekanan.

Industri - industri banyak menggunakan pompa sebagai salah satu

peralatan bantu yang penting untuk proses produksi. Sebagai contoh seperti yang

digunakan oleh PDAM Tirta untuk mensirkulasikan atau menyuplai air bagi

masyarakat untuk keperluan seperti mandi, mencuci, dan juga untuk minum.

3

Untuk memperoleh sumber penyediaan air bersih, penggunaan sumber

daya alam ( SDA ) seperti sungai adalah salah satu alternatif yang sering dipakai.

Hal ini yang mendasari penggunaan air sungai yang tersedia sebagai

pengindustrian air bersih kepada masyarakat setempat. Sehingga untuk

menggunakannya relatif tidak memerlukan proses yang begitu lama, jumlahnya

pun relatif stabil. Namun kendala yang sering timbul adalah ketika musim

kemarau melanda, dimana pasokan daya air menjadi berkurang yang bisa

mengakibatkan persediaan air bersih untuk masyarakat menjadi sedikit.

Mengingat akan pentingnya penggunaan pompa sentrifugal itulah yang

mendasari keinginan penulis untuk mencoba merencanakan ulang pompa

sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik pada PDAM Tirta Unit Meulaboh yang

digunakan untuk penyediaan air bersih.

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah

Merencanakan ulang pompa air sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik untuk

pemakaian pada unit produksi PDAM Tirta Meulaboh.

1.3 Batasan Masalah

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, permasalahan dibatasi pada :

1. Difokuskan pada perencanaan ulang pompa sentrifugal pada komponen

utama pompa.

2. Pemilihan spesifikasi pompa yang sesuai dengan analisis perhitungan.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pompa adalah salah satu jenis mesin fluida yang berfungsi untuk

memberikan energi kepada fluida, dimana fluida adalah zat cair, sehingga zat cair

tersebut dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat yang lain. Perbedaan

tekanan atau energi dapat ditimbulkan dengan alat yang disebut dengan pompa.

Dalam operasinya pompa perlu digerakkan oleh suatu penggerak mula, dalam hal

ini dapat digunakan motor listrik maupun motor torak seperti yang terlihat pada

(Gambar 2.1) dibawah ini. Sebagai contohnya adalah sebagai berikut :

1. Memindahkan air baku dari sungai ke tempat pengolahan

2. Menyalurkan air bersih ke konsumen

3. Memompakan larutan alum ke bak pencampur cepat

4. Dan lain-lain.

Gambar 2.1 Instalasi pompa pada PDAM Tirta.

Sumber : Manga. 1990

Pipa Bagian Hisab

Sumber Air

Motor Listrik Pompa

Pipa Bagian Tekan

Unit Pelayanan Konsumen

5

2.1 Jenis – Jenis Pompa

Berbagai macam jenis pompa dibuat oleh orang menurut tujuan dari

penggunaannya, sesuai dengan cara kerjanya pompa dibedakan dalam kelompok

utama yang terbagi atas :

1. Pompa desak

2. Pompa sentrifugal

3. Pompa ulir

4. Pompa aliran pusar

Pompa yang sering dipakai dalam sistem penyediaan air bersih terdiri

dari dua jenis yaitu sebagai berikut :

1. Pompa desak sering digunakan untuk memompakan zat kimia.

2. Pompa sentrifugal sering digunakan untuk memompakan air baku ke tempat

pengolahan air bersih ke konsumen.

2.2 Karakteristik Pompa

Karakter pompa sering digambarkan dalam bentuk garis lengkung untuk

menyatakan hubungan antara debit dan tinggi tekanan manometris dari suatu

pompa. Pompa yang dipilih harus mempunyai karakteristik, sehingga dapat

memenuhi karakteristik dari sistem distribusi.

Karakteristik sistem sering juga disebut kurva tinggi tekan sistem. Tinggi

tekan sistem adalah fungsi dari debit atau aliran volume air persatuan waktu.

Adapun beberapa hal yang penting pada karakteristik pompa adalah sebagai

berikut :

6

1. Head (H)

Head adalah energi angkat atau dapat digunakan sebagai perbandingan

antara suatu energi pompa per satuan berat fluida. Pengukuran dilakukan dengan

mengukur beda tekanan antara pipa isap dengan pipa tekan, satuannya adalah

meter (m).

2. Kapasitas (Q)

Kapasitas adalah jumlah fluida yang dialirkan persatuan waktu,

satuannya adalah (m³/s).

3. Putaran (n)

Putaran adalah dinyatakan dalam rpm dan diukur dengan tachometer,

satuannya (rpm).

4. Daya (P)

Daya dibedakan atas dua macam, yaitu daya dengan poros yang

diberikan motor listrik dan daya air yang dihasilkan oleh pompa, satuannya adalah

(watt).

5. Momen puntir (T)

Momen puntir diukur dengan memakai motor listrik arus searah,

dilengkapi dengan pengukur momen, satuannya adalah (N/m).

6. Efisiensi (Ef)

Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya air yang dihasilkan

pompa dengan daya poros dari motor listrik, satuannya adalah (%).

7

2.3 Dasar - dasar Pemilihan Pompa

Dasar pertimbangan pemilihan pompa, didasarkan pada sistem

ekonomisnya, yakni keuntungan dan kerugian jika pompa tersebut digunakan dan

dapat memenuhi kebutuhan pemindahan fluida sesuai dengan kondisi yang

direncanakan.

Dalam pemilihan jenis pompa pada perencanaan ini, yang perlu

diperhatikan adalah fungsi terhadap instalasi pemipaan, kapasitas, head,

viskositas, temperatur kerja dan jenis motor penggerak. Kondisi yang diinginkan

dalam perencanaan ini adalah terdiri dari :

1. Kapasitas dan head pompa harus mampu dipenuhi.

2. Fluida yang mengalir harus secara kontinyu.

3. Pompa yang dipasang pada kedudukan yang tetap.

4. Konstruksinya sederhana.

5. Mempunyai efisiensi yang tinggi.

6. Harga awal relatif murah serta perawatannya juga harus mudah.

2.4 Pengertian Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi

mekanik menjadi energi fluida menggunakan gaya sentrifugal (Sularso, 2004),

pompa sentrifugal terdiri dari sebuah impeller yang berputar di dalam sebuah

rumah pompa (Casing). Pada rumah pompa dihubungkan dengan saluran hisap

dan saluran keluar. Sedangkan impeller terdiri dari sebuah cakram yang terdapat

sudu - sudu, arah putaran sudu - sudu itu biasanya diarahkan ke belakang terhadap

arah putaran. Gambar pompa sentrifugal diperlihatkan pada (Gambar 2.2).

8

Gambar 2.2 Pompa sentrifugal.

Sumber : Zulkifli harahap. 1986

Keterangan :

1. Casing

2. Impeller

3. Shaft seal

4. Bearing housing

5. Shaft

6. Lubricating reservoir

7. Eye of impeller

2.4.1 Cara Kerja Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal mempunyai impeller untuk mengangkat zat cair dari

tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan

kepada poros pompa untuk memutarkan impeller di dalam zat cair, maka zat cair

yang ada di dalam impeller, oleh dorongan sudu - sudu ikut berputar. Karena

timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah - tengah impeller ke

luar melalui saluran di antara sudu - sudu.

9

Di sini head tekan zat cair menjadi lebih tinggi, demikian pula head

kecepatannya bertambah besar karena zat cair mengalami percepatan. Jadi

impeller pompa berfungsi memberikan kerja kepada zat cair sehingga energi yang

dikandungnya menjadi bertambah besar. Selisih energi per satuan berat atau head

total zat cair antara saluran hisap dan saluran keluar pompa disebut head total

pompa. Dari uraian di atas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi

mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang

menyebabkan pertambahan head tekanan, head kecepatan, dan head potensial

pada zat cair yang mengalir secara kontinyu (Sularso, 2004).

Gambar 2.3. Lintasan aliran cairan di dalam pompa sentrifugal.

Sumber : Sularso, 2004.

Aliran buang

Aliran masuk

Rumah

pompa

Poros

Putaran impeller

10

Kerja yang dilakukan atau daya yang diperlukan oleh pompa, dapat

diketahui dengan cara menggambarkan segitiga kecepatan pada sisi masuk dan

pada sisi keluar sudu pompa. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 2.4. Segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar pompa.

Sumber : Manahan.1988

Keterangan :

V = Kecepatan absolut/mutlak air masuk sudu

D = Diameter sudu pada sisi masuk

V = Kecepatan tangensial sudu pada sisi masuk

Vr = Kecepatan relatif air terhadap roda sudu pada sisi masuk

Vf = Kecepatan aliran pada sisi masuk

N = Kecepatan sudu dalam rpm

Θ = Sudut sudu pada sisi masuk

Β = Sudut pada saat air meninggalkan sudu

Ø = Sudut sudu pada sisi keluar

V1, D1, v1, Vr1, Vf1 = Besaran yang berlaku pada sisi keluar

11

2.4.2 Kecepatan Spesifik Pompa

Kecepatan spesifik dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Dimana harga n, Q dan H adalah harga pada titik efisiensi maksimum

pompa. Harga ns dpaat dipakai sebagai parameter untuk menyatakan jenis pompa.

Jika ns sudah ditentukan maka bentuk impeller pompa tersebut sudah tertentu

pula. Gambar berikut menunjukkan harga ns dalam hubungan dengan bentuk

impeller.

Kecepatan spesifik yang didefinisikan dalam persamaan tersebut diatas

adalah sama untuk pompa – pompa yang sebangun (atau sama bentuk impeller

nya), meskipun ukuran dan putarannya berbeda. Dengan lain perkataan, harga n

dapat dipakai sebagai parameter untuk menyatakan jenis pompa. Jadi jika n suatu

pompa sudah ditentukan maka bentuk impeller pompa tersebut sudah tertentu

pula.

Dalam menghitung ns untuk pompa sentrifugal jenis isapan ganda

(double suction) harus dipakai harga Q/2 sebagai ganti Q. Karena kapasitas aliran

yang melalui sebelah impeller adalah setengah dari kapasitas aliran seluruhnya.

Adapun untuk pompa bertingkat banyak, head H yang dipakai dalam perhitungan

ns adalah head per tingkat dari pompa tersebut. Perlu diperhatikan bahwa ns

adalah bukan bilangan tak berdimensi. Jadi untuk bentuk impeller yang sama,

besarnya angka ns dapat berbeda tergantung pada satuan yang dipakai untuk

menyatakan n, Q, dan H.

12

Gambar 2.5. ns dan bentuk impeller.

Sumber : Sularso, 2004

Pada prinsipnya pompa sentrifugal mempunyai dua komponen utama

yaitu terdiri atas :

1. Elemen berputar yang terdiri atas impeller dan poros

2. Elemen stasioner (diam) yaitu rumah pompa (casing) yang mengalirkan fluida

menuju ke impeller dengan tekanan dan kecepatan tinggi.

Pada sistem pompa untuk mendistribusikan suatu fluida harus dilengkapi

dengan motor sebagai penggeraknya. Poros motor yang berputar akan

dihubungkan dengan poros pompa menggunakan coupling. Sehingga secara

keseluruhan bagian – bagian sistem kerja pompa terdiri dari tiga bagian yaitu :

impeller side, coupling side, dan driver side.

1. Impeller side

Pada bagian impeller side terdiri dari beberapa komponen, yaitu :

Impeller - Volute casing - Diffuser - Stuffing box - Shaft sleeve - Bearing

housing - Coupling side.

13

2. Coupling side

Coupling side berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari shaft

motor menuju shaft pompa. Pada bagian coupling side terdiri dari dua

komponen, antara lain : Coupling - Shaft - Rubber coupling - Coupling housing.

3. Driver side

Driver side berfungsi sebagai sumber penggerak pada poros pompa yang

nantinya akan memutar impeller. Driver side terdiri dari tiga komponen penting,

antara lain : Frame - Stator – Rotor.

Adapun gambar bagian dari pompa sentrifugal beserta penggeraknya

dapat dilihat seperti yang tertera pada sumber berikut :

Gambar 2.6 Bagian Pompa Sentrifugal beserta Penggeraknya.

Sumber : Sularso. 2004

14

Pada umumnya unit penggerak pompa terdiri dari tiga jenis yaitu :

1. Pengerak motor listrik

Sistem penggerak motor listrik lebih sesuai dimana konstruksinya kecil

dan sederhana, sehingga dapat digabungkan menjadi satu unit kesatuan dalam

rumah pompa.

2. Pengerak motor bakar, dan turbin

Penggerak tipe motor bakar dan turbin sangat tidak ekonomis untuk

perencanaan pompa karena konstruksinya berat, besar dan memerlukan sistem

penunjang misalnya sistem pelumasan, pendinginan dan pembuangan gas hasil

pembakaran.

Pompa digerakkan oleh motor listrik melalui kopling langsung sabuk v.

Daya dari motor diberikan pada poros pompa untuk memutar impeler yang

dipasangkan pada poros tersebut. Karena pompa digerakkan oleh motor listrik

(motor penggerak), jadi daya guna kerja pompa adalah perbandingan antara gaya

mekanis yang diberikan motor kepada pompa. Untuk mencari daya guna kerja

pompa ada beberapa tahap menggunakan rumus yaitu sebagai berikut :

1. Daya yang diberikan motor pada pompa

P = V . I . cos ø

Dimana :

P = Daya yang diberikan motor pada pompa

V = Tegangan

I = Arus

15

2. Daya guna motor penggerak ( DGMP )

DGMP = Daya keluar x 100 %

Daya masuk

3. Putaran motor penggerak

Ns = 120 x f

P

% Slip = Nteoritis - nactual x 100 %

Nteoritis

Dimana :

Ns = Putaran

f = Frekuwensi

p = Jumlah Kutub

4. Daya yang diterima oleh pompa

Pp = √3 . V . I . cos ø . DGMP

Dimana :

Pp = Daya yang diberikan motor pada pompa

V = Tegangan

I = Arus

DGMP = Daya guna motor pompa

5. Daya guna kerja / performance kerja pompa (DGKP)

DGKP = Daya yang diterima oleh pompa x 100 %

Daya masuk

2.4.3 Keuntungan dan Kerugian Pompa Sentrifugal

1. Keuntungan

Adapun dampak keuntungan pada pemakaian pompa sentrifugal

ketimbang pemakaian pada pompa yang lain terdiri atas :

16

Merupakan jenis yang paling umum/ banyak digunakan

Konstruksinya sederhana

Operasinya andal

Harganya murah

Kapasitasnya besar

Efisiensinya bagus

Dapat digunakan untuk suhu tinggi

2. Kerugian

Adapun dampak kerugian yang dialami pada pemakaian pompa

sentrifugal ketimbang pemakaian pada pompa yang lain terdiri atas :

Cocok untuk cairan yang viskositasnya rendah

Tidak self priming, walaupun dengan desain khusus dapat dibuat menjadi

self priming.

Tidak cocok untuk kapasitas yang kecil.

2.5 Klasifikasi Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan menurut beberapa cara yaitu

sebagai berikut :

2.5.1 Menurut Jenis Aliran Dalam Impeller

1. Pompa aliran radial

Pompa ini mempunyai konstruksi sedemikian rupa sehingga aliran zat

cair yang keluar dari impeler akan tegak lurus poros pompa (arah radial), seperti

yang terlihat pada sumber gambar berikut.

17

Gambar 2.7 Pompa sentrifugal aliran radial.

Sumber : Zulkifli harahap. 1986

2. Pompa aliran campur

Aliran zat cair didalam pompa waktu meninggalkan impeler akan

bergerak sepanjang permukaan kerucut (miring), sehingga komponen

kecepatannya berarah radial dan aksial. Seperti yang terlihat pada (gambar 2.8)

berikut :

Gambar 2.8. Pompa sentrifugal aliran campur.

Sumber : Zulkifli harahap. 1986

3. Pompa aliran aksial

Aliran zat cair yang meninggalkan impeler akan bergerak sepanjang

permukaan silinder (arah aksial), seperti yang diterlihat pada (gambar 2.9) di

halaman berikutnya :

18

Gambar 2.9. Pompa aliran aksial.

Sumber : Zulkifli harahap. 1986

2.5.2 Menurut Jenis Impeler

1. Impeler tertutup

Sudu‐sudu ditutup oleh dua buah dinding yang merupakan satu kesatuan,

digunakan untuk pemompaan zat cair yang bersih atau sedikit mengandung

kotoran. Seperti yang terlihat pada sumber berikut :

Gambar 2.10 Impeller tertutup.

Sumber : Hendarji. 1981

2 Impeler setengah terbuka

Impeler jenis ini terbuka disebelah sisi masuk (depan) dan tertutup di

sebelah belakangnya. Sesuai untuk memompa zat cair yang sedikit mengandung

kotoran misalnya air yang mengandung pasir, zat cair yang mengauskan, slurry,

dll. Impeller setengah terbuka ditunjukkan pada (gambar 2.11).

19

Gambar 2.11 Impeller setengah terbuka.

Sumber : Hendarji. 1981

3. Impeller terbuka

Impeller jenis ini tidak ada dindingnya di depan ataupun di belakang,

bagian belakang ada sedikit dinding yang berdiri tegak untuk memperkuat sudu -

sudu. Jenis ini banyak digunakan untuk memompa zat cair yang banyak

mengandung kotoran yang volumenya lebih besar dari butiran pasir, ( gambar

2.12 ) ini.

Gambar 2.12 Impeller terbuka.

Sumber : Hendarji. 1981

2.5.3 Menurut Bentuk Rumah

1. Pompa volut dan Pompa aliran campur jenis volut.

Pada sebuah pompa sentrifugal, zat cair pada impeller secara langsung

dibawa ke rumah volut, bentuk rumah pompanya seperti rumah keong /siput

(volute), sehingga kecepatan aliran keluar bisa dikurangi dan dihasilkan kenaikan

tekanan. Pompa volut diperlihatkan pada sumber (gambar 2.13) sebagai berikut :

20

Gambar 2.13 Pompa volut.

Sumber : sularso. 2004

2. Pompa Diffuser

Pompa sentrifugal ini dilengkapi dengan sudu diffuser di keliling luar

impeller, konstruksi dan bagian-bagian dari pompa ini sama dengan pompa volut.

Fungsi dari diffuser adalah untuk meningkatkan efisiensi pompa dan

konstruksinya lebih kuat, maka konstruksi ini sering dipakai pada pompa besar

dengan head tinggi. Pompa ini juga sering dipakai sebagai pompa bertingkat

banyak karena aliran dari tingkat satu ke tingkat berikutnya dapat dilakukan tanpa

menggunakan rumah volut. Pompa diffuser ditunjukkan seperti pada sumber

berikut.

Gambar 2.14 Pompa diffuser.

Sumber : sularso. 2004

21

2.5.4 Menurut Jumlah Tingkat

1. Pompa satu tingkat

Pompa ini hanya mempunyai satu impeler. Head total yang ditimbulkan

hanya berasal dari satu impeler, jadi relatif rendah. Seperti yang diperlihatkan

pada (gambar 2.15).

2. Pompa bertingkat banyak

Pompa ini menggunakan beberapa impeler yang dipasang secara berderet

(seri) pada satu poros. Zat cair yang keluar dari impeler pertama dimasukkan ke

impeler berikutnya dan seterusnya hingga impeler terakhir.

Head total pompa ini merupakan jumlahan dari head yang ditimbulkan

oleh masing‐masing impeler sehingga relatif tinggi. Pemasangan diffuser pada

rumah pompa banyak tingkat lebih menguntungkan dari pada dengan rumah volut,

karena aliran dari satu tingkat ketingkat berikutnya lebih mudah dilakukan. Pompa

bertingkat banyak ditunjukkan seperti pada (gambar 2.16).

Gambar 2.15 Pompa satu tingkat.

Sumber : Manga,1990.

Poros Pompa Bantalan Poros

Bagian Tekan

Rumah Pompa

Bagian Hisap Impeller

22

Gambar 2.16 Pompa banyak tingkat ( multistage).

Sumber : Manga. 1990.

2.5.5 Menurut Letak Poros

1. Pompa Jenis Poros Tegak (Vertical)

Pompa aliran campur dan pompa aliran aksial sering dibuat dengan poros

tegak (vertical). Poros ini dipegang di beberapa tempat sepanjang pipa kolom oleh

bantalan yang terbuat dari karet. pompa ini dapat dilihat pada (gambar2.17).

Gambar 2.8 Poros vertical.

Sumber : Manga. 1990.

Poros Pompa

Impeller

Bagian Hisab Bagian Tekan

Bantalan

Rumah Pompa

Discharge

Casing

Impeller

Suction

23

2. Pompa jenis poros mendatar (Horizontal)

Pompa ini mempunyai poros dengan posisi mendatar, pompa jenis ini

dapat dilihat pada (gambar 2.18), seperti yang tertera dibawah ini.

Gambar 2.18 Poros horizontal.

Sumber : Hendarji. 1981.

2.6 Komponen Utama Pompa Sentrifugal dan Prinsip Kerjanya

Dalam pengoperasian pompa sentrifugal ada beberapa bagian yang perlu

diperhatikan agar pompa dapat bekerja dengan baik dan dapat bertahan lama.

Berbagai macam komponen - komponen utama pompa sentrifugal antara

lain terdiri dari beberapa komponen serta penjelasan dari pada prinsip kinerjanya,

dimana masing – masing komponen beserta fungsi dari setiap komponen tersebut

yang penjelasannya dapat diterangkan pada halaman yang berikutnya.

2.6.1 Rumah Pompa Sentrifugal

Secara umum bagian - bagian utama rumah pompa sentrifugal dapat

dilihat seperti pada gambar berikut :

24

Gambar 2.19. Komponen pada rumah pompa sentrifugal.

Sumber : Sularso. 2004

Keterangan gambar :

A. Stuffing box

Stuffing box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana

poros pompa menembus casing.

B. Packing

Packing digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari

casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.

C. Shaft (poros)

Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama

beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian - bagian berputar lainnya.

D. Shaft sleeve

Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan

keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint,

internal bearing dan interstage atau distance sleever.

E. Vane

Vane impeller berfungsi sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

25

F. Casing

Casing merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai

pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffuser (guide vane), inlet

dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan

mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

G. Eye of impeller

Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.

H. Impeller

Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi

energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan

pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat

perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.

I. Wearing ring

Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang

melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara

memperkecil celah antara casing dengan impeller.

J. Bearing

Bearing (bantalan) berfungsi untuk menahan beban dari poros agar dapat

berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga

memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada

tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.

K. Discharge nozzle

Discharge nozzle adalah saluran cairan keluar dari pompa dan berfungsi

juga untuk meningkatkan energi tekanan keluar pompa.

26

2.7 Kapasitas

Kapasitas adalah banyaknya zat cair yang dialirkan persatuan waktu.

Besarnya kapasitas ini dipengaruhi oleh banyaknya kebutuhan pemakaiannya,

lamanya pompa beroperasi serta jumlah pompa yang digunakan. Berdasarkan

kapasitas ini maka pompa dapat dibagi atas :

1. Pompa berkapasitas rendah,yaitu bila kapasitasnya di bawah 20 m³/jam.

2. Pompa berkapasitas sedang, yaitu bila kapasitasnya 20 - 60 m³/jam.

3. Pompa berkapasitas tinggi, yaitu bila kapasitasnya diatas 60 m³/jam.

Kapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh

pompa setiap satuan waktu. Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu,

seperti pada penjelasan yang terdiri dari ketiga satuan dibawah ini :

1. Barel per day (BPD)

2. Galon per minute (GPM)

3. Cubic meter per hour (m³/hr)

2.8 Head Pompa

Head pompa adalah energi yang diberikan ke dalam fluida dalam bentuk

tinggi tekan (pressure head). Dimana tinggi tekan merupakan ketinggian fluida

harus naik untuk memperoleh jumlah energi yang sama dengan yang dikandung

satuan bobot fluida pada kondisi yang sama untuk mengalirkan sejumlah zat cair

yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi pompa, atau tekanan untuk

mengalirkan sejumlah zat cair, yang umumnya dinyatakan dalam satuan panjang.

27

Menurut persamaan Bernauli, ada tiga macam head (energi) fluida dari

sistem instalasi aliran, yaitu : energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial

Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

p V²

H = + Z +

γ 2.g

Dimana :

H = Head total pompa

P = Head tekanan

γ

Z = Head statis total

V² = Head kecepatan

2.g

2.8.1 Macam – macam Head Loss

Head pompa adalah ketinggian dimana kolom fluida harus naik untuk

memperoleh jumlah yang sama dengan yang dikandung oleh satuan bobot fluida

pada kondisi yang sama. Head ini terbagi dalam tiga bentuk yaitu :

1. Head tekanan

Head tekanan adalah energi yang dikandung fluida akibat perbedaan head

tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi tekan dengan head

tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi isap.

2. Head kecepatan

Head kecepatan atau head kinetik adalah perbedaan antar head kecepatan

zat cair pada saluran tekan dengan head kecepatan zat cair pada saluran isap.

28

3. Head statis total

Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada

sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap.

2.9 Tekanan

Tekanan pada pompa merupakan salah satu faktor yang sangat penting

untuk menentukan jenis dan tipe pompa. Untuk tekanan pompa dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut :

P = γ . H

Berdasarkan tekanan, pompa dapat dibedakan atas tiga jenis tekanan

pompa diantaranya yaitu :

1. Pompa tekanan rendah yaitu dibawah < 5 kg/cm².

2. Pompa tekanan sedang yaitu antara 5-50 kg/cm².

3. Pompa tekanan tinggi yaitu diatas > 50 kg/cm².

2.10 Daya Pompa

Daya pompa ialah daya yang dibutuhkan poros pompa untuk memutar

impeler didalam memindahkan sejumlah fluida denga kondisi yang diinginkan.

Besarnya daya poros yang dibutuhkan dapat dihitung berdasarkan rumus yang

terdapat dibawah ini ( Herman Widodo Sumitro, 1984 ).

29

Daya pompa juga dapat disebut sebagai besarnya energi persatuan waktu

atau kecepatan melakukan kerja. Faktor yang perlu diperhatikan untuk

menghitung daya pompa yaitu : Berat jenis air, kekuatan hisap, kekuatan dorong,

besarnya pipa hisap dan dorong, dan hambatan karena fitting. Adapun rumus

untuk menghitung daya pompa adalah sebagai berikut :

Np = Q . Hp . ρ . g

ηp

Dimana :

Np = Daya pompa ( Watt )

Q = Kapasitas pompa [m3/s]

ρ = Rapat jenis fluida ( kg/m3 )

ηp = Efisiensi pompa

Hp = Head total ( m)

g = Percepatan gravitasi = 9,81 ( m/s2 )

Pada rumus diatas, besarnya H = hs + hp + hf adalah :

Dimana :

hs = Head section (sama dengan ketinggian dari pipa

penghisap).

hp = Head pressure (sama dengan ketinggian dan pipa

pendorong setelah pompa).

hf = Head friction ( sama dengan total hilang tinggi tekan yang

terjadi pada pipa sepanjang hs, hp dan hf )

30

BAB III

METODOLOGI PERANCANGAN

3.1 Tempat dan Waktu

Pelaksanaan penelitian perencanaan ulang pompa sentrifugal

berkapasitas 50 liter/detik ini dilakukan pada tempat pemakaian pada unit

produksi PDAM Tirta Unit Kota Meulaboh yang beralamat di jalan. Terendam,

Gampong Lapang, Meulaboh Aceh - Barat. Adapun waktu penelitian dan data dari

hasil penelitian penulis ambil dari masa periode selama ± 3 bulan mulai dari bulan

Oktober 2013 sampai dengan bulan Januari 2014, penulis mendapatkan hasil data

tentang pompa sentrifugal yang ingin dirancang ulang dari Kabag Teknik PDAM

serta secara langsung mengadakan pengamatan pada PDAM Tirta Meulaboh.

3.2 Data Awal Pompa

Untuk mengetahui suatu perhitungan yang baik bagi pompa, maka harus

diketahui terlebih dahulu perhitungan data awal bagi pompa yang akan digunakan.

Adapun data - data tentang pompa sentrifugal pada unit produksi yang terdapat di

PDAM Tirta adalah sebagai berikut :

Merk = EBARA

Tipe = 200 × 150 FS 4K 5 55

Daya pompa = 75 kw

31

Head pompa = 50 m (0,05 m³)

Kapasitas = 50 L/s ( 0,0138 m³/det)

Speed = 2,975 rpm

3.3 Analisa Data

Analisa data dilakukan dengan cara dilakukannya perhitungan terhadap

komponen pompa yang terdiri atas :

3.3.1 Kapasitas Pompa

Kapasitas pompa adalah jumlah fluida yang dialirkan oleh pompa per

satuan waktu. Kapasitas pompa ini tergantung pada kebutuhan yang harus

dipenuhi sesuai dengan fungsi pompa yang dipakai.

3.3.2 Head Pompa

Head pompa yang harus disediakan untuk menaikkan sejumlah air dari

pompa sentrifugal seperti yang direncanakan adalah sebesar 50 meter atau sama

dengan (0,05 m³). Adapun sejumlah fluida yang akan dialiri dapat ditentukan dari

kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa, sebagaimana penjelasannya

dapat dilihat pada skema data mengenai instalansi pompa pada penjelasan yang

berikutnya.

3.3.3 Daya Pompa

Daya pompa yang dikeluarkan oleh pompa sentrifugal untuk

memindahkan sejumlah fluida dari satu tempat ke tempat yang lain atau dari

tekanan yang rendah menuju ketekanan yang lebih tinggi.

32

Dimana besarnya daya adalah sebesar 75 kw, seperti yang telah

dijelaskan pada perhitungan data awal pompa sentrifugal yang terdapat pada unit

produksi di PDAM Tirta Meulaboh.

3.4 Susunan Pompa

Susunan pompa yang terdapat pada tiap – tiap industri termasuk yang

terdapat pada PDAM, memiliki dua jenis susunan pompa yang digunakan antara

lain yaitu : susunan seri, dan susunan paraler. Pernyataan ini diuraikan akibat dari

salah satu contohnya yaitu : jika kondisi head atau kapasitas yang diperlukan tidak

dapat dicapai dengan satu pompa saja, maka dapat digunakan dua pompa atau

lebih yang disusun secara seri atau parallel.

3.4.1 Susunan Seri

Susunan seri biasanya digunakan pada debit air yang kecil yang tidak

diperlukan pompa cadangan jika daya, tekanan, debit air yang akan dihasilkan

headnya terbilang kecil. Bila head yang diperlukan besar dan tidak dapat dilayani

oleh satu pompa, maka dapat digunakan lebih dari satu pompa yang disusun

secara seri.

Adapun penyusunan pompa secara seri dapat dilihat pada (gambar 3.1)

sebagai berikut :

33

Gambar 3.1 Pompa susunan seri.

Sumber : Raswari. 1986

3.4.2 Susunan Paralel

Susunan paralel adalah susunan pompa yang terdiri dari beberapa buah

pompa yang dihubungkan pada saluran pipa secara bersamaan. Dalam rangkaian

pompa paralel yang terdapat di PDAM Tirta Meulaboh terdapat ada empat (4)

jenis pipa transmisi yang terhubung secara langsung dengan empat pompa

sentrifugal yang terdapat pada unit produksi, dimana pada tiap – tiap pipa

tersebut memiliki jenis/diameter/panjang pipa yang sama pula yaitu sebesar :

PVC/250 mm/0,08meter.

Suatu pompa yang dipasang secara paralel akan menghasilkan debit

keluaran dari pompa dengan besarnya merupakan kelipatan dari setiap pompa

yang terpasang dengan catatan bahwa pompa yang dipasang secara paralel

mempunyai kapasitas debit keluaran yang sama seperti yang diperlihatkan pada

(gambar 3.2). Susunan paralel dapat digunakan bila diperlukan kapasitas yang

besar yang tidak dapat dihandle oleh satu pompa saja, atau bila diperlukan pompa

cadangan yang akan dipergunakan bila pompa utama rusak/diperbaiki.

34

Penyusunan pompa secara paralel dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 3.2 Pompa susunan pararel.

Sumber : Raswari. 1986

Seperti yang telah dijelaskan pada uraian diatas tadi, maka susunan

pompa yang terdapat, yang digunakan pada PDAM Tirta adalah susunan pompa

pada sistem pararel yang terdiri atas :

1. Pompa 1 kapasitas 30 ltr/dtk (dalam kondisi baik)

2. Pompa 2 kapasitas 50 ltr/dtk (dalam kondisi baik)

3. Pompa 3 kapasitas 60 ltr/dtk (dalam kondisi baik)

4. Pompa 4 kapasitas 75 ltr/dtk (dalam kondisi rusak ringan)

Pengoperasian pompa ini diatur secara bergantian, pada waktu star

pertama digunakan dua unit pompa dengan ukuran yang berbeda, sedangkan dua

pompa yang lainnya dijadikan sebagai pompa cadangan. Hal ini dimaksudkan

untuk menjaga ketika salah satu dari pompa yang bekerja mengalami kerusakan

pada saat pompa sedang bekerja.

35

Sistem ini terus dilakukan hingga seterusnya sampai pelayanan air ke

konsumen benar - benar dalam kondisi baik hanya untuk pengisian pipa. Wilayah

pelayanan instalasi ini terutama untuk wilayah Kecamatan Johan Pahlawan,

Khususnya Kota Meulaboh.

3.5 Pengerak Pompa

Dari hasil data pada perencanaan ini, maka dipilihlah pengerak mula

pompa sentrifugal adalah motor listrik yang berfungsi sebagai penggerak pompa

sentrifugal yang banyak tersedia dipasaran dengan data – data sebagai berikut :

tipe pengerak adalah motor listrik induksi AC, daya motor pengerak tersebut yang

dihasilkan adalah sebesar 75 kw, sedangkan voltasenya adalah sebesar 380 volt,

phasenya 3, dan polenya 2 buah, adapun untuk putaran yang dihasilkan oleh motor

tersebut adalah sebesar 2975 rpm atau 3000 rpm.

36

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Perencanaan Komponen Pompa

Untuk mengetahui suatu perencanaan yang baik bagi pompa, maka harus

diketahui kapasitas pompa, daya pompa, perencanaan poros, perencanaan

impeller, serta perencanaan rumah pompa (casing).

4.1.1 Kapasitas Pompa

Berdasarkan debit air yang harus disalurkan yaitu sebesar 50 L/s atau

0,0138 m³ /hari maka jumlah pompa yang digunakan adalah 3 buah pompa utama

dan 1 pompa cadangan (Sularso,2004).

1. Debit efektif dalam jam pengoperasian pompa:

Qe = 0.0138 m³ /hari x 50 L/s

= 690 m /jam

= 0,192 m³/s.

2. Debit efektif tiap pompa yang akan digunakan

Bahwa debit pompa dapat diketahui dengan cara membagi debit yang

dibutuhkan (debit efektif) dengan jumlah pompa yang akan dipakai

(Sularso,2004).

.

37

Qep = Debit efektif

Jumlah pompa

= 0.192

3

= 0,064 m³/s.

3. Debit teoritis pompa

Qth = Qep

ηv Dimana :

Qep = Debit fektif pompa = 0,064 m³/s

ηv = Efisiensi volumetris (0,90-0,98) diambil = 0,96

Maka :

Qth = Qep

ηv

= 0,064

0,96

= 0,066 m³/s.

4.1.2 Daya Pompa

Daya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan

melakukan kerja. Untuk memperoleh analisa daya pompa yang terdapat pada

pompa sentrifugal diperlukan tiga syarat utama dalam menganalisa daya pompa,

yaitu terdiri atas :

38

4.1.2.1 Daya Air (Pw)

Daya air merupakan energi yang secara efektif di terima oleh air dari

pompa persatuan waktu. Sehingga dapat memindahkan fluida dari satu tempat

ketempat yang lain atau dari tekanan rendah ketekanan yang lebih tinggi. Energi

yang paling efektif yang diterima oleh fluida dari pompa persatuan waktu disebut

daya air (hidrolis), dan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai

berikut (Sularso. 2004) :

Pw = ρ . g . Q . H

Dimana :

ρ = Massa jenis air, pada temperatur 40 ºC = 998 kg/m³

g = Percepatan gravitasi = 9,81 m/s²

Qep = Kapasitas efektif pompa = 0,0138 m³/s²

H = Head total pompa = 50 m (0,05 m³) atau (164,03 ft)

Jadi :

Pw = 998 × 9,81 × 0,0138 × 50

= 6755.3622 watt

= 6,755 Kw.

4.1.2.2 Daya Poros Pompa (Pp)

Daya poros yang diperlukan untuk menggerakkan sebuah pompa adalah

sama dengan daya air ditambah kerugian daya di dalam pompa.

39

Pada pompa terdapat berbagai macam kerugian, maka daya yang harus

diberikan oleh motor penggerak (daya poros) dapat ditentukan dengan rumus

sebagai berikut ( Sularso, 2004 ) :

Ps = Pw Ep

Dimana :

Ps = Daya poros pompa (Kw )

Pw = Daya hidrolis (Kw)

Ep = Efisiensi pompa

Maka :

Ps = Pw Ep

= 6,755

0,0012

= 5629,17 Kw

4.1.2.3 Daya Motor Penggerak Pompa (Pm)

Daya motor penggerak pompa harus lebih besar dari daya poros pompa,

hal ini tergantug pada jenis motor dan hubungan poros pompa dengan poros

motor. Maka berdasarkan rumus berikut ini dapat dinyatakan sebagai berikut

(Sularso, 2004) :

Pm = Ps . ( 1 + α )

Et

Dimana :

Pm = Daya nominal motor penggerak (Kw)

Ps = Daya poros pompa (5629,17 Kw)

40

α = Faktor tergantung jenis koreksi motor, motor

induksi = 0,1 – 0,2 (lampiran). Maka diambil 0,2

untuk penggerak motor listrik.

Et = Effisiensi transmisi = 0,95 – 0,97 (lampiran). Maka

dalam perhitungan diambil sebesar = 0,96.

Maka :

Pm = 5629,17 ( 1 + 0,2 )

0,96

= 7036,4625 watt

= 7,036 Kw.

Maka daya dominal motor penggerak diambil 75 kw dengan

memperhatikan faktor - faktor tersebut diatas, jadi dalam perencanaan ini dipilih

penggerak mula pompa adalah motor listrik dengan data - data seperti yang tertera

sebagai berikut :

Tipe = Motor listrik induksi AC

Daya = 75 kw

Voltase = 380 volt

Phase = 3

Pole = 2 buah

Putaran = 2975 rpm atau = 3000 rpm

4.1.3 Perencanaan Poros

Pada pompa sentrifugal, fungsi utama poros adalah untuk meneruskan

daya atau momen puntir yang diberikan oleh penggerak mula pompa dan sebagai

penumpu impeller dan bagian - bagian yang berputar lainnya.

41

Poros mentransmisikan torsi dari driver (motor atau engine) ke driven.

Komponen mesin yang sering digunakan bersamaan dengan poros adalah roda

gigi, puli dan sproket. Transmisi torsi antara poros dilakukan dengan pasangan

roda gigi, sabuk atau rantai. Poros bisa menjadi satu dengan driver, seperti pada

poros motor dan engine crankshaft, Sebagai dudukan poros, digunakan bantalan.

Perbedaan antara poros dan as (axle) adalah poros meneruskan momen

torsi (berputar), sedangkan as tidak. Perencanaan poros ditentukan berdasarkan

hubungan antara putaran dan daya pompa, dimana daya yang akan dipindakan

oleh poros motor listrik adalah sebesar 75 kw dan putaran poros sebesar 2975

rpm. Dalam menentukan perencanaan poros digunakan rumus sebagai berikut

(Sularso, 2004) :

Pd = fc . P kw

Dimana :

Pd = Daya rencana (kw)

fc = Faktor koreksi daya nominal 1,0 – 1,5

diambil sebesar = 1,0

P = Daya motor listrik (75 kw)

Maka :

Pd = 1,0 x 75 kw

Pd = 75 kw.

42

4.1.3.1 Momen Puntir

Pada prinsipnya, pembebanan pada poros ada dua macam, yaitu puntiran

karena beban torsi dan bending karena beban transversal pada roda gigi, pully atau

sproket. Beban yang terjadi juga bisa merupakan kombinasi dari keduanya.

Karakter pembebanan yang terjadi bisa konstan, bervariasi terhadap waktu,

maupun kombinasi dari keduanya. Hasil untuk momen puntir dapat ditentukan

dengan rumus sebagai berikut (Sularso, 2004) :

5

T = 9,75 x 10 Pd

n

Dimana :

T = Momen puntir (kg.mm)

Pd = Daya rencana (kw)

n = Putaran motor listrik (rpm)

Maka :

5

T = 9,75 x 10 75__

2975

T = 245562,18 kg . mm

T = 24554,62 kg . cm

Tegangan geser yang diizinkan Ta (kg/mm²) untuk pemakaian umum

pada poros dapat diperoleh dengan berbagai cara, salah satunya Ta dihitung atas

dasar batas kelelahan puntir adalah 18% dari kekuatan tarik (sesuai standar

ASME) untuk harga 18% ini faktor keamanan diambil sebesar 1/0,18 = 5,6. Harga

5,6 ini diambil untuk bahan SF dan 6,0 untuk bahan S - C dan baja paduan.

43

Faktor ini dinyatakan dengan Sf1, selanjutnya perlu ditinjau apakah

poros tersebut akan diberi alur pasak atau dibuat bertangga, karena pengaruh

konsentrasi tegangan cukup besar. Pengaruh kekasaran permukaan juga harus

diperhatikan. Faktor - faktor ini dinyatakan dengan Sf2 dengan harga sebesar 1,3

sampai 3,0. Dari hal - hal diatas maka tegangan geser yang diizinkan pada poros

(Ta) dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Sularso, 2004) :

Τa = __σb__

Sf1 . Sf2

Dimana :

Ta = Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm²)

σb = Tegangan tarik bahan (kg/mm²)

Sf1 = Faktor keamanan poros, (6,0)

Sf2 = Faktor keamanan poros karena pengaruh tegangan dan

kekasaran permukaan 1,3 – 3.0, maka yang diambil sebesar

= 2,15 (lampiran).

Maka :

Ta = __100__

6 x 2,15

Ta = 7,75 kg/mm²

4.1.3.2 Diameter Poros

Diameter poros dapat dipilih dari tabel (daftar lampiran). Pada tempat

dimana akan dipasang bantalan gelinding, pilihlah suatu diameter yang lebih besar

dari harga yang cocok didalam tabel untuk menyesuaikannya dengan diameter

dalam dari bantalan.

44

Selanjutnya ukuran pasak dan alur pasak dapat ditentukan dari tabel.

Harga faktor konsentrasi tegangan untuk alur pasak α dan untuk poros bertangga

β dapat diperoleh dari diagram Peterson, dimana diameter poros dapat ditentukan

dengan rumus sebagai berikut (Sularso, 2004) :

Dp = 5,1 Kt . Cb . T ⅓ Ta

Dimana :

Dp = Diameter poros (mm)

Ta = Tegangan geser yang diizinkan (7,75 kg/mm²)

Kt = Faktor koreksi untuk momen puntir 1,5 – 3,0

yang diambil = 1,50

Cb = Faktor koreksi untuk pembebanan lentur 1,2 – 2,3

yang diambil = 1,20

T = Momen puntir 245562,18 kg . mm

Maka :

Dp = 5,1 . 1,50 . 1,20 . 245562,18 ⅓

7,75

Dp = 87261,71 mm

Dp = 8,726 cm.

Karena poros akan dibuat alur pasak dan untuk pengikatan poros dengan

impeller, maka diameter poros disesuaikan dengan standar diameter poros sebesar

60 mm. Tegangan yang terjadi dapat ditentukan dengan rumus berikut ini

(Sularso, 2004) :

45

Tt = 5,1 . T

Ds³

Dimana :

Tt = Tegangan geser yang terjadi (kg/mm²)

T = Momen puntir (kg/mm)

Ds = Diameter poros (60 mm)

Maka :

Tt = 5,1 . 245562,18

60³

Tt = 5,79 kg/mm².

Dari hasil perhitungan yang diperoleh maka tegangan geser yang terjadi

pada poros adalah sebesar 5,79 kg/mm², sedangkan tegangan yang diizinkan

adalah sebesar 7,75 kg/mm². Maka dapat disimpulkan bahwa poros tersebut dapat

menahan pembebanan yang terjadi sehingga cukup baik dan sangat aman jika

digunakan.

4.1.4 Perencanaan Impeller

Fungsi dari pada impeller adalah memberikan gaya sentrifugal kepada

fluida sehingga dapat bergerak dari tempat hisap ketempat yang diinginkan.

Dalam pemilihan bahan untuk impeller dapat ditentukan berdasarkan tekanan,

temperature, dan keasaman air yang dipompakan.

Dalam perencanaan impeller ini dipilih bahan Cast steel sebagai bahan

utama pada perencanaan ini. Pada gambar 4.1 dibawah ini menunjukkan kontruksi

dari impeller yang akan digunakan dalam perencanaan pompa sentrifugal

(Chruch, 1986).

46

Gambar 4.1 Gambar dimensi impeller pompa.

Sumber : Chruch, 1986

Keterangan gambar :

Dh = Diameter Hub

Do = Diameter mata (eye)

D1 = Diameter sisi masuk

D2 = Diameter sisi keluar

b1 = Lebar laluan sisi masuk

b2 = Lebar laluan sisi keluar

4.1.4.1 Ukuran – ukuran Impeller Pada Sisi Masuk

1. Diameter hub (Dh)

Diameter hub dapat ditentukan dengan persamaan empiris, yaitu sebagai

berikut (Chruch, 1986) :

Dh = Ds + ( 7,9375 – 12,70 )

Dimana :

Dh = Diameter Hub impeller (mm)

Ds = Diameter poros (mm)

( 7,9375 – 12,70 ) : diambil sebesar 10,32

47

Maka :

Dh = 60 + 10,32

Dh = 70,32 mm

2. Diameter eye impeller (Do)

Diameter eye impeller dapat ditentukan dengan rumus, yaitu sebagai

berikut (Chruch, 1986) :

Do = √ 4 . Qo + Dh²

π . Vo

Dimana :

Do = Diameter mata impeller (mm)

Qo = Kapasitas pompa dengan memperhitungkan kebocoran

sebesar 2 / 10 %, maka diambil 6 % 1,06 x 0,0486 m³/dt :

0,0515 m³/dt.

Vo = Kecepatan aliran masuk, menurut Chruch (ref 3 hal 93)

sebesar 3,048 – 4,572 m/dt, maka diambil : 4,572 m/dt.

Dh = Diameter hub.

Maka :

Do = √ 4 . 0,0515 + 0,07032²

3,14 . 4,572

Do = 0,13890 m

Do = 138,90 mm.

48

3. Diameter sisi masuk ( D1)

Diameter sisi masuk dibuat sama dengan diameter eye (Do), adapun

tujuannya adalah untuk menjaga agar air mengalir tetap rata (smooth), dengan

demikian diameter sisi masuk (D1) : (Do), maka D1 : 138,90 mm (Chruch, 1986).

4. Lebar laluan impeller (b1)

Lebar laluan impeller pada sisi masuk dapat ditentukan dengan rumus

yaitu sebagai berikut (Chruch, 1986) :

b1 = Qo

π . D1 . Vr1 . 1

Dimana :

b1 = Lebar laluan impeller pada sisi masuk (m)

Qo = Kapasitas pompa (m³/dt)

D1 = Diameter sisi masuk (m)

Vr1 = Kecepatan radial pada sisi masuk sudu (m/dt) (1,05 – 1,10)

. Vo , maka diambil sebesar = 1,10 . Vo

= 1,10 . 4,572

= 5,0292 m/dt.

Σ1 = Faktor kontraksi (penyempitan)

0,8 – 0,9, diambil sebesar 0,85

Maka :

b1 = 0,0515__________

3,14 . 0,13890 . 5,0292 . 0,85

b1 = 0,0276 m

b1 = 27,60 mm

49

5. Kecepatan tangesial (U1)

Kecepatan tangesial pada sisi masuk dapat ditentukan dengan memakai

rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) :

U1 = π . D1 . n

60

Dimana :

U1 = Kecepatan tangesial pada sisi masuk (m/dt)

U1 = Diameter inlet vane (m)

n = Putaran pompa (rpm)

Maka :

U1 = 3,14 . 0,13890 . 2950

60

U1 = 21,44 m/dt.

6. Sudut masuk sudu ( β1 )

Dalam perencanaan ini, dimana fluida masuk pada impeller radial yaitu :

α1 = 90˚, besar sudut masuk dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut

(Chruch, 1986) :

Tg β1 = Vr1

U1

Maka :

β1 = arc Tg 5,0292

21,44

β1 = 14˚ . 40` . 4,8`

β1 = Diambil sebesar 15˚

50

7. Sudut absolut fluida masuk ( α1)

Fluida masuk kedalam sudu – sudu dalam arah radial (tegak lurus),

dengan demikian sudut absolut fluida masuk untuk semua tingkat adalah 90˚

(Chruch, 1986).

8. Kecepatan relatif fluida ( V1)

Kecepatan relatif partikel fluida terhadap impeller dapat ditentukan

dengan memakai rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) :

V1 = Vr1_

Sin β1

Dimana :

V1 = Kecepatan relatif fluida (m/dt)

Vr1 = Kecepatan radial air (m/dt)

β1 = Sudut masuk sudu ( ˚ )

maka :

V1 = 5,0292

Sin 15

V1 = 21,538 m/dt.

Hasil dari semua perhitungan dapat ditabelkan yaitu seperti yang terlihat

pada daftar tabel yang tertera di halaman berikutnya.

51

Tabel 4.1 Ukuran – ukuran utama impeller pada sisi masuk

Keterangan Notasi Hasil

Diameter Hub

Dh , mm

70,32

Diameter eye

Do , mm

138,90

Diameter inlet vane

D1 , mm

138,90

Lebar laluan impeller

b1 , mm

27,60

Kecepatan tangesial

U1 , m/dt

21,44

Sudut masuk impeller

β1, ˚

15

Sudut absolute fluida

impeller

α1 , ˚

90

Kecepatan relatif fluida

V1 , m/dt

21,538

Kecepatan fluida masuk

impeller

Vo , m/dt

4,572

Gambar skala 1 : 3

1 cm = 3 m/dt

V1

Vr1

V1

Gambar 4.2 Segitiga kecepatan.

Sumber : Chruch, 1986

β1 α1

52

4.1.4.2 Ukuran – ukuran Impeller Pada Sisi Keluar

1. Diameter luar impeller (D2)

Diameter untuk impeller luar dapat ditentukan dengan memakai rumus

seperti berikut (Chruch, 1986) :

0,5

D2 = 84,6 . Ø . H

n

Dimana :

D2 = Diameter luar impeller (m)

H = Tinggi tekan (mka)

Ø = Koefisien tinggi tekan : 0,90 – 1,20, diambil sebesar 0,90.

n = Putaran pompa (rpm)

Maka :

0,5

D2 = 84,6 . 0,90 . 111,92

2950

D2 = 0,27305 m

D2 = 273,05 mm.

2. Lebar laluan impeller ( b2 )

Pada lebar laluan untuk impeller sisi keluar dapat ditentukan dengan

rumus sebagai berikut (Chruch, 1986) :

b2 = Qo

π . D2. Vr2 . Ʃ²

53

Dimana :

b2 = Lebar laluan impeller pada sisi keluar (m)

Qo = Kapasitas pompa dengan memperhitungkan kebocoran

(m/dt)

D2 = Diameter luar impeller (m)

Vr2 = Kecepatan radial pada sisi keluar (m/dt), dibuat sama

atau sedikit dibawah sampai 15% kecepatan radial pada sisi

Masuk, hal ini untuk menghindarkan perubahan kecepatan

yang tiba – tiba. Diambil sebesar 15% (Chruch, 1986)

maka :

Vr2 = 0,85 . 5,0292

Vr2 = 4,275 m/dt.

Ʃ2 = Faktor kontraksi (penyempitan) adalah sebesar : 0,90 – 0,95

, diambil yaitu : 0,95.

Maka :

b2 = 0.0515_________

3,14 . 0,27305 . 4,275 . 0,95

b2 = 0,014790 m

b2 = 14,790 mm = 14,8 mm.

3. Kecepatan tangesial (U2)

Untuk kecepatan tangesial dapat ditentukan dengan rumus sebagai

berikut (Chruch, 1986) :

U2 = π . D2. n 60

54

Dimana :

U2 = Kecepatan tangesial pada sisi keluar (m/dt)

U2 = Diameter impeller (m)

n = Putaran pompa (rpm)

Maka :

U2 = 3,14 . 0,27305 . 2950

60

U2 = 42,154 m/dt.

4. Komponen tangesial teoritis (Vu2)

Komponen kecepatan tangesial dapat ditentukan dengan rumus yaitu

(Chruch, 1986) :

Vu2 = U2 - Vr2

Tg β2

Dimana :

Vu2 = Komponen kecepatan tangesial teoritis (m/dt)

U2 = Kecepatan tangesial pada sisi keluar (m/dt)

Vr2 = Kecepatan radial pada sisi keluar (m/dt)

β2 = Sudut sudu pada sisi keluar, untuk mendapatkan laluan

yang mulus maka sudut keluar sudu dibuat lebih besar dari

sudut masuk sudu (β1) dengan besar antara 15˚ - 40˚

,menurut (Chruch, 1986).

Berikut ini adalah hasil perhitungan pada setiap β2 yang bervariasi antara

15˚ sampai dengan 40˚.

55

Tabel 4.2 Hasil perhitungan yang bervariasi.

B2˚ Vu² (m/dt) Hth (mka)

15 24,342 78,45

20 28,997 93,45

25 31,833 102,59

30 33,764 108,81

35 35,178 113,37

40 36,270 116,890

5. Sudut fluida teoritis (α2)

Sudut fluida yang meninggalkan impeller dapat ditentukan dengan rumus

sebagai berikut :

α2 = arc tg Vr2

Vu2

Dimana :

α2 = Sudut fluida teoitis (˚)

Vr2 = Kecepatan radial (m/dt)

Vu2 = Kecepatan tangensial teoritis (m/dt)

Maka :

α2 = arc tg . 4,275

35,178

α2 = 7˚41`

6. Kecepatan relatif fluida (V2)

Kecepatan relatif dapat ditentukan dengan rumus yaitu :

V2 = Vr2___

Sin β2

56

Dimana :

V2 = Kecepatan relatif fluida (m/dt)

Vr2 = Kecepatan radial (m/dt)

β2 = Sudut sudu pada sisi keluar (˚)

maka :

V2 = 4,275

Sin 35˚

V2 = 8,182 m/dt.

7. Kecepatan absolut teoritis (m/dt)

Kecepatan absolut teoritis dapat ditentukan dengan rumus yaitu :

V2 = √ Vr2² + Vu2

Dimana :

V2 = Kecepatan absolut teoritis (m/dt)

Vr2 = Kecepatan radial (m/dt)

Vu2 = Kecepatan tangesial teoritis (m/dt)

Maka :

V2 = √ 4,275² + 35,178²

= 35,44 m/dt.

8. Komponen kecepatan tangesial aktual (Vu2)

Komponen kecepatan tangesial aktual dapat ditentukan dengan rumus

sebagai berikut (Chruch, 1986) :

Vu2` = Vu2 . k

57

Dimana :

Vu2 = 0,75 . 35,178

Vu2 = 26,38 m/dt.

9. Sudut fluida aktual (α2`)

Sudut fluida aktual dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut ini :

` α2` = arc . tg . Vr2

Vu2`

Dimana :

α2` = Sudut fluida aktual (˚)

Vr2 = Kecepatan radial (m/dt)

Vu2` = Komponen kecepatan tangesial aktual (m/dt)

Maka :

α2` = arc . tg . 4,275

26,38

α2 = 10˚ 13` 40,08``

10. Kecepatan absolut aktual ( V2`)

Kecepatan absolut aktual dapat ditentukan dengan menggunakan rumus :

V2` = √ Vr2 + Vu2`

Dimana :

V2` = Kecepatan absolut actual (m/dt)

Vr2 = Kecepatan radial (m/dt)

Vu2` = Komponen kecepatan tangesial absolut (m/dt)

Maka :

V2` = √ 4,275² + 26,38²

V2` = 26,72 (m/dt).

58

11. Segitiga kecepatan

Berdasarkan hasil perhitungan yang telah diuraikan diatas, maka didapat

segitiga kecepatan pada sisi keluar impeller seperti yang ditunjukkan pada

(gambar 4.3). Dari hasil perhitungan yang telah diperoleh, maka ukuran utama

impeller pada sisi keluar dapat dilihat pada daftar tabel berikut ini :

Tabel 4.3 Ukuran – ukuran utama impeller pada sisi keluar.

Keterangan Notasi Hasil

Diameter luar impeller D2 , mm 273,05

Lebar laluan impeller b2 , mm 14,79

Kecepatan tangesial U2 , m/dt 42,154

Kecepatan tangesial teoritis Vu2 , m/dt 35,178

Sudut fluida teoritis α2, ˚ 7˚ ,41’

Kecepatan relatif fluida V2 , m/dt 8,182

Kecepatan absolut teoritis V2 , m/dt 35,44

Kecepatan tangesial actual Vu2’ ,m/dt 26,38

Sudut fluida aktual α2 , ˚ 10˚ 13’ 40,08’’

Kecepatan absolute actual V2’ ,m/dt 26,72

59

Skala 1 : 5

1 cm = 5 m/dt

V2

β2 V2

Vu2’

Vu2

V2

Gambar 4.3 Segitiga kecepatan.

Sumber : Chruch, 1986

4.1.4.3 Perencanaan Sudu

Pemilihan sudu adalah merupakan hal yang sangat penting, karena

bentuk dari sudu tersebut akan mempengaruhi terhadap tiggi tekanan pada suatu

pompa. Faktor utama yang mempengaruhi karakteristik dari suatu faktor pompa

adalah sudut sudu impeller pada sisi keluar dan besarnya kecepatan radial.

Adapun bentuk dari pada sudu – sudu pada pompa sentrifugal terbagi

atas tiga bagian yaitu terdiri atas :

1. Sudu – sudu yang membengkok kebelakang ( β < 90˚ )

2. Sudu – sudu radial ( β < 90˚ )

3. Sudu – sudu yang membengkok kedepan ( β < 90˚ )

60

β2 90˚

β2 90˚

β2 90˚

Q

Gambar 4.4 Kurva kapasitas, tinggi tekan semu dan diagram kecepatan

sisi keluar dari berbagai sudut.

Sumber : M. White, 1988

Pada perencanaan ini dipilih sudu – sudu yang membengkok kebelakang

β2 90˚, dimana perubahan kecepatannya halus dan alirannya didalam impeller

lebih merata sehingga dapat mengurangi losses hydraulic, dengan demikian

pemilihan sudu ini agak lebih baik.

Perhitungan sudu

1. Jumlah sudu ( Z )

Dimana jumlah sudu dapat ditentukan dengan menggunakan rumus

sebagai berikut (Chruch, 1986) :

Z = 6,5 D2 + D1 sin β1 + β2

D2 - D1 2

61

Dimana :

Z = Jumlah sudu ( )

D1 = Diameter inlet vane (mm)

S2 = Diameter luar impeller (mm)

β1 = Sudut sudu pada sisi masuk ( ˚ )

β2 = Sudut sudu pada sisi keluar ( ˚ )

Maka :

Z = 6,5 272 + 138 sin 15˚ + 35˚

272 - 138 2

Z = 7,61

Didapat jumlah dari pada sudu yang biasa digunakan adalah antara 5

sampai 12, dengan demikian jumlah sudu dalam perencanaan ini untuk setiap

tingkat adalah sebesar ( z : 8 ), menurut (Chruch, 1986).

2. Jarak bagi antara sudu ( t )

Jarak bagi keliling (circumferensial pitch) dari sudu merupakan jarak

bagi antara sudu yang satu terhadap sudu yang lain, baik disisi hisap dan sisi

tekan.

1. Sisi isap

Jarak bagi keliling dari sudu untuk sisi isap dapat ditentukan

dengan rumus, yaitu :

t1 = п . D1

z

Dimana :

t1 = Jarak bagi keliling dari sudu untuk sisi hisap (mm).

D1 = Diameter inlet vane (mm).

Z = Jumlah sudu

62

Maka :

t1 = 3,14 . 138

8

t1 = 54,17 mm.

2. Sisi tekan

Jarak bagi keliling dari sudu untuk sudu sisi tekan dapat ditentukan

dengan rumus, yaitu :

t2 = п . D2

z

Dimana :

t2 = Jarak bagi keliling dari sudu sisi tekan (mm).

D2 = Diameter luar impeller (mm).

Z = Jumlah sudu.

3. Tebal sudu (S)

1. Tebal sudu pada sisi masuk (S1)

Tebal sudu pada sisi masuk, dapat ditentukan dengan rumus

yaitu sebagai berikut (Khetagurov, 1980) :

S1 = σ1 . sin (180˚ - 15˚)

Dimana :

S1 = Tebal sudu pada sisi masuk (mm)

B1 = Sudut masuk sudu (˚)

σ1 = Dimensi sudu disepanjang busur keliling inlet untuk

ketebalan sudu S1 (mm)

σ1 = t1 - t1

f1

63

Dimana :

t1 = Jarak bagi (pitch) keliling sudu untuk sisi hisap (mm)

f1 = Faktor penyempitan inlet (inlet crowding faktor),

dapat diambil sebesar 1,15 (Khetagurov, 1980).

Maka :

S1 = 54,17 - 54,17 sin (180˚ - 15˚)

1,15

S1 = 2,96 mm.

2. Tebal sudu pada sisi tekan (S2)

Tebal sudu pada sisi tekan dapat ditentukan dengan menggunakan

rumus menurut yaitu sebagai berikut (Khetagurov, 1980) :

S1 = σ2 . sin ( 180˚ - β2 )

Dimana :

S2 = Tebal sudu pada sisi tekan (mm)

β2 = Sudut keluar sudu (˚)

σ2 = Dimensi sudu sepanjang busur keliling outlet untuk

ketebalan S2 (mm)

σ1 = t2 - t2

f2

Dimana :

t2 = Jarak bagi (pitch) keliling sudu untuk sisi tekan (mm)

f2 = Faktor penyempitan outlet (outlet crowding faktor ),

dapat diambil sebesar 1,06 (Khetagurov, 1980).

64

Maka :

σ2 = 106,76 - 106,76

1,06

σ2 = 6,0 mm.

Apabila sudu impeller yang diikat oleh sarungnya (shouds) yang

membentuk laluan pada impeller, tebalnya berkisar antara 3 sampai dengan 6 mm.

Maka sudu yang tipis dan tebal yang konstan akan memberikan effisiensi yang

tinggi, dimana dalam penulisan Tugas Akhir ini direncanakan ketebalan sudu

adalah sebesar 5 mm (Khetagurov, 1980).

4.1.5 Perencanaan Rumah Pompa ( casing)

Rumah (casing) pada pompa berfungsi untuk menghantarkan fluida ke

impeller dan mengkonversikan energi kinetik dari fluida yang mengalir dari

tempat penekanan impeller menjadi energi tekan. Pada umumnya rumah pompa

dibagi dalam dua tipe seperti yang telah diuraikan pada bab tiga, yaitu diffuser

casing dan volute casing. Dalam pemilihan bentuk dari casing yang sesuai untuk

dapat digunakan, dimana kapasitas dan head suatu pompa sangatlah menentukan.

Dalam perencanaan ini, hasil dari kapasitas adalah sebesar 50 L/s atau

(0,0138 m³/dt) dan headnya adalah sebesar 50 m atau (0,05 m³). Maka tipe rumah

pompa yang paling sesuai untuk digunakan dalam perencanaan ini adalah tipe

diffuser casing. Pada (lampiran) didapat bahan casing yang sesuai untuk

digunakan dalam perencanaan ini adalah cast iron (Sularso, 2004).

65

4.1.5.1 Tebal Rumah Pompa

1. Tekanan dalam rumah pompa

Tekanan dalam rumah pompa dapat ditentukan dengan memakai rumus

sebagai berikut ini :

P = γ . H

Dimana :

P = Tekanan dalam rumah pompa (kg/m)

H = Head total pompa ( 0,05m³)

γ = Berat jenis fluida (kg/m³) : 992 kg/m³ (lampiran kekentalan

air) pada (temperature air 40˚c).

Maka :

P = 992 x 0,05

P = 49,6 kg/m² atau = 4,96 kg/cm².

2. Tegangan izin

Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, dimana bahan casing yang

direncanakan adalah besi tuang kelabu (gray cast iron), yang mana tegangan yang

diizinkan untuk perencanaan rumah pompa yang terbuat dari besi tuang adalah

sebasar 250 kg/cm² (Bianchi, 1981).

1. Tebal casing

Ketebalan dinding rumah pompa dapat ditentukan dengan memakai

rumus persamaan sebagai berikut (Bianchi, 1981) :

S = P . D + 0,5

2 σ

66

Dimana :

P = Tekanan dalam pompa (kg/cm²)

σ = Tegangan tarik yang diizikan (kg/cm²)

D = Diameter casing (cm)

Maka :

S = 4,96 . 39,05 + 0,5

2,250

S = 86,5835 m atau S = 8,6 cm.

4.1.5.2 Baut Pengikat Rumah Pompa

Bahan pembuatan untuk baut pengikat rumah pompa didalam

perencanaan ini direncanakan adalah dari baja carbon dengan spesifikasi sebagai

berikut ini (Bianchi, 1981) :

Lambang = JIS B 1051

Kekuatan ( σ t ) = 80 kg/mm² = 8000 kg/cm².

Kekuatan tarik yang diizinkan adalah dengan menggunakan rumus, yaitu :

σ t = σ t

v

Dimana :

σ t = Kekuatan tarik yang diizinkan (kg/ cm²)

σ t = Kekuatan tarik bahan yang dipilih (kg/ cm²)

v = Faktor keamanan 4 untuk beban statis.

Maka :

σ t = 8000

4

σ t = 2000 kg/ cm².

67

Adapun besar gaya tekan dalam rumah pompa dinyatakan dalam

persamaan yaitu, sebagai berikut ini :

F = P x A

Dimana :

F = Besar gaya tekan dalam rumah pompa (kg)

P = Tekanan dalam rumah pompa (kg/ cm²)

A = Luas dalam (cm²)

A = π . D²

4

Dimana :

D = Diameter luar pompa

Maka :

F = 4,96 x 3,14 x 39,05²

4

F = 5937,36 kg.

Adapun gaya tarik baut dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut ini :

F1 = F

N

Dimana :

F1 = Gaya tarik baut

F = Gaya tekan dalam rumah pompa (kg/ cm²)

N = Jumlah baut

N = 8 (yang akan direncanakan)

Maka :

F = 5937,36

8

F1 = 742,17 kg.

68

Rumus yang dipakai untuk baut pengikat rumah pompa (dp) adalah :

σ t ≥ = ____F1____

π . (dp)²

4

Dimana :

σ t = Tegangan tarik yang diizinkan (kg/ cm²)

F1 = Gaya tarik baut (kg)

dp = Diameter baut pengikat (cm)

Maka :

dp ≥ = ____F1____ 0,5

π . σ t

4

dp ≥ = ___742,17___ 0,5

3,14 . 2000

4

dp ≥ = 2,36 cm

Maka dapatlah hasil dari diameter baut yang diambil sebesar 2,4 cm.

4.2 Perencanaan Komponen Pendukung

4.2.1 Perencanaan Bantalan

Bantalan (bearing) merupakan suatu elemen mesin yang berfungsi untuk

mendukung atau menumpu elemen mesin yang bergerak atau berputar, dengan

adanya bantalan ini maka putaran poros dapat berlangsung dengan baik dan aman.

Apabila pada mesin, dimana bantalan tidak berfungsi dengan baik maka

prestasi mesin tersebut secara keseluruhannya akan menurun atau tidak dapat

bekerja sebagai mana semestinya dan dapat mengakibatkan kerusakan yang lain.

Bantalan dapat dibedakan menurut beban yang didukungnya terhadap poros, yaitu

sebagai berikut :

69

1. Bantalan aksial

Dimana arah beban yang ditumpu oleh bantalan adalah sejajar

dengan sumbu poros.

2. Bantalan radial

Arah beban yang ditumpu oleh bantalan tersebut adalah tegak lurus

dengan sumbu poros.

3. Bantalan aksial radial

Pada bantalan ini arah beban yang akan ditumpu oleh bantalan

adalah kombinasi dari kedua beban yang sejajar dan tegak lurus

dengan sumbu poros.

Menurut gerakan yang terjadi pada bantalan terhadap poros, maka

bantalan dapat dibedakan atas dua tipe, yaitu : bantalan luncur dan bantalan

antifriksi. Jadi definisi dari bantalan adalah berfungsi untuk mendukung bagian

yang berputar dan membatasi geraknya.

4.2.1.1 Perhitungan Beban Ekivalen

Beban ekivalen dinamis adalah suatu beban yang besarnya sedemikian

rupa sehingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh

beban dan kondisi putaran sebenarnya. Pada perencanaan bantalan ini perhitungan

beban ekivalen terdiri atas dua, dimana penjelasannya adalah sebagai berikut :

1. Untuk bantalan radial

Pada bantalan radial ini, persamaan yang digunakan untuk bantalan radial

ini, yaitu sebagai berikut (Bianchi, 1981) :

Pr = X . V . Fr + YFa

70

2. Untuk bantalan aksial

Sedangkan pada bantalan aksial ini, rumus yang digunakan untuk

bantalan ini adalah, sebagai berikut (Bianchi, 1981) :

Pa = XFr + YFa

4.2.2 Perencanaan Pasak

Pasak adalah merupakan suatu elemen mesin yang berfungsi untuk

menetapkan bagian – bagian mesin terutama bagian mesin yang berputar. Pada

pompa sentrifugal pasak berfungsi untuk menetapkan atau mengikat impeller pada

poros pompa. Dengan demikian pasak tersebut memiliki fungsi untuk meneruskan

daya dan putaran dari poros ke impeller.

Dalam perencanaan ini, bentuk dari pasak yang akan digunakan adalah

pasak dengan bentuk penampang segi empat. Adapun tujuan dari dibuatnya pasak

segi empat adalah untuk memudahkan pada saat pemasangan dan pencabutan

yang sering dilakukan pasa saat perbaikan (over houl) pompa.

Pasak dengan penampang segi empat, dapat dilihat pada (gambar 4.5)

dibawah ini. Bahan pasak biasanya harus lebih lunak dari pada bahan untuk

perencanaan poros dan impeller, sehingga harga pasak relative lebih murah.

Dalam perencanaan ini bahan pasak yang akan digunakan adalah S 45 C dimana

mempunyai kekuatan tarik sebesar 70 kg/mm².

71

h b

h

L

T1 T2

Gambar 4.5 Pasak dan dimensinya.

Sumber : Bianchi, 1981.

4.2.2.1 Dimensi – dimensi Pasak

Dalam menentukan pemilihan dimensi – dimensi pasak dilakukan

berdasarkan pada besar diameter poros, dalam perencanaan ini diketahui diameter

poros adalah sebesar 60 mm, maka gaya Tangesial (F) pada permukaan poros

dapat ditentukan dengan rumus, yaitu sebagai berikut :

F = ( T )

Dp/2

Dimana :

F = Gaya Tangesial (kg)

dp = Diameter poros (mm)

T = Momen rencana dari poros (kgm)

T = 245562,18 kg.mm (lihat pada perhitungan momen puntir).

Maka :

F = 245562,18

60 / 2

F = 8185,41 kg.

Dp

72

Diameter poros 60 mm, dari tabel pasak (lampiran), maka didapat

dimensi – dimensi pasak yaitu :

b = 18

n = 11

Kedalaman alur pasak pada poros t`1 = 7,0 mm

Kedalaman alur pasak pada pra naf t`2 = 4,0 mm

Bahan pasak S 45 C dicelup dingin dan dilunakkan, maka Tb = 70

kg/mm² (kekuatan tarik). Persamaan yang digunakan adalah :

Skf1 . skf2 = 6 x 3

= 18.

Maka tegangan geser yang diizinkan adalah sebesar :

Tka = 70 / 18

Tka = 3,9 kg/mm².

Untuk diameter pada tekanan permukaan yang diizinkan Pa = 10 kg/mm² adalah :

P ≤ = _____ F_______

L x ( t1 atau t2 )

L = 8185,41

60 / 2

L = 272,85 mm.

Maka :

b/dp = 18 / 60 = 0,3.

Pada perencanaan ini sebaiknya lebar pasak berkisar antara 25 – 35 ∞, maka :

0,25 < 0,3 < 0,35 baik

Lk /dp = 272,85 / 60 = 4,55

73

Maka hasil dari pada ukuran pasak untuk perencanaan ini adalah :

18 x 4 standard

Panjang pasak didapat sebesar = 272,85 mm.

4.2.2.2 Penyekat Poros (shaft Seal)

Sekat poros (shaft seal) memiliki fungsi untuk mencegah agar udara

tidak masuk kedalam rumah pompa pada saat pengisapan dan mencegah

keluarnya air yang sedang dipompakan pada saat penekanan.

Pada perencanaan ini maka untuk mendapatkan penyekatan (sealing)

yang baik maka bahan sekat harus mempunyai sifat – sifat sebagai berikut ini :

1. Tahan terhadap tekanan air

2. Tahan terhadap temperature fluida

3. Tahan terhadap gesekan pada putaran poros.

74

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dalam setiap pemilihan suatu pompa haruslah terlebih dahulu diketahui

jenis fluida yang akan dialirkan, kapasitas aliran dan head yang diperlukan untuk

mengalirkan zat cair yang akan dipompa. Selain dengan ketepatan pemilihan

pompa, hal yang perlu diperhatikan agar pompa dapat bekerja dengan baik, perlu

diperhatikan pula tentang instalasi pompa. Instalasi pompa yang dimaksud disini

adalah meliputi letak pompa, perpipaan, katup, kran, belokan dan bak

penampungan. Berdasarkan hasil dari analisis perhitungan pompa, maka penulis

dapat menarik kesimpulan pada pompa yang dipilih seperti yang telah dijelaskan

pada spesifikasi perencanaan pompa berikut ini.

5.1.1 Spesifikasi Hasil Perencanaan

A. Perencanaan Pompa

Kapasitas pompa = 0,066 M³/s

Head pompa = 50 m (0,05 m³/s)

Putaran pompa = 2,975 Rpm

Daya pompa = 75 Kw

Putaran spesifik = 5216,17 Rpm

Jenis pompa = Sentrifugal

Tipe impeller = Radial (LSI)

Momen puntir = 24554,62 Kg/mm

75

B. Penggerak Pompa

Jenis penggerak pompa = Motor linstrik induksi

AC

Daya = 75 Kw

Voltage = 380 Volt

Phase = 3

Pole = 2

Putaran (speed) = 3000 Rpm

C. Ukuran - ukuran Utama Perencanaan

Diameter poros pompa = 60 mm

Diameter hub impeller = 70,32 mm

Diameter eye impeller = 138,90 mm

Diameter sudu sisi masuk = 139,90 mm

Lebar impeller sisi masuk = 27,60 mm

Sudut masuk sudu = 15˚

Kecepatan relatif fluida = 21,538 m/s

Kecepatan tangesial = 21,44 m/s

Jumlah tingkat = 1 tingkat

Diameter sisi keluar impeller = 273,05 mm

Lebar impeller sisi keluar = 14,8 mm

Kecepatan tangesial = 42,154 m/s

Sudut fluida teoritis = 7˚41`

Kecepatan relatif fluida keluar = 8,182 m/s

76

Kecepatan absolut teoritis = 35,44 m/s

Kecepatan tangesial aktual = 26,38 m/s

Sudut fluida aktual = 10˚ 13˚ 40,08``

Kecepatan absolut aktual = 26,72 m/s

Jumlah sudu = 8 buah

Jarak bagi antar sudu sisi hisap = 54,17 mm

Tebal sudu sisi masuk = 2,96 mm

Tebal sudu sisi keluar = 6,0 mm

Tebal rumah pompa = 8,6 cm

Diameter baut pengikat rumah pompa = 2,4 cm

Panjang pasak = 272,85 mm

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian pada unit produksi PDAM Tirta Meulaboh

tentang perencanaan ulang pompa sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik, maka

saran yang dapat diberikan adalah :

1. Dengan hasil penelitian ini dapat dilanjutkan penelitian yang lebih luas

yaitu dalam hal perencanaan penjadwalan pemesanan komponen agar

komponen yang akan diganti dapat tersedia pada saat akan diganti.

Karena pembahasan Tugas Akhir ini hanya dibatasi pada perencanaan

ulang pompa sentrifugal berkapasitas 50 liter/detik, Maka untuk bisa

menenentukan alternatif penggunaan pompa yang baik perlu dibahas lagi suatu

penelitian atau studi lanjutan tentang masalah tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

1. Haruo Tahara, Sularso. 2004. Pompa dan Kompressor (terjemahan). Pradnya

Paramita, Jakarta.

2. M. White, Frank dan Hariandja, Manahan 1988. Mekanika Fluida

(terjemahan). Erlangga, Jakarta.

3. Manga, J.B. 1990. Dasar - dasar Pompa dan Perancangan. Fakultas Teknik,

Ujung Pandang.

4. Raswari. 1986. Teknologi Dan Perencanaan Sistem Perpipaan. Edisi Kedua.

Universitas Indonesia, Jakarta.

5. Streeter, Victor L. dan Prijono, Arko 1988. Mekanika Fluida (terjemahan).

Erlangga, Jakarta.

6. V.Giles, Ranald dan Herman Widodo Sumitro. 1984. Mekanika Fluida dan

Hidrolika (terjemahan). Edisi kedua., Erlangga, Jakarta.

7. Bianchi L.W.P dan Bustraan, Pompa (terjemahan) Hendarji, PT.Pradya

padamita, Jakarta 1981.

8. Chruch A.H, Pompa dan Blower Sentrifugal (terjemahan) Zulkifli

Harahap,.Erlangga, Jakarta 1986.

9. Khetagurov M, Marine Auxiliary Machinery and System, uni on of soviet

socialist republics, publishers Moscow 1980.

LAMPIRAN

Lampiran 1. Grafik fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif.

Sumber : Sularso, 2004

Lampiran 2. Diagram Moody.

Sumber : Sularso, 2004

Lampiran 3. Tabel diagram poros.

Lampiran 4. Diagram Peterson

Lampiran 5. Ukuran Pasak dan Alur Pasak

Lampiran 6. Jumlah kebutuhan air maksimum per orang perhari menurut kelompok jumlah

penduduk.

Sumber : Sularso, 2004

Lampiran 7. Jumlah air yang dipakai per orang dan waktu pemakaiannya menurut jenis gedung

Sumber : Sularso, 2004

Lampiran 8. Putaran sikron motor listrik

Lampiran 9. Efisiensi transmisi

Lampiran 10. Perbandingan cadangan

Sumber : Sularso, 2004

Lampiran 11. Kerapatan dan kekentalan air pada 1 atm

Sumber : Manga, 1990

Lampiran 12. Efisiensi standar pompa

Sumber : Sularso,2004

Lampiran 13. Tabel standart bantalan

No. Bantalan

Ukuran luar (mm)

Faktor

beban aksial

Konstant

a

Kapasitas

nominal

dinamis

spesifik

(kg)

Kapasitas

nominal

statis

spesifik

(kg)

d D T B b r r1 p Y1 Y0 e C C0

30302 15 42 14,25 13 11 1,5 0,5 3,3 2,1 1,2 0,28 16,40 1000

30303 17 47 15,25 14 12 1,5 0,5 4,6 2,1 1,2 0,28 2030 1280

30304 20 52 16,25 15 13 2 0,8 4,4 2,0 1,1 0,30 2490 1670

30305 25 62 18,25 17 15 2 0,8 5,0 2,0 1,1 0,30 3300 2250

30306 30 72 20,75 19 16 2 0,8 5,2 1,9 1,0 0,32 4200 2970

30307 35 80 22,75 21 18 2,5 0,8 6,0 1,9 1,0 0,32 5350 3950

30308 40 90 25,25 23 20 2,5 0,8 5,0 1,7 0,95 035 6100 4750

30309 45 10

0

27,25 25 22 2,5 0,8 5,9 1,7 0,95 0,35 7600 6050

303010 50 11

0

29,25 27 23 3 1 6,1 1,7 0,95 0,35 8900 7150

30312 60 13

0

33,5 31 26 3,5 1,2 7,1 1,7 0,95 0,35 11900 9950

32304 20 52 22,25 21 18 2 0,8 8,2 2,0 1,1 0,30 3200 2350

32305 25 62 25,25 24 20 2 0,8 9,5 2,0 1,1 0,30 4400 3300

32306 30 72 28,75 27 23 2 0,8 9,7 1,9 1,0 0,32 5650 4500

32307 35 80 32,75 31 25 2,5 0,8 12,1 1,9 1.0 0,32 7000 5700

32308 40 90 35,25 33 27 2,5 0,8 12,3 1,7 0,95 0,35 8150 7000

32309 45 10

0

38,25 36 30 2,5 0,8 12,5 1,7 0,95 0,35 9850 8600

32310 50 11

0

42,25 40 33 3 1 13,7 1,7 0,95 0,35 1200 10800

Sumber : Sularso,2004

Lampiran 14. Pompa dan pipa yang digunakan

Sumber : Foto scan, 2013

RIWAYAT HIDUP

Nama : Riki Tandiyus

Tempat Tanggal Lahir : Meulaboh 01 April 1987

Jenis Kelamin : Laki - laki

Agama : Islam

Status : Belum Menikah

Alamat : Jl. Samudra II Lk.IV Kuta Asan Gampong Ujung Kalak

Kec. Johan Pahlawan Meulaboh Aceh Barat

Email : Andyatm@yahoo.co.id

Mriki.tandiyus@gmail.com

Orang Tua :

- Ayah : Ridwan

- Ibu : Cut Nursiah

Pendidikan :

- SD Negeri 13 Meulaboh 1994 - 2000

- SMP Negeri 1 Meulaboh 2000 – 2003

- SMK Negeri 2 Meulaboh 2003 - 2006

- S.1 Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar 2006 – 2014

Pendidikan Non Formal :

- Dayah Pesantren Ashabul Jalal Meulaboh Kab. Aceh Barat.

Pengalaman Organisasi :

- Ketua Kelompok Siswa Magang SMK 2 Bidang Teknik Mekanik

Otomotif Balai Latihan Pendidikan Teknik (BLPT) Semarang Provinsi

Jawa Tengah 2005 – 2006

- Kabag Humas Himpunan Mahasiswa Mesin (HMM) Jurusan Teknik

Mesin Universitas Teuku Umar 2008 - 2009

- Panitia Pelaksana Seminar Sumber Daya Energi 2009 Fakultas Teknik

Universitas Teuku Umar 2009

- Panitia Pelaksana Pekan Olahraga Mahasiswa Daerah (POMDA)

Universitas Teuku Umar 2009

- Team Relawan Gerakan Sadar Pendidikan (GSP) Tingkat SLTA

Se - Kabupaten Aceh Barat dan Aceh Jaya 2010

- Team Pelatihan Technologi Perbengkelan Menuju Modernisasi Sehat

Motor Medan 2010

- Panitia Pelaksana Maulid Akbar Nabi Muhammad SAW Pemerintahan

Mahasiswa (PEMA) Universitas Teuku Umar 2010

- Panitia Pelaksana Turnamen Voli Ball HUT HMM – III Tingkat SLTA

Se - Kabupaten Aceh Barat, Nagan Raya dan Aceh Jaya 2010

- Anggota UKM – Dakwah LDK AL – Hijrah Universitas Teuku Umar

2010

- Panitia Pelaksana Maulid Akbar Nabi Muhammad SAW Pemerintahan

Mahasiswa (PEMA) Universitas Teuku Umar 2010