## PENGARUH TEGANGAN LISTRIK TERHADAP PERFORMA POMPA
Nazaruddin, Yuliani

## Dosen Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru
Corresponding author : nazaruddin_sai@yahoo.com

## Abstrak
Penelitian  dilakukan  untuk  menganalisa  karakteristik  pompa  sentrifugal  dengan  menggunakan  metoda  variasi putaran  yang  berasal  dari  variasi  tegangan  listrik  yang  divariasikan  dengan contact  voltage  regulator. Untuk mengetahui  daya  poros  pada  setiap  tegangan,  maka  di  terapkan  metode  pembebanan  pada  poros  pompa  dengan menggunakan  rem  tromol  yang  terpasang  pada  poros  pompa.  Dari  percobaan  variasi  tegangan  listrik  yang  diberikan pada  pompa  mulai  dari  tegangan  maksimum  220  volt  sampai  100  volt,  dari  percobaan  menunjukkan  adanya  variasi putaran  yaitu  mulai  dari  2849  rpm  sampai  1436  rpm  serta  perubahan  debit  aliran  air  mulai  1.71  m 3 /hr  sampai  0.783 m 3 /hr.  Dari  percobaan  dibuktikan  bahwa  tegangan  listrik  dalam  hal  ini  pengaruhnya  terhadap  putaran  motor  pompa memegang peranan penting dalam menentukan karakterisik pompa yang akan di pilih.  Karakteristik dari pompa seperti total head, pressure , debit aliran, daya air serta efisiensi dan kinerja pompa, sangat di tentukan oleh putaran pompa serta tegangan.
kata kunci : karakterisik pompa, variasi tegangan

## PENDAHULUAN
Ide  eksperimen  muncul  tatkala  melakukan praktikum  alat  peraga  Governor.  Governor merupakan  suatu  alat  yang  berfungsi  sebagai regulator,  atau  sebagai  pengatur  kecepatan  pada suatu  permesinan.  Ketika  variasi  beban  bekerja, atau  ketika  beban  mesin  meningkat,  maka kecepatan  nya  juga  meningkat,  oleh  karena  itu sangatlah perlu untuk menaikkan atau meningkatkan  jumlah  suplai  fluida  kerja.  Dengan kata  lain,  ketika  beban  engine  menurun  atau berkurang dan fluida kerja yang sedikit juga akan terjadi.  Governor  secara  automatis  mengontrol suplai  dari  fluida  kerja  ke  mesin  dengan  kondisi variasi  beban  dan  menjaga  kecepatan  rata-rata mesin  tersebut  pada  batas  tertentu  (Rahmad  N, 1998).
Alat uji rugi-rugi aliran menggunakan sebuah pompa  untuk  pengujiannya.  Salah  satu  gangguan pada  aliran  yang  menggunakan  pipa  adalah kehilangan  energi  akibat  gesekan  dan  adanya perubahan  arah,  perubahan  penampang  serta gangguan-gangguan lain yang mengganggu aliran normal  serta  adanya  perubahan  serta  naik turunnya  tegangan  listrik  yang  berasal  dari  PLN. Hal  ini  diduga  menyebabkan  energi  aliran  air semakin lemah dan mengecil.
Penelitian  dilakukan  untuk  menganalisa karakteristik pompa
sentrifugal dengan menggunakan tachometer pada  rangkaian  pompa dengan  menggunakan  metoda  variasi  putaran yang  berasal  dari  variasi  tegangan  listrik  yang divariasikan  dengan contact  voltage  regulator. Sistim  variasi  tegangan  listrik  untuk  mengetahui debit  aliran  air,  efisiensi  pompa,  daya  air,  serta memeriksa keabsahan dan validitas pompa dengan beberapa  percobaan.  Untuk  mengetahui  daya poros  pada  setiap  tegangan,  maka  di  terapkan metode  pembebanan  pada  poros  pompa  dengan menggunakan  rem  tromol  yang  terpasang  pada poros pompa.
Tujuan penelitian yang akan dilakukan adalah :
1. Melakukan variasi tegangan listrik terhadap kinerja pompa.
2. Mengetahui seberapa besar pengaruh daya poros  terhadap  daya  air  yang  keluar  dari pompa akibat variasi tegangan listrik.
Pengujian  terkait  yang  pernah  dilakukan adalah  Analisa  efisiensi  motor  kapasitor  sebagai penggerak  alat  uji  rugi-rugi  aliran  fluida (Yolnasdi,  2017).  Analisa  dilakukan  dengan  cara melaksanakan  pengujian  berbeban  pada  motor dengan pembebanan bervariasi, dari hasil
pegujian  didapat  pembebanan  yang  paling  baik pada saat pembebanan 100%.

## Daya Poros Pompa
Daya pompa didefinisikan sebagai
perkalian  antara  torsi  dengan  putaran  poros pompa.  Daya  pompa  dapat  dihitung  dengan menggunakan ( Sularso, 2004 )
P  =  T . ( 60 2  ). n                  (1)
Dimana : P= Daya motor pompa (kw) T    = Torsi (J/s) n    = Putaran pompa (rpm)

## Torsi Pompa
Torsi pompa dapat dihitung dengan persamaan : T  =  F . r                        (2) Dimana : F  = Gaya  ( Newton)
r = Jari-jari Tromol rem (m)

## Debit Aliran
Jumlah  air  yang  mengalir  setiap  satuan  waktu melaui sebuah penampang pipa atau kanal disebut dengan  debit  aliran.  Sesuai  dengan  hukum kontinuitas, maka debit aliran dapat dicari dengan rumus (Sularso, 2004) :
V  = A Q (3)
Dimana :
Q  = Debit aliran ( m 3 /s ) a    = Luas penm pipa ( m 2 ) v   =  Kecepatan  rata-rata  fluida  di  dalam pipa ( m/s )

## Daya Air
Daya  air  yaitu  energi  yang  secara  efektif diterima  oleh  air  dari  pompa  per  satuan  waktu. Daya  air  dapat  dihitung  dengan  mengunakan persamaan ( Sularso, 2004) yaitu
Q p P w   (4)
Dimana :
Pw   = Daya air  (kgm/s)
p    = Tekanan Absolut(kg/cm 2 ) Q   = Kapasitas aliran (m 3 /s)

## METODE PENELITIAN
Pompa  sentrifugal  yang  digunakan  sebagai alat  uji  rugi-rugi  aliran  merupakan  serangkaian pipa  dan  perlengkapannya  yang  digunakan dilaboratorium.
Gambar 1. Alat Uji rugi-rugi aliran

## Data Analisa
Penelitian  ini  adalah  pengembangan  dari (Frengky  S,  2010)  dengan  menggunakan  metode penelitian  jenis  eksperimen.  Eksperimen  yang dilakukan  yaitu  mengadakan  percobaan  tentang putaran  terhadap    kinerja  pompa  sentrifugal  satu tingkat/ single stage .
Pola  pendekatan  yang  diambil  ialah dengan One  Shot  Model dimana  pendekatan hanya  menggunakan  satu  kali  pengumpulan  data. Data  tersebut  diambil  dari  proses  penelitian terhadap popma dengan model SHIMIZU Model: PS-  121  BIT.  Alat  uji  yang  digunakan  pada penelitian  ini  antara  lain Pressure  Gauge,
Thermometer, Flow Meter,Tachometer,Stop
Watch, Multitester dan Voltage Regulator.

## Variabel Penelitian
1.  Variabel Terikat. Variabel terikat pada penelitian ini ialah kinerja pompa sentrifugal, pipa, dan aksesorisnya,
2.  Variabel Bebas. Variabel bebas pada penelitian ini ialah debit aliran air dan suhu air, pola aliran,dan tekanan air, gaya gesek pada tromol,
3.  Variabel kontrol.Variabel kontrol pada penelitian ini ialah putaran pompa.
Gambar 2. Pompa yang akan diuji

## Dynamo Brake
Selain  pengaturan  tegangan  listrik.  Metode pengujian  yang  akan  dilakukan  seperti  yang dijelaskan pada gambar dibawah ini :
Gambar 3. Dinamo brake pengujian daya poros
pompa
Poros  yang  digunakan  untuk  mengerakkan impeler  pompa  merupakan  satu  poros  yang  sama dengan poros motor pengerak.  Untuk  mengetahui besarnya  torsi  yang  dihasilkan  pompa  maka  pada poros  pompa  ditambahkan  suatu  mekanisme tromol  rem  seperti  yang  diperlihatkan  pada gambar  yang  bekerja  secara  konstan    dengan poros  pompa.  Penambahan  mekanisme  tromol rem nantinya akan bergesekan dengan sepatu rem dengan  material asbestos dengan  nilai 3 , 0  ges  sesuai  dengan  beban  yang  diberikan  dari  adanya gaya  gesek tersebut diharapkan  dapat mengetahui besarnya torsi yang dihasilkan pompa (Frengky S, 2010) :
F gesek = 0 1 L L . F . µ gesek (5)
Torsi yang terjadi adalah :
T  =  F gesek . r (6)
Dimana :
F = Gaya (N r   =  Jari-jari tromol rem (m)
L0  = ½ Panjang tangkai tromol (m)
L1  =  Panjang tangkai penekan (m)
Diagram Alir Penelitian ditampilkan pada gambar
4.
Gambar 4 Diagram Alir Penelitian Mulai Survey Alat Uji , Memeriksa kelengkapan Input Data Untuk kebutuhan pengujian Pemeriksaan Kelengkapan data pengujian Pengujian Dan Perhitungan Ya Tidak Kesimpulan Selesai Hasil dan Pembahasan dan Pengkajian dengan literatur

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Hasil Penelitian
Pengambilan  data  ini  di  lakukan  dengan cara  mengukur  putaran  motor,  Debit  aliran  serta Tekanan  fluida.  Setelah  serangkaian  proses pengujian  di  atas  telah  dilakukan,  maka  didapat hasil seperti tabel dibawah:
Tabel 1. Hasil Pengujian pompa
Dimana :
V  =  Tegangan yang diberikan atau yang di terima motor pompa (Volt )
n  =    Putaran  yang  terjadi  pada  motor pompa ( rpm )
Q  =    Debit  air  yang  terjadi  pada  fluida  ( m 3 /hr ) F =  Gaya yang diberika Untuk menghentikan   putaran motor (
N )
P  =  Tekanan pada fluida kerja ( kg/cm 2 )
Pada  penelitian  ini,  pengukuran  setiap  parameter pada  tabel  dilakukan  dengan  beberapa  bantuan alat.  Untuk  mengukur  tegangan  yang  diatur  oleh contact  voltage  regulator ,  digunakan  multitester.
Sedangkan  mengukur  putaran  pada  motor  listrik, digunakan tachometer . Dan untuk mengukur debit aliran  serta  tekanan,  maka  digunakan flow  meter dan pressure gauge .
a. Menghitung Kecepatan Aliran
Seperti diketahui bahwasanya penelitian ini memfokuskan pada  kinerja pompa  dengan  variasi putaran  sebagai  variable  bebas,  maka  debit  aliran pun  akan  bervariasi.  Untuk  putaran  maksimum yaitu  2901  rpm  dan  debit  air  nya  0.171  m 3 /hr, maka  di  dapat  kecepatan  aliran  pada  pipa  DN  25 dan DN 20 adalah sebagai berikut :
Tanda plot  merah menunjukkan  pada  saat pengujian pompa bergetar.
A Q V  Dimana :
Q  = Debit aliran = 1.71 m 3 /hr V  = Kecepatan aliran(m/s) A  = Luas penampang (m 2 )
Pada  pipa  DN  25, Inside  diameter pipa  adalah
26.6 mm = 0.0266 m,
Maka :
2 3 (0,0266m) 0,785. /hr m 1,71 V  2 3 0,00055m /hr m 1,71
 =  3086,6 m/hr =  0,86 m/s
Pada  pipa  DN  20, inside diameter  pipa  adalah 23.36 mm = 0.02336 m, maka:
2 3 (0,0233m) 0,785. /hr m 1,71 V  2 3 0,00043m /hr m 1,71  =   3976,7 m/hr =  1,107 m/s
Berikut  nilai  kecepatan  aliran  berdasarkan analisa  perhitungan  yang  terlihat  pada  tabel
Tabel 2. Kecepatan aliran berdasarkan perhitungan V n P Q V (m/s) Volt rpm Kg/cm 2 m 3 /hr DN25 DN20 220 2848 0,60 1,714 0,860 1,107 200 2837 0,57 1,614 0,809 1,043 180 2808 0,55 1,636 0,820 1,057 160 2741 0,52 1,558 0,781 1,007 140 2612 0,45 1,494 0,749 0,965 120 2309 0,25 1,268 0,636 0,819
V n m F Q P Volt rpm kg N m 3 /hr Kg/cm 2
220 2848 1,7 16,667 1,714 0,60 200 2837 1,5 14,715 1,614 0,57 180 2808 1,2 11,772 1,636 0,55 160 2741 1,0 9,810 1,558 0,52 140 2612 0,8 7,848 1,494 0,45 120 2309 0,5 4,905 1,268 0,25 100 1456 0,2 1,962 0,783 0,10
100 1456 0,10 0,783 0,392 0,506 sehingga didapat bahwa putaran pompa dan kecepatan  aliran akan semakin menurun dengan
meningkatnya tegangan  listrik seperti yang terlihat pada gambar 5. dan 6.
Gambar 5. Grafik Putaran pompa terhadap variasi tegangan listrik
Gambar 6. Grafik Kecepatan aliran vs variasi tegangan listrik

## Perhitungan Daya Pompa
Dari  hasil  perhitungan  rugi–rugi  aliran yang terjadi disepanjang instalasi pemipaan maka daya  pompa  yang  dibutuhkan  dalam  pembuatan alat  uji  rugi-rugi  aliran  ini  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaaan.
Q p P Abs w   Dimana: P w = Daya pompa (Kw).
P Abs = Tekanan fluida (kg/cm 2 ) = P gauge + P Atm ( kg/cm 2 ) P Atm = 1.03 kg/cm 2 (Frank.M. White, 1998 ) Q     = Debit aliran = 0.00048 m 3 /s.
Maka, Pw  = (0,6+1,03) kg/cm 2 .0,00048 m 3 /s
=  7,8 kg.m/s  =  76,1 Watt Berikut Daya air berdasarkan putaran.
DN20 DN25
Tabel 3. Daya air berdasarkan putaran pompa
V n g p gau ge p Atm Q P w Volt rpm m/s 2 m 3 /s Watt 220 2848 9.81 0.6 1.03 0.00048 76.1 200 2837 9.81 0.57 1.03 0.00045 70.4 180 2807 9.81 0.55 1.03 0.00045 70.4 160 2741 9.81 0.52 1.03 0.00043 65.8 140 2612 9.81 0.45 1.03 0.00042 60.3 120 2309 9.81 0.25 1.03 0.00035 44.2 100 1456 9.81 0.1 1.03 0.00022 24.1 kg/cm 2

## Torsi Pompa
Untuk  menentukan  besarnya  daya  poros pompa dapat dihitung dengan persamaan :
r F T gesek  
Untuk  menghitung  besarnya  torsi  pompa dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode sistim pembebanan.
Dimana  untuk  setiap  tegangan,  poros  pompa diberikan  beban  pada  rem  tromol,  hingga  pompa berhenti. Setelah di uji, maka beban yang harus di berikan hingga pompa berhenti yaitu 1.7 kg
ges ges μ F Lo L1 F   
Dimana    besarnya  gaya  (F)    pada  beban    1.7  kg, yang terjadi adalah :
1.7 kg   9,81 m/s 2 = 16.677 N,
ges  spatu rem adalah 0,3, maka, N 06 . 10 0,3 16.677 0,4 0.8 F ges     Dari
besarnya gaya gesek yang ditimbulkan maka torsi yang terjadi pada  pompa adalah :
T = 0.35 Nm
Dimana  jari-jari  tromol  rem  adalah  35  mm  = 0,035 m
Tabel 4. Torsi poros pompa untuk setiap tegangan listrik V n m g F Q r F gesek Torsi Volt rpm kg m/s 2 N m 3 /hr m N Nm 220 2848 1.7 9.81 16.677 1.714 0.035 10.006 0.350 200 2837 1.6 9.81 15.696 1.614 0.035 9.418 0.330 180 2807 1.4 9.81 13.734 1.636 0.035 8.240 0.288 160 2741 1.2 9.81 11.772 1.558 0.035 7.063 0.247 140 2612 1 9.81 9.81 1.494 0.035 5.886 0.206 120 2309 0.7 9.81 6.867 1.268 0.035 4.120 0.144 100 1456 0.6 9.81 5.886 0.783 0.035 3.532 0.124

## Daya Poros
Daya  pompa  didefinisikan  sebagai  perkalian antara  torsi  dengan  putaran  poros  pompa.  Daya pompa  dapat  dihitung  dengan  menggunakan persamaan:
Watt 396 . 04 1 298 Nm 31 . 0 P 60 n 2 T P      
Berikut  perhitungan  daya  poros  untuk  variasi putaran yang terjadi ditampilkan pada Tabel.5 :
Tabel 5. Daya poros berdasarkan variasi tegangan
V n m g F Q r F ge se k Torsi P Volt rpm kg m/s 2 N m 3 /hr m N Nm rad/s Watt 220 2848 1.7 9.81 16.677 1.714 0.035 10.006 0.350 298.091 104.396 200 2837 1.6 9.81 15.696 1.614 0.035 9.418 0.330 296.939 97.876 180 2807 1.4 9.81 13.734 1.636 0.035 8.240 0.288 293.799 84.736 160 2741 1.2 9.81 11.772 1.558 0.035 7.063 0.247 286.891 70.923 140 2612 1 9.81 9.81 1.494 0.035 5.886 0.206 273.389 56.321 120 2309 0.7 9.81 6.867 1.268 0.035 4.120 0.144 241.675 34.851 100 1456 0.6 9.81 5.886 0.783 0.035 3.532 0.124 152.395 18.837

## 2. Pembahasan Hasil
Dari  percobaan  variasi  tegangan  listrik yang  diberikan  pada  pompa  mulai  dari  tegangan maksimum  220  volt  sampai  100  volt,  dari percobaan  menunjukkan  adanya  variasi  putaran yaitu mulai dari 2849 rpm sampai 1436 rpm serta perubahan  debit  aliran  air  mulai  1.71  m 3 /hr sampai 0.783 m 3 /hr.
Percobaan yang dilakukan juga membuktikan tegangan listrik sangat
mempengaruhi  daya  air  yang  terjadi  mulai  dari 76.1 Watt sampai 24.1 Watt. Dari percobaan yang dilakukan  ditemukan  bahwa  tegangan  listrik sangat  berpengaruh  pada  kinerja  pompa  itu sendiri.  Hal  ini  dapat  di  lihat  dari  parameter- parameter  yang  penulis  tentukan  seperti  debit, kecepatan  aliran,  tekanan  air  berkurang  drastis untuk  perubahan  tegangan  listrik.  Dan  ini berbanding  lurus  terhadap  perubahan  pola aliran.Pola  aliran  yang  di  tandai  dengan  bilangan Reynold pada aliran  juga semakin menurun yang artinya  pola  aliran  menuju  aliran  laminar. Pengaruh  aksesoris  dan  instalasi  pemipaan  juga sangat  berpengaruh  terhadap  efisiensi  pompa  itu sendiri.  Dapat  dilihat,  kinerja  pompa  yang ditandai  dengan  variasi  tegangan  listrik  serta adanya  instalasi  pipa  membuat  efisiensi  pompa turun.  Hal  ini  sangat  berpengaruh  terhadap  total head serta pressure fluida yang mengalir di dalam sepanjang  aliran  pipa  tersebut.  Semakin  banyak aksesoris  yang  terpasang  pada  suatu  jaringan perpipaan  serta  variasi  tegangan  listrik  yang diberikan  pada  pompa,  maka  akan  semakin  besar pula  hambatan  yang  akan  dilalui  fluida  yang mengalir  pada  pipa  tersebut.  Dengan  adanya instalasi  perpipaan  dan  aksesorisnya  diketahui  air yang  keluar  dari  pompa  berbeda  dengan  yang keluar dari ujung pipa.
Dari percobaan dibuktikan bahwa tegangan  listrik  dalam  hal  ini  pengaruhnya terhadap  putaran  motor  pompa  memegang peranan  penting  dalam  menentukan  karakterisik pompa  yang  akan  di  pilih.    Karakteristik  dari pompa  seperti  total head,  pressure ,  debit  aliran, daya  air serta efisiensi dan kinerja pompa, sangat di tentukan oleh putaran pompa serta tegangan.

## KESIMPULAN
Dari  analisa  eksperimen  karakteristik  pompa sentrifugal dapat disimpulkan :
1. Dengan  adanya  variasi  tegangan  listrik, diketahui  debit  aliran  semakin  menurun. Variasi  tegangan  yang  diberikan  mulai  dari 220  volt  hingga  100  volt    memberikan perubahan terhadap debit aliran yang semakin menurun. Mulai dari1.714 m 3 /hr hingga 0.783 m 3 /hr,
2. Variasi  tegangan  listrik  terhadap  motor pompa  memberikan  variasi  daya  air  yang diteruskan oleh poros pompa. Mulai dari 76.1 Watt  hingga  24.1  Watt.  Serta  daya  poros mulai dari 104.4 Watt hingga 18.5 Watt,
3. Pompa  dengan  spesifikasi  yang  ada,  mampu melayani  seluruh  kebutuhan  dengan  system perpipaan yang di tentukan,

## DAFTAR PUSTAKA
Triatmodjo, B. 2002. Mekanika Fluida. Jogyakarta : Universitas Gajah Mada.
White,  F.M.,  Hariandja,  M.  1998. Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga.
Frengky  S,  2010,  Analisa  Variasi  Beban  dan Putaran  pada  Pompa  Sentrifugal,  Teknik Mesin, STT Pekanbaru.
Rahmad  N,  1998,Perencanaan,  pembuatan  dan pengujian  alat  peraga  Governor,  STT Pekanbaru
Sularso.  2004. Pompa  Dan  Kompresor, Jakarta:
PT. Pradnya Paramita.
Yolnasdi,  Ermawati,  Halim,  A.  2017.  Analisa Efisiensi  Kapasitor  Sebagai  Penggerak  Alat
Uji Rugi Rugi Aliran. Jurnal Saintek Volume
5 Nomor 1 STTP.