Analisis Perancangan Pompa Sentrifugal pada Perancangan Shower
Tester Booth di PT X
Gatot Ranggatama 1 , Hadi Pranoto 2
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jakarta
2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jakarta
E-mail: ranggatamagatot@gmail.com

## ABSTRAK
Pompa  merupakan  suatu  mesin  yang  berfungsi  untuk  memindahkan  fluida  dengan  cara  merubah energi mekanis menjadi energi fluida dan tekanan,  lalu mengangkut fluida melalui sistem perpipaan, pompa  sentrifugal  digunakan  sebagai  pengoperasian shower  tester  booth,shower  test merupakan salah satu proses dalam industri otomotif sebagai syarat kendaraan layak di pasaran, karena sesuai dengan  namanya, shower  test adalah test untuk melihat  ketahanan  kendaraan  terhadap  terpaan  air karena pada saat mobil telah berada di tangan konsumen akan digunakan di berbagai kondisi cuaca, termasuk  hujan  yang  lebat.  Tekanan  yang  digunakan  sebesar  275790  Pa,  dengan  ketinggian  total ( H total ) 4253.7 m 2 /s 2 ,debit ( Q ) sebesar 8 ℓ /s serta putaran pompa ( n ) 1502 rpm. Menghasilkan efisiensi 24.6%
Kata kunci : Shower tester booth, Head (H), Putaran pompa (n), dan Debit (Q).

## ABSTRACT
Pump  is  machine  that  has  a  function  to  move  fluid  by  changing  the  mechanical  energy  into  fluid energy and pressure, and then transporting fluid through a piping system, centrifugal pump is used as a  shower  tester  booth.  Shower  test  is  one  of the  processes  in  the  automotive  industry  to produce  a decent  vehicle  on  the  market.  as  the  name  implies,  shower  test  is  a  test  to  see  the  vehicle's resistance  to  water  exposure  because  when  the  car  has  arrived  at  the  consumer  it  will  be  used  in every needs, including heavy rain. The pressure is 275790 Pa, with Head total (H total) 4253.7 m2 / s2, discharge (Q) of 8 ℓ / s and pump rotation (n) 1502 rpm. Produces 24.6% efficiency.
Keywords : Shower tester booth, Head (H), Pump rotation (n), and Debit (Q)

## A.  PENDAHULUAN
Kemajuan  teknologi  dan  persaingan  menjadikan produsen membuat  langkah-langkah ketat untuk memastikan  produksi  mobil  dan  bus  berkualitas tinggi  melalui  pengujian  yang  kuat.  Setiap  unit harus  melewati  uji  keamanan  dengan  standar tinggi  termasuk shower  tester .  Penggunaan energi  yang  sangat  besar  pada  saat  ini menyebabkan  kebutuhan  akan  ketersediaan energi  semakin  meningkat.  Pompa  sentrifugal digunakan sebagai turbin air jenis impuls dengan cara  membalik  putarannya  [1]  Penggunaan pompa  sentrifugal  sebagai shower memiliki kelebihan  diantaranya  lebih  praktis,  murah, mudah di dapatkan di pasaran dan mudah dalam perawatannya. [2]

## 1.1. P ERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan  latar  belakang  yang  sudah dijabarkan  tersebut,  maka  penulis  merumuskan permasalahan  yang  menjadi  objek  penelitian pada jurnal ini adalah :
1.  Bagaimana membuat shower tester booth dari pompa sentrifugal yang sederhana?
2.  Bagaimana  daya  dan  juga  efisiensi  yang dihasilkan  dari  pompa  sentrifugal  yang difungsikan sebagai shower tester booth ?
3.  Bagaimana  terkait  perhitungan head (H)  dan debit (Q) ?

## 1.2. BATASAN MASALAH
Adapun batasan masalah yang  dikaji penulis dalam menulis jurnal ini adalah:
1. Pompa  yang  digunakan  yaitu  pompa
sentrifugal tipe impeller open fluid.
2. Menghitung  daya  poros  yang  dihasilkan
serta efisiensinya.
3. menghitung head (H), dan debit (Q).

## 1.2.1.  TUJUAN
Adapun  tujuan  dari  penulisan  jurnal  ini adalah untuk menjelaskan:
1. Sebagai  studi  awal  perancangan Shower Tester Booth di PT.X.
2. Mencari  daya  dan  efisiesi  yang  dihasilkan dari  pompa  sentrifugal  yang  difungsikan sebagai Shower Tester Booth .
3. Untuk  mengetahui  perhitungan  dari head
(H), dan debit (Q).

## B.  TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. POMPA SENTRIFUGAL
Pompa  adalah  salah  satu  dari  mesin  fluida yang  termasuk  kedalam  golongan  mesin  kerja. [3]  salah  satu  jenis  dari  pompa  yaitu  pompa sentrifugal,  Pompa  Sentrifugal  atau centrifugal pumps adalah  pompa  yang  mempunyai  elemen utama  yaitu  berupa  motor  penggerak  dengan impeller  yang  berputar  dengan  kecepatan  tinggi. Pompa  bekerja  dengan  cara  mengubah  energi mekanis  menjadi  energi  kinetis,  kemudian  fluida diarahkan  kesaluran  buang  dengan  memakai tekanan  (energi  kinetis  sebagian  fluida  diubah menjadi  energi  tekanan)  dengan  menggunakan impeller  yang  berputar  di  dalam casing . Casing tersebut  disambungkan  dengan  saluran  hisap ( suction )  dan  saluran  tekan  ( discharge ),  untuk menjaga  agar  di  dalam  casing  selalu  terisi dengan  cairan  sehingga  saluran  hisap  harus dilengkapi  dengan  katup  kaki  ( foot  valve ).  [4] Kelebihan  pompa  sentrifugal  adalah  memiliki efisiensi  tinggi,  pengoperasiannya  yang  mudah, konstruksi  sederhana,  dan  harga  yang  relatif lebih  rendah.    ,  Pompa  sentrifugal  telah  banyak digunakan  di  berbagai  macam  industri  seperti minyak  dan  gas,  pertanian,  kimia,  dan  sektor – sektor  lainnya  [5]  umumnya  pompa  ini  tersusun atas beberapa bagian penting yaitu:
1. Casing
2. Impeller
3. Shaft /Poros
4. Bearing /Bantalan
5. Kopling
6. Packing & Seal
7.  Sistem Lubrikasi
Gambar 2.1 Bagian – Bagian pompa sentrifugal

## 2.2. SHOWER TESTER BOOTH
Shower test merupakan salah satu proses dalam industri  otomotif  sebagai  syarat  kendaraan  layak di  pasaran,  karena  sesuai  dengan  namanya shower test adalah test untuk melihat ketahanan kendaraan  terhadap  terpaan  air  karena  pada saat  mobil  telah  berada  di  tangan  konsumen akan  digunakan  di  berbagai  kondisi  cuaca, termasuk  hujan  yang  lebat.  Prinsip  kerja shower tester sama  dengan  tempat  pencucian  mobil otomatis, yang berbeda adalah dari segi tekanan airnya  yang  lebih  tinggi  karena  bertujuan  untuk melakukan test ketahanan  setiap  komponen,
terutama  test  kebocoran.  Shower  Test  dilakukan untuk setiap kendaraan baik sebelum pengecatan  (untuk  pemeriksaan  kebocoran atap),  dan  setelah  pengecatan  dan  pemasangan window frames, kaca dan pintu, untuk memeriksa semua  kebocoran.  [6]  kebocoran  air  ke  dalam kendaraan  adalah  salah  satu  masalah  terbesar dan  ketidakpuasan  pelanggan  yang  dihadapi industri  otomotif  saat  ini.  Untuk  mengatasi masalah ini, produsen telah menerapkan
berbagai desain, teknik, pengembangan,
pengujian, pembuatan, dan fasilitas dan prosedur untuk  menjaga  kendaraan  agar  tidak  bocor  dan untuk  mencegah  kendaraan  bocor  agar  tidak sampai  ke  pelanggan.  Berbagai  masalah  akibat kebocoran  diantaranya  yaitu    air  mempengaruhi bagian  elektronik  dan  dapat  menyebabkan
kerusakan  permanen,  juga  kebocoran  di  dalam kendaraan  terjadi  karena  sambungan  yang  tidak benar yang menunjukkan kualitas kendaraan dan menyebabkan ketidaknyamanan bagi konsumen. [7] Shower test memeriksa celah body kendaraan seperti front glass, tailgate glass, dan penutupan
komponen eksterior lainnya karena
kemampuannya  melindungi  dari  air  hujan, percikan jalan, salju dan lumpur, dan air eksterior
lainnya untuk memasuki bagian dalam kendaraan.  Interior  kendaraan  diperiksa  apakah ada  tanda-tanda  kelembaban  dan  air.  Untuk melakukan  pemeriksaan  kebocoran,  langit-langit interior  dan  panel  samping  dilepas,  dan  pintu akses  dibuka.  Jika  ada  kelembaban  atau  air terdeteksi,  maka  sumber  kebocoran  akan ditemukan  dan  diperbaiki  oleh  pabrikan,  dan kendaraan akan diuji lagi. [8]
2.2.1. Head ( H )
1) 1. Head total pompa
Tekanan statis fluida p (kg/ms 2 ), kecepatan V (m/s) dan ketinggian z (m) diukur dari bidang referensi. Fluida tersebut memiliki head total H (dalam m 2 /s 2 ) yang dinyatakan sebagai berikut :
Dimana :
g = Percepatan gravitasi (9,81 m/s 2 )
= Massa zat cair per satuan volume (kg/m 3 )
2.)  2. Kerugian head dalam jalur pipa
Dalam  aliran  melalui  pipa  kerugian  juga akan  terjadi  jika  ukuran  dari  pipa,  bentuk  dari penampang,  atau  arah  aliran  berubah.  Kerugian yang  seperti  ini  dapat  secara  umum  dinyatakan dengan rumus:
dimana :
h f = lose head (m 2 /s 2 )
f = Koefisien kerugian
v = Kecepatan rata-rata dalam pipa (m/s)
g = Percepatan gravitasi (9.81 m/s 2 )
3. Sambungan Bersudut ( Elbow)
Hambatan yang terjadi karena adanya belokan  pada  pipa  biasanya  terjadi  pada  sudut 45 o –  90 o .  Nilai  koefisien  bergantung  pada  jenis
elbow dan  juga  sudut  belokan  yang  terjadi.  Nilai kerugian  yang  terjadi  pada elbow dapat dirumuskan dengan:
4. Pengecilan penampang pipa
Kerugian head untuk pengecilan mendadak dapat dinyatakan dengan rumus:

## 2.2.2. Menghitung kinerja pompa
Daya  piston  pompa  (Ps)  yaitu  daya  Hp yang  dikirimkan  ke  piston  pompa,  dan  dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
( P s ) = T x ω ………….…(2.5)
Daya  hidrolik  merupakan  daya  yang  dikeluarkan pompa  untuk  menggerakan  air.  Daya  ini  dapat dihitung dengan rumus :
(P H ) = Q x ρ x H ….…….(2.6)
Dimana :
T = Torque (Nm)
= Kecepatan putaran (rad/s)
Q = Debit (m 3 /s)
H = Head pompa (m)
ρ = Massa jenis fluida (kg/m 3 )

## 2.2.3. Efisiensi pompa
Definisi dari efisiensi yaitu sebagai perbandingan antara output dan input atau perbandingan antara daya hidrolik pompa dengan daya poros pompa.
dimana :
ɳ p : Efisiensi pompa

## 2.2.4. Putaran spesifik
Putaran spesifik merupakan besaran tak berdimensi yang digunakan sebagai acuan untuk menentukan jenis dari impeller pompa.
√
Dimana : n = Putaran pompa (rpm) H = Head pompa (m 2 /s 2 )
Q
= Kapasitas aliran (m 3 /s)

## 2.2.5. Bilangan Reynolds
Ciri – ciri aliran fluida dapat digambarkan dengan bilangan Reynolds (Re) dan dapat di definisikan sebagai berikut
Dimana :
v   = Kinematik Viskositas (m 2 /s)
D = Diameter dalam pipa (m)
V = Rata-rata  Kecepatan aliran (m/s 2 )
Jika viskositas zat cair  yang mengalir dinyatakan sebagai viskositas tetap (μ), maka nilai viskositas
kinematiknya ( v ) dapat diperoleh dari korelasi
Dimana :
μ  = Viskositas tetap zat cair (kg/m.s)
(1 kg/m.s = 10 poise)
ρ  = Massa jenis zat cair (kg/m 3 )
Hubungan   antara   bilangan   Reynolds dengan aliran fluida dapat dijelaskan sebagai berikut:
1)  Jika  Re < 2000 maka alirannya laminar.
2)  Jika 2000 < Re < 4000 maka alirannya transisi.
3) Jika  4000 < Re maka alirannya turbulen.

## C. METODE PENELITIAN

## 3.1. Peralatan dan Bahan
Alat –  alat  yang  digunakan  untuk  mengukur dalam  pengambilan  data  ini  adalah  pompa,  flow meter, tachometer , dan stopwatch .
- Pompa
Sebuah pompa sentrifugal yang di alihfungsikan  sebagai Shower  Tester .  Dengan name plate sebagai berikut:
Tabel 3.1 Name Plate Pompa Model EBARA PUMP 125 x 100 FSKA
NO
Kondisi Batas Keterangan 1 Tegangan 220 V 2 Frekuensi 50 Hz 3 Daya Keluaran 15 kW 4 Head total 60 m 5 Laju Aliran 75ℓ/min
- Tachometer
untuk mengukur kecepatan putar motor, digunakan Tachometer dengan satuan rpm.
Tachometer yang digunakan adalah tachometer laser.
- Flowmeter
flowmeter yang sudah terpasang pada instalasi alat uji pompa digunakan untuk mengukur debit air . Flowmeter yang digunakan membaca dengan satuan ℓ/min
- Stopwatch
Pengukuran waktu menggunakan stopwatch. Stopwatch yang digunakan membaca dengan satuan detik.

## 3.2. Diagram
Flow Chart
Diagram 3.1 Flow Chart Penelitian

## D.  ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Pada  proses  pengujian  pompa sentrifugal, berikut ini penulis akan menjelaskan cara kerjanya.
1.  Air  di  penampung  dihisap  naik  oleh pompa sirkulasi memalui pipa berukuran 5 inch sepanjang 3.5 m.
2.  Air  keluar  dari  pompa  sirkulasi  melalui pipa  berukuran  5  inch  dengan  tekanan 40  psi  yang  selanjutnya  di reducer ke
pipa 4 inch.
3.  Air  mengalir  di  dalam  pipa  berukuran  5 inch  dengan  debit  8 ℓ /s  menuju  pompa sentrifugal
Tabel 3.1 Putaran Mekanik Pompa Waktu (min) Putaran Mekanik Pompa (RPM) 5 1490 10 1505 15 1500 20 1500 25 1510 30 1495 35 1510 40 1505 45 1495 50 1515 55 1495 60 1510
Putaran mekanik pada pompa (rpm) rata-rata adalah 1502.5.

## 4.1. Analisis Hasil Pengujian
4.1.1.  Menghitung losses yang terjadi pada sistem pemipaan
a. Bagian suction a) komponen-komponen yang digunakan pada bagian suction adalah:
- Pipa PVC berukuran ∅ 5 inch dengan panjang 3.5 meter.
- Elbow 90 o berukuran ∅ 5 inch  sebanyak 1 buah.
1)  Perhitungan Head lossess pada pipa berukuran ∅ 5 inch
D 1 = pipa PVC 5 inch = 127 mm = 1.27 m
L = 3.5 m
Q = 0.008 m 3 /s
v = 1.004   10 −6 m 2 /s
Kecepatan fluida di dalam pipa (V 1 ) dapat dicari dengan rumus
= = 8.02 m/s

## Bilangan Reynolds nya
=
dikarenakan  bilangan  reynolds  yang  didapat adalah  Re  >4000.  Maka  dapat  dicari  koofisien gesek  : (untuk  pipa PVC).
Nilai kekasaran permukaan relatif pipa yaitu :
Dari  kedua  nilai  tersebut,  maka  akan  didapat koefisien  pipa  ( f 1 )  sebesar  0.022.  Sehingga  nilai head  losses berdasarkan  persamaan  Darcy- Weisbach adalah :

## =0.022 x
2)  Perhitungan head lossess elbow 90 o ∅ 5 inch
Nilai ekivalen length digunakan dalam
perhitungan elbow 90 o dimana  untuk  standar elbow 90 o Le/D adalah 30, maka :
( )( ) = 43854,8
b)  b. Bagian discharge
komponen – komponen yang digunakan dalam bagian discharge yaitu:
-  Reducer dari  ukuran ∅ 5  inch  ke ∅ 4  inch sebanyak 1 buah
-  Pipa  PVC  berukuran ∅ 4  inch  dengan  panjang 9.6 meter.
- Elbow 90 o berukuran ∅ 4 inch sebanyak 2 buah.
1) Pehitungan reducer dari ∅ 5 inch ke ∅ 4 inch
( )   ( )     ( )
2)  2) Perhitungan head lossess pipa PVC berukuran 4 inch
D 2 = pipa PVC 4 inch = 114.7 mm = 1.14 m
L = 9.6 m
Q = 0.008 m 3 /s
v = 1.004  x 10 −6 m 2 /s
Kecepatan dari fluida didalam pipa (V 2 ) bisa didapat dengan rumus sebagai berikut:
= 0.007  m/s

## Bilangan Reynoldsnya

## =
Dikarenakan bilangan reynolds yang didapat adalah Re > 4000. Maka dapat dicari koofisien gesek :
ℇ = 0.05 mm = 0.00005 m (untuk pipa PVC).
Nilai kekasaran permukaan relatif pipa adalah  :
Dari kedua nilai tersebut, maka di dapat koefisien pipa  ( f 2 )  sebesar  0.027.  Sehingga  nilai head losses berdasarkan  persamaan  Darcy-Weisbach adalah :
3)  Perhitungan head lossess elbow 90 o ∅ 4 inch nilai ekivalen length digunakan dalam perhitungan elbow 90 o ,  dimana  untuk  standar elbow 90 o Le/D adalah 30, maka:
H lm = 0.00002 m 2 /s 2 x 2 = 0.00004 m 2 /s 2
H l total = H l Suction + H l Discharge
= (1462 + 0.007 + 1.6 + 0.000006 + 0.00004) m 2 /s 2
= 1463.6 m 2 /s 2
4.1.2. Menghitung Head (H)
a)  Head (H) tekanan
P in = 40 psi atau  setara dengan 275790 Pa
ρ air = 1000 kg/m 3
b)  Head (H) kecepatan
= (               ) = 32.16 m 2 /s 2
Jadi H total = + +
= (2758 + 1463.6 + 32.16) m 2 /s 2
= 4253.7 m 2 /s 2
4.1.3. Menghitung daya keluaran dan efisiensi
Untuk  dapat  menghitung  efisiensi  diperlukan untuk  mencari  daya  hidrolik  (P H )  pada  pompa sentrifugal kemudian dilanjutkan dengan mencari daya poros (P S ).
(P H ) = Q x ρ x H
= 0.008 m 3 /s x 1000 kg/m 3 x 4253.7 m 2 /s 2
= 340.2 W
F = gaya sentrifugal (N) = 15 kg x 9.81 m/s 2 = 117.72 N
D pompa = 315 mm = 0.315 m
r pompa = 157.5 mm = 0.157 m
Torsi (T) = F x r = 117.72 N x 0.157 m = 18.5 Nm
ω = kecepatan sudut angular (rad/s)
ω =
(Ps) =  T x ω
= 18.5 Nm x 157 rad/s = 2904.5W
Efisiensi = 100%
=

## 2)  Kesimpulan
Kesimpulan  dari  penelitian  ini  yaitu  pompa sentrifugal  dapat  difungsikan  sebagai shower tester booth , dengan ketentuan sebagai berikut:
Head (H) : 4253.7 m 2 /s 2 Debit (Q) : 8 ℓ /s Putaran pompa (n) : 1502 rpm Tekanan (P) : 275790 Pa Daya Hidrolik ( ) : 340.2 W Daya Poros ( ) : 424.1 W
1. Shower  tester  booth yang  dibuat  dengan menggunakan  pompa  sentrifugal  dengan impeller tipe open  fluid cukup mudah  dalam instalasi  perpipaan,  dimana  fungsi  dari pompa  sentrifugal  tersebut  dibalik.  Dengan H total 4253.7  m 2 /s 2 dan  aliran  air  sebesar  8 ℓ /s.
2.  Daya  hidrolik  sebesar  340.2  W  serta  daya poros sebesar 424.1 W menciptakan efisiensi  sebesar  24.6  %,  dimana  hal  ini mampu  untuk  menggerakan  motor  sinkron yang  beralih  fungsi  sebagai shower  tester booth.

## 5.1 Implikasi Hasil Penelitian
Hasil penelitian ini memberikan implikasi akademis,  praktis,  dan  implikasi  manajerial sebagai berikut. Yaitu meningkatkan pemahaman bagi  industri  otomotif  dalam  penggunaan  pompa sentrifugal sehingga daya yang dikeluarkan lebih efisiensi,  dengan  memperhatikan  mekanisme perhitungan  pada  pompa  sentrifugal  yang diterapkan  untuk  pembuatan shower  tester
booth .

## Daftar Pustaka
[1]   [1] Adi R. M. Arief, Gerits Dirk Soplanit, I Nyoman Gede. “Performansi Pompa Air
DAB Type DB- 125B” 1.1 (2013): 1–8.
[2] Rafli, Deni, and Mulfi Hazwi. “Simulasi Numerik Penggunaan Pompa Sebagai
Turbin Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro ( Pltmh ) Menggunakan
Perangkat Lunak Cfd Pada Pipa.” Jurnal e- Dinamis, 8.4 (2014): 214 –223.
[3] Dudhe, Akshay Y, and Mahesh R Chopade. “Effects of Splitter Blades on Centrifugal Pump Performance - A Review” 7.7 (2017):
379 –383.
[4 ] Armila, “Pemanfaatan Pompa Centrifugal Untuk Mengoptimalkan Lahan Mati Menjadi Lahan Produktif” 1.1 (2018) 1-13.
[5 ] Zhang, Yu et al. “Optimization and Analysis of Centrifugal Pump considering Fluid- Structure Interaction.” Scientific World
Journal 8.4 (2014): 1-10
[6 ] Auto, Kamthe, and Agencies Pune. “Bus manufacturing process Special Technical Features in our Bus Bod y Construction” (2014).
[7] Gautam A. Ghabade and K.H.Inamdar. “ Rectification and Analysis of Water Intrusion in the Vehicle ” Mechanical Department 4.2 (2013) 40-41.
[8] Bts-II-rp-- , Apta. “In-Plant Inspection for Bus Procurements” (2015).