Received 10 September 2023; Received in revised form 19 March 2024; Accepted 19 March 2024 Available online 22 March 2024
Contents list available at Sinta

## A R M A T U R
: Artikel Teknik Mesin & Manufaktur
Journal homepage: https://scholar.ummetro.ac.id/index.php/armatur

## Efek tinggi hisap terhadap kapasistas pompa sentrifugal
Arjal Tando 1 *, Alimuddin Linrung 2 , Muhammad Syafrun 3 , Rustam Efendi 4
1,4 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sulawesi Tenggara, Jl. Kapten Piere Tendean No. 109, Baruga, Kendari
2, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muslim Indonesia, Jl. Urip Sumoharjo Km.5, Makassar
3 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Makassar
A R T I C L E I N F O

## A B S T R A C T
Keywords: Efficiency Centrifugal pump Total head Vertical Centrifugal  pumps  are  one  type  of  pump  commonly used in the industry, particularly in the processing and distribution  of  clean  water.  The  characteristics  of these  pumps  can  be  determined  by  varying  the  flow rate  at  a  certain  height.  A  study  was  conducted  to investigate the effects of three different pump heights (3.5  m,  4.5  m,  and  5.5  m)  on  the  efficiency  of  a centrifugal  pump  using  water  at  a  temperature  of 31℃.  The  results  showed  that  the  maximum  overall efficiency  was  obtained  at  a  height  of  4.5  m  with  a value of 33.22% and a total head of 23.39 m. The pump height  was  found  to  have  an  impact  on  the  pump capacity,  with  higher  pump  positions  resulting  in  an increased  occurrence  of  cavitation  bubbles  in  the suction  pipe,  leading  to  a  decrease  in  pump performance. Therefore, the placement of centrifugal pumps  should  be  carefully  considered,  taking  into account  factors  such  as  height  and  distance  of  the suction  pipe,  to  minimize  cavitation  and  achieve optimal pump performance.

## Pendahuluan
Industri  merupakan  salah  satu pengguna pompa dengan jenis sentrifugal yang  senantiasa  diharapkan  mampu beroperasi  secara  maksimal  dan  tahan dioperasikan dalam waktu jangka panjang  [1].  Jenis  pompa,  pemasangan dan  pengoperasian  yang  tepat  sangat
berkaitan  erat  dengan  kinerja  suatu pompa  sesuai  kebutuhan  [2].  Indikator yang digunakan dalam mengukur kemampuan  pompa  adalah  getaran  dan suhu.Industri sangat banyak menggunakan  pompa  jenis  sentrifugal, khususnya pada industri pengolahan dan pendistribusian  air  bersih.  Keunggulan
pompa sentrifugal terdiri atas : konstruksi sederhana,  kapasitas  dan  tinggi  tekan ( head )  yang  tinggi,  pemasangan  dan perawatan  yang  mudah,  ketahan  dan kehandalan yang tinggi serta harga yang relatif  lebih  murah  dibandingkan  pompa jenis  lain.  Selain  keunggulan  dan ketahanan  yang  dimiliki  oleh  pompa sentrifugal,  masih  banyak  dijumpai kegagalan  yang  terjadi  pada  proses pengoperasian  di  lapangan.  Kerusakan pada impeller dan casing yang sering kali terlepas  dari  perhatian  dalam  perawatan pompa sehingga menyebabkan terjadinya kavitasi  pada  pompa  [3].  Pompa  akan mengalami  kavitasi  apabila  terdapat gelembung-gelembung  uap  di  dalam cairan  yang  dipompa  akibat  penurunan tekanan  hingga  di  bawah  tekanan  uap jenuh cairan pada suhu operasi pompa [4, 5]. Efek kavitasi yang dialami oleh pompa sentrifugal  sangatlah  merugikan.  Bagian pada pompa yang sering mengalami kavitasi adalah  sisi  hisap  pompa,  sudu  pompa, maupun  di  saluran  pipa.  Timbulnya gelembung-gelembung  uap,  suara-suara bising  ( noise )  dan  getaran  ( vibrasi ) merupakan  indikasi  bahwa  pompa  sedang mengalami kavitasi [6].
Dalam  pengembangan  teknologi perawatan  peralatan,  penting  untuk memperhatikan  faktor-faktor  yang  dapat mempengaruhi kinerja peralatan tersebut, termasuk  pompa. Salah satu faktor yang perlu  dipertimbangkan  adalah  tinggi hisap pompa, yang dapat mempengaruhi kapasitas  dan  efisiensi  pompa.  Oleh karena  itu,  penelitian  yang  dilakukan untuk  mengkaji  pengaruh  tinggi  hisap terhadap kapasitas pompa sangat relevan dan  penting  untuk  dilakukan.  Dalam penelitian  tersebut,  perlu  dilakukan analisis  terhadap  karakteristik  pompa, termasuk debit aliran,  head total pompa, efisiensi  overall,  dan  faktor-faktor  yang mempengaruhinya  seperti  posisi  letak
pompa  dan  fenomena  kavitasi.  Dengan memahami  karakteristik  pompa  secara mendalam,  akan  memudahkan  dalam menentukan parameter-parameter operasi yang  optimal,  sehingga  pompa  dapat beroperasi dengan efisien dan tahan lama. Selain itu, teknologi predictive maintenance juga dapat digunakan untuk memantau  kondisi  pompa  secara  real- time, sehingga dapat mendeteksi potensi kerusakan  sebelum  terjadi  dan  dapat melakukan tindakan perbaikan yang tepat waktu.  Dengan  demikian,  teknologi predictive maintenance dapat meningkatkan  efisiensi  dan  keandalan operasi  pompa,  serta  mengurangi  biaya perawatan dan penggantian suku cadang yang tidak perlu [ 2 , 7 ].
Secara  keseluruhan,  penelitian mengenai pengaruh tinggi hisap terhadap kapasitas pompa dan penggunaan teknologi predictive maintenance
merupakan hal yang penting dan relevan dalam meningkatkan kinerja dan keandalan  operasi  pompa,  terutama dalam industri pengolahan dan pendistribusian air bersih.

## Metode Penelitian
Penelitian menggunakan seperangkat pompa  sentrifugal  (Pompa  Air  SHIMIZU PS-128 BIT) yang terdiri atas pipa diameter ¾ inchi sebagai pipa instalasi, manomemeter untuk mengukur beda head, flowmeter  digunakan  untuk  mengukur debit  aliran,  termometer  digunakan  untuk mengukur suhu air, heater digunakan untuk menaikkan suhu air. Skema instalasi pompa disajikan pada Gambar 1.

## Prosedur Pengujian
1. Memposisikan pompa pada ketinggian 3,5 m
2. Memanaskan air sampai pada temperatur 31℃
3. nyalakan pompa
4. Mengatur  debit  aliran  pada  3  LPM dengan  cara  membuka valve pada outlet yang  melewati  alat  ukur
flowmeter .
5. Mencatat beda tekanan pada manometer
6. Amati  gejala  kavitasi  melalui  pipa transparan pada sisi isap.
7. Ulangi prosedur 4 sampai 6 untuk debit aliran 4 LPM, 5 LPM, 6 LPM, 7 LPM, 8 LPM, 9 LPM, dan 10 LPM
8. Ulangi prosedur 1 sampai 7 pada posisi ketinggian  pompa  4,5  m  (debit  aliran sebesar  3  LPM,  4  LPM,  5  LPM,  6 LPM,  7  LPM,  8  LPM  dan  8,6  LPM) dan 5,5 m (debit aliran sebesar 3 LPM, 4  LPM,  5  LPM,  6  LPM,  7  LPM,  dan 7,8 LPM).
9. Selasai dan matikan mesin

## Skema Pengujian
Skema  pengujian  pompa  sentrifugal dengan  3  variasi  ketinggian  air  dan
kemampuan laju aliran debit per ketinggian (Tabel 1).
Persamaan  yang  digunakan  pada penelitian  ini  head  total  pompa  (Ht),  daya hidrolik  pompa  (Nh),  daya  pompa  (Np), dan Efisiensi overall pompa (ƞ).
Head total pompa dapat dihitung menggunakan persamaan 1. 𝐻𝑡 = 𝛥ℎ×12,6 100 (1)
Daya  hidrolik  pompa  (Nh)  dapat  dihitung menggunakan persamaan 2. 𝑁ℎ   =  𝜌 . 𝑔 . 𝑄 . 𝐻𝑡 (2)
Daya pompa (Np) dapat dihitung menggunakan persamaan 3. 𝑁𝑝 =  𝑉 . 𝐼 (3)
Efisiensi overall pompa (ƞ) dapat dihitung menggunakan persamaan 4.
ƞ 𝑂𝑣 = 𝑁ℎ 𝑁𝑝 𝑥100% (4)
Tabel 1. Skema pengujian pompa Pengujian Tinggi (m) Laju aliran debit (LPM) I 3,5 3 4 5 6 7 8 9 10 II 4,5 3 4 5 6 7 8,6 - - III 5,5 3 4 5 6 7 7,8 - -
Gambar 1. Skema instalasi pompa

## Hasil dan Pembahasan

## Head total
Gambar  2  menunjukkan  bahwa dengan  peningkatan  debit  aliran,  terjadi penurunan  tekanan  air  dalam  pipa  hisap pompa yang menyebabkan penurunan head total  pompa.  Meskipun  kerugian  gesekan pada pipa hisap meningkat, energi tekanan dalam  aliran  air  juga  turun  dengan meningkatnya kecepatan aliran. Pada posisi pompa  3,5  m  dan  4,5  m  dari  dasar  pipa hisap, penurunan head total masih tergolong kecil meskipun terjadi penurunan tekanan pada pipa hisap karena peningkatan  debit  aliran.  Namun,  jika pompa berada pada posisi 5,5 m dari dasar pipa  hisap,  penurunan  p  sangat  signifikan karena  adanya  gelembung  udara  di  dalam pipa  hisap.  Fenomena  ini  merupakan indikator terjadinya kavitasi pada pompa.
yang dapat dilihat dari kurva pada Gambar 2.  Hasil  perhitungan  menunjukkan  bahwa pada  posisi  pompa  3,5  m  dari  dasar  pipa hisap,  head  total  mengalami  penurunan sebesar 3,83 m (dari 17,64 m menjadi 13,81 m) dengan peningkatan debit aliran sebesar 0,5.10-4 m³/s hingga 1,667.10-4 m³/s. Pada posisi  pompa  4,5  m  dari  dasar  pipa  hisap, terjadi penurunan head total sebesar 23,39 m  (dari  28,48  m  menjadi  5,09  m)  dengan peningkatan  debit  aliran  sebesar  0,5.10-4 m³/s  hingga  1,433.10-4  m³/s.  Sedangkan pada  posisi  pompa  5,5  m  dari  dasar  pipa hisap,  penurunan  head  total  sangat signifikan yaitu sebesar 6,7 m (dari 22,02 m menjadi 15,32 m) dengan peningkatan debit aliran sebesar 0,5.10-4 m³/s hingga 1,3.10- 4  m³/s.  Hal  ini  disebabkan  oleh  adanya gelembung-gelembung  udara  pada  pipa hisap yang merupakan indikator terjadinya kavitasi pada pompa.
Gambar 1. Head total terhadap debit aliran pada temperatur air 31℃

## Daya hidrolik
Gambar  3  menunjukkan  hubungan antara  daya  hidrolik  dengan  debit  aliran. Terlihat  bahwa  semakin  besar  debit  aliran yang  ditambahkan,  maka  semakin  besar pula  daya  hidrolik  yang  dihasilkan  oleh pompa.  Namun,  pada  posisi  pompa  5,5  m
dari  dasar  pipa  hisap,  terjadi  penurunan daya  hidrolik  dengan  meningkatnya  debit aliran  (fenomena  kavitasi).  Penurunan  ini terjadi  karena  adanya  fenomena  kavitasi, yang ditandai dengan munculnya gelembung-gelembung kecil dalam jumlah banyak,  hingga  membentuk  gelembung yang lebih besar dan bergerak searah aliran air.  Semakin  besar  debit  aliran  yang ditambahkan,  maka  semakin  besar  pula jumlah  gelembung  yang  terbentuk  dan ukuran  gelembung  yang  semakin  besar. Posisi  pompa  3,5  m  menghasilkan  daya hidrolik  sebesar  8,61  Watt  sampai  22,48 Watt  dengan  penambahan  debit  aliran sebesar  0,5.10-4  m³/s  sampai  1,667.10-4 m³/s.  Posisi  pompa  4,5  m  menghasilkan daya  hidrolik  sebesar  11,42  Watt  sampai 23,92  Watt,  dengan  peningkatan  debit aliran  sebesar  0,5.10-4  m³/s  sampai 1,433.10-4  m³/s.  Sedangkan  posisi  pompa 5,5  m  menghasilkan  daya  hidrolik  sebesar 10,76  Watt  sampai  19,45  Watt  dengan
10 12 14 16 18 20 22 24 26 0,00004 0,00006 0,00008 0,00010 0,00012 0,00014 0,00016 0,00018 H e ad t ot al , H t (m ) Debit aliran, Q (m ³ /s) Hs 3,5 m Hs 4,5 m Hs 5,5 m
peningkatan  debit  aliran  sebesar  0,5.10-4 m³/s sampai 1,3.10-4 m³/s.
Gambar 2. Daya hidrolis terhadap debit aliran pada temperatur 31℃

## Efisiensi overall
Gambar 4 memperlihatkan hubungan antara efisiensi overall terhadap debit  aliran.  Efisiensi overall meningkat pada  peningkatan  debit  aliran,  hal  ini disebabkan  oleh  daya  hidrolik  semakin meningkat.  Pada  debit  tertentu,  efisiensi overall turun  yang  disebabkan  adanya gelembung  udara  yang  mengalir  di  dalam pipa  hisap  dan  menyebabkan  efisiensi overall mengalami  penurunan  secara mendadak.  Fenomena  tersebut  terjadi apabila  pompa  berada  pada  posisi  5,5  m. Penurunan  efisiensi  pompa  menunjukkan kemampuan  daya  hisap  pompa  untuk menekan air. Penurunan efisiensi diindikasikan terjadi tumbukan gelembung- gelembung udara pada sudu-sudu impeller , sehingga  gaya  sentrifugal  yang  bekerja pada  sudu-sudu impeller tersebut  akan semakin  kecil  [ 1 ].  Berdasarkan  hasil perhitungan  efisiensi overall ,  untuk  posisi pompa  3,5  m  dengan  penambahan  jumlah debit  aliran  sebesar  0,5.10-4  m³/s  sampai 1,667.10-4  m³/s  menghasilkan  efisiensi overall  sebesar  11,96  %  sampai  31,22  % (efisiensi maksimum sebesar 31,22 % pada debit  aliran  1,667.10-4  m³/s).  Pada  posisi pompa  4,5  m  dengan  peningkatan  debit aliran  sebesar  0,5.10-4  m3/s  sampai 1,433.10-4  m³/s,  menghasilkan  efisiensi
overall  sebesar  15,86  %  sampai  33,22  % (efisiensi maksimum sebesar 33,22 % pada debit  aliran  1,433.10-4  m³/s).  Sedangkan pada  posisi  pompa  5,5  m  dengan peningkatan  debit  aliran  sebesar  0,5.10-4 m³/s  sampai  1,3.10-4  m³/s,  menghasilkan efisiensi overall sebesar  14,94  %  sampai 27,02  %  (efisiensi  maksimum  sebesar 29,03 % pada debit aliran sebesar 1,167.10- 4 m³/s).
Gambar 3. Efisiensi overal terhadap debit aliran pada temperatur 31℃.

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan perhitungan, terdapat beberapa kesimpulan yang  dapat  diambil  terkait  dengan  kinerja pompa dan faktor-faktor yang mempengaruhinya. Pertama, semakin besar debit  aliran  maka  head  total  pompa  akan semakin  kecil,  namun  daya  hidrolik  dan efisiensi  overall  akan  meningkat  seiring dengan meningkatnya debit aliran. Kedua, posisi  letak  pompa  sangat  berpengaruh terhadap  kinerja  pompa  dan  terjadinya kavitasi.  Semakin  tinggi  posisi  peletakkan pompa maka kavitasi yang dihasilkan akan semakin  besar  sehingga  menurunkan kinerja  atau performance pompa.  Ketiga, fenomena  kavitasi  dapat  menurunkan kinerja pompa dengan munculnya gelembung-gelembung  dalam  pipa  hisap. Keempat,  dari  hasil  perhitungan  diketahui bahwa untuk posisi pompa 3,5 m dari dasar pipa  hisap  hingga  posisi  5,5  m  dari  dasar pipa  hisap,  terdapat  penurunan  head  total pompa yang signifikan dengan peningkatan
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0,00004 0,00006 0,00008 0,00010 0,00012 0,00014 0,00016 0,00018 D ay a h id rol is, Nh ( W at t) Debit aliran, Q (m ³ /s) Hs 3,5 m Hs 4,5 m Hs 5,5 m 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 0,00004 0,00006 0,00008 0,00010 0,00012 0,00014 0,00016 0,00018 Ef isi e n si ov e ra l, η ov ( % ) Debit aliran, Q (m ³ /s) Hs 3,5 m Hs 4,5 m Hs 5,5 m
debit aliran yang mengindikasikan terjadinya kavitasi. Efisiensi overall pompa juga  mengalami  penurunan  pada  saat terjadinya kavitasi.

## Daftar Pustaka
[1] I.  J.  Karassik,  J.  P.  Messina,  P.
Cooper,  and  C.  C.  2008.  Heald, Pump handbook . McGraw-Hill
Education,
[2] A.  Efendi,  2022. Pompa  & Kompresor . Penerbit Andi,
[3] Abbas, M. K. (2010). Cavitation in centrifugal  pumps. Diyala  Journal of Engineering Sciences , 170-180.
[4] Delly, J. (2009). Pengaruh temperatur terhadap terjadinya
kavitasi
pada sudu pompa
sentrifugal. Jurnal  Ilmiah  Teknik
Mesin , 1 , 21-27. .
[5] Kou, S., Chen, W., Wu, Y., & Zhao,
G. (2023). Translation of cavitation bubble near
the different walls. Ultrasonics Sonochemistry , 94 , 106352.
[6] Ouyang, T., Wang, J., Mo, X., & Li, Y. (2023). Vibration and cavitation
in  high-speed  gears  caused  by faults. International Journal of Mechanical Sciences , 250 , 108322.
[7] Sularso,  Tahara,  H,  2000,  Pompa dan  Kompresor.  PT.  Pradnya
Paramitha, Jakarta.