## Pengaruh viskositas bahan bakar terhadap karakteristik aliran fluida pada pompa sentrifugal
Efendi Joko Susilo 1* , Untung Surya Dharma 2 , Dwi Irawan 3
1 Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Metro Jl. Ki Hajar Dewantara 15 A Kota Metro, Lampung, Indonesia
2,3 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Metro Jl. Ki Hajar Dewantara 15 A Kota Metro, Lampung, Indonesia
* Corresponding author : efendijokosusilo123@yahoo.com

## Abstrak
Pompa  merupakan  mesin  fluida  yang  digunakan  untuk memindahkan fluida  cair  yang pada  umumnya  dari  tempat  rendah  ke  tempat  yang  lebih  tinggi  melalui  sistem  perpipaan. Proses  pemindahan  ini  terjadi  akibat  perubahan  energi  mekanik  dari  motor  pompa  menjadi energi potensial pada fluida, fluida dapat dikatakan statis bila fluida tersebut dalam keadaan tidak bergerak atau diam pada suatu wadah dan dapat dikatakan kinematis bila fluida tersebut bergerak  secara  terus-menerus  akibat  adanya  suatu  gaya  gesek  atau  tekan  seberapapun kecilnya.  Adapun  metode  penelitian  yang  akan  dilakukan  dengan  menggunakan  tiga  variasi media bahan bakar yaitu: premium,pertalite, dan solar. Alat yang digunakan yaitu  pompa air jenis sentrifugal dengan pengambilan data pada setiap media sebanyak lima kali yaitu: putaran 2000 rpm, putaran 2200 rpm, putaran 2400 rpm, putaran 2600 rpm dan putaran 2800 rpm pada temperatur ruangan. Berdasarkan hasil penelitian didapat jenis aliran yang terjadi pada alat uji menggunakan  tiga  media  bahan  bakar  adalah  jenis  aliran  turbulen.  Karena  bilangan Reynoldnya  lebih  dari  4000.  Perubahan  tekanan  berbanding  lurus  dengan  viskositas  dan berbanding terbalik dengan kecepatan dengan hasil pengujiana perubahan tekanan pada solar pada pipa pembesaran 204,04 N/m 2 , perubahan tekanan pada pertalite pada pipa pembesaran 158,62 N/m 2 dan perubahan tekanan pada premium pada pipa pembesaran 151,07 N/m 2 . Kata kunci: viskositas, bahan bakar, aliran fluida.

## Pendahuluan
Fluida  merupakan  suatu  zat  yang keberadaannya  tidak  dapat  dipisahkan  dari kehidupan  manusia.  Sepanjang  hidupnya manusia  akan  selalu  berhubungan  dengan fluida  terutama  dalam  bentuk  air  dan udara.  Fluida  merupakan  zat  yang  dapat mengalir  yang  mempunyai  partikel  yang mudah  bergerak  dan  berubah  bentuk  tanpa mengalami  pemisahan  massa.  Ketahanan fluida terhadap perubahan bentuk sangatlah kecil sehingga fluida sangat dengan mudah mengikuti bentuk ruangnya, untuk memahami  aliran  fluida  maka  harus memahami  dan  mengetahui  beberapa  sifat dasar fluida. Sifat-sifat dasar fluida tersebut adalah  kekentalan,  kerapatan,  tekanan  dan temperatur.  Berdasarkan  wujudnya,  fluida
dapat  dibedakan  menjadi  dua  yaitu:  fluida cair dan fluida gas.
Dalam mengalirkan atau memindahkan  suatu  fluida  cair  ketempat yang  diinginkan  dibutuhkan  mesin  yang dapat  dengan  mudah  memindahkan  fluida tersebut.  Pompa  merupakan  mesin  fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida cair yang pada umumnya dari tempat rendah ke  tempat  yang  lebih  tinggi  melalui  sistem perpipaan.  Proses  pemindahan  ini  terjadi akibat perubahan energi mekanik dari motor pompa menjadi energi potensial pada fluida. Pompa  beroperasi  dengan  menggunakan perbedaan  tekanan  antara  bagian  masuk ( suction )  dan  bagian  keluar  ( discharge ) pompa.  Dengan  kata  lain  pompa  berfungsi mengubah  tenaga  mekanis  dari  suatu sumber  tenaga  (penggerak)  menjadi  tenaga
cairan,  dimana  tenaga  ini  berguna  untuk mengalirkan  cairan  dan  melalui  hambatan- hambatan yang ada di sepanjang aliran pada pipa.
Ketika  proses  pemindahan  fluida menggunakan pompa melalui sistem perpipaan  terdapat  beberapa  karakteristik aliran  yang  berbeda-beda  di  dalam  pipa, karakteristik  struktur aliran  internal  (dalam pipa) sangat tergantung dari kecepatan rata- rata aliran di dalam pipa, densitas, viskositas dan  diameter  pipa.  Aliran  fluida  (cair  atau gas)  di  dalam  pipa  mungkin  merupakan aliran laminer, turbulen, atau transisi [1].
Dalam menentukan karakteristik aliran  fluida  di  dalam  pipa  sangatlah berpengaruh  unutuk  mengetahui  jenis-jenis fluida  apa  yang  digunakan.  Karena  setiap jenis-jenis fluida memiliki kekentalan, berat jenis,  dan  kerapatan  yang  berbeda-beda sehingga  tekanan  yang  terjadi  pada  setiap fluida  akan  berbeda-beda  pula.  Dimana penulis melakukan penelitian menggunakan bahan  bakar  untuk  mengetahui  pengaruh viskositas dan sifat-sifatnya dalam menentukan karakteristik dan tekanan yang terjadi di dalam pipa pada laju aliran fluida yang menggunakan pompa sentrifugal.

## Tinjauan Pustaka

## Fluida
Definisi  suatu  fluida  yang  lebih  tepat untuk membedakan zat padat dengan fluida adalah  dari  karakteristik  deformasi  bahan- bahan tersebut. Zat padat dianggap sebagai bahan  yang  menunjukkan  reaksi  deformasi yang  terbatas  ketika  menerima  atau mengalami  suatu  gaya  geser  ( shear ). Sedangkan fluida memperlihatkan fenomena  sebagai  zat  yang  terus  menerus berubah bentuk apabila mengalami tegangan  geser,  dengan  kata  lain  yang dikategorikan  sebagai  fluida  adalah  suatu zat  yang  tidak  mampu  menahan  tekanan geser  tanpa  berubah  bentuk.  Jadi  dapat disimpulkan fluida itu merupakan suatu zat yang  dapat  dengan  mudah  berubah  bentuk, tergantung dari tempat fluida itu berada.
Fluida  dapat  dikatakan  statis  bila fluida  tersebut  dalam  keadaan  tidak
bergerak  atau  diam  pada  suatu  wadah  dan dapat  dikatakan  kinematis  bila  fluida tersebut  bergerak  secara  terus-menerus ( continue )  akibat  adanya  suatu  gaya  gesek atau  tekan  seberapapun  kecilnya.  Fluida secara  umum  bila  dibedakan  dari  sudut kemampatannya  ( compresibility ),  maka bentuk  fluida  terbagi  dua  jenis,  yaitu; compressible fluid dan incompressible fluid. Yang  dimaksud  dengan compressible  fluid adalah  fluida  yang  tingkat  kerapatannya dapat berubah-ubah, contohnya; zat berbentuk  gas.  Sedangkan incompressible fluid adalah fluida yang tingkat kerapatannya tidak berubah atau perubahannya  kecil  sekali  dan  dianggap tidak ada, contohnya zat berbentuk cair [2].

## Kekentalan (viscosity)
Viskositas  adalah  ukuran  ketahanan sebuah  fluida  terhadap  deformasi  atau perubahan  perubahan  bentuk.  Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya.
Salah satu masalah yang paling sering ditemui  dalam  karakteristik  pompa  adalah kekentalan  atau  viskositas  suatu  fluida. Pengaruh viskositas pada fluida mempengaruhi  nilai  head,  debit  dan karakteristik daya dari pompa [3]. Viskositas  zat  cair  cenderung  menurun dengan  seiring  bertambahnya  kenaikan temperatur,  hal  ini  disebabkan  gaya-gaya kohesi  pada  zat  cair  bila  dipanaskan  akan mengalami  penurunan  dengan  semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan  berturunnya  viskositas  dari zat cair tersebut.
Viskositas dibagi menjadi dua macam yaitu  viskositas  dinamik  atau  viskositas mutlak dimana sifat fluida yang menghubungkan  tegangan  geser  dengan gerakan  fluida.  Serta  viskositas  kinematik yaitu perbandingan antara viskositas dinamik dengan kerapatan fluida, pada nilai kekentalan  nisbi  dan  dinamis  solar  lebih besar  dibandingkan  dengan  premium, pertamax,  dan  minyak  tanah.  Kesimpulan
yang  didapat  adalah  apabila  dibandingkan dengan hasil kekentalan standar aquades [4].

## Tipe-Tipe Aliran
Adapun  beberapa  tipe  aliran  pada fluida adalah sebagai berikut :
a. Aliran  laminer  didefinisikan  sebagai aliran  dengan  fluida  yang  bergerak dalam  lapisan-lapisan  dengan  satu lapisan  meluncur  secara  lancar.  Dalam aliran  laminer  ini  viskositas  berfungsi untuk meredam kecenderungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan.
Gambar 1. Aliran Laminar
b. Aliran transisi merupakan aliran peralihan  dari  aliran  laminer  ke  aliran turbulen.  Ketika  kecepatan  aliran  itu bertambah atau viskositasnya berkurang (dapat disebabkan temperatur
meningkat)  maka  gangguan-gangguan akan  terus  teramati  dan  semakin membesar  serta  kuat  yang  akhirnya suatu keadaan peralihan tercapai, Keadaan  peralihan  ini  tergantung  pada viskositas fluida.

## Gambar 2. Aliran Transisi.
c. Aliran  turbulen  didefinisikan  sebagai aliran  yang  dimana  pergerakan  dari partikel-partikel  fluida  sangat  tidak menentu
karena
mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan,  yang  mengakibatkan  saling tukar momentum dari satu bagian fluida ke  bagian  fluida  yang  lain  dalam  skala yang besar.
Gambar 3. Aliran Turbulen.

## Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal didefinisikan sebagai  pompa  yang  menggunakan  gaya sentrifugal  untuk  memberikan  energi  pada fluida  dengan  menaikkan  kecepatan  dari fluida kemudian mengkonversikannya
menjadi tekanan. Pompa sentrifugal merupakan  pompa  yang  memiliki  elemen utama  yaitu  sebuah  motor  dengan  sudu impeler  berputar  dengan  kecepatan  tinggi. Fluida masuk dipercepat oleh impeler yang menaikkan kecepatan fluida maupun tekanannya dan melemparkan keluar melalui volute atau rumah siput.

## Bahan Bakar
Merupakan  suatu  materi  apapun yang  bisa  diubah  menjadi  energi.  Biasanya bahan bakar mengandung energi panas yang dapat dilepaskan dan dimanipulasi. Kebanyakan bahan bakar digunakan manusia melalui proses pembakaran dimana bahan bakar tersebut akan melepaskan panas setelah direaksikan dengan oksigen di udara, adapun  beberapa  jenis-jenis  bahan  bakar yaitu bahan bakar padat, bahan bakar, bahan bakar gas.

## Metode Penelitian
Adapun metode penelitian yang akan dilakukan dengan menggunakan tiga variasi media bahan bakar yaitu: premium,pertalite, dan solar. Alat yang digunakan yaitu  pompa air  jenis  sentrifugal  dengan  pengambilan data  pada  setiap  media  sebanyak  lima  kali yaitu:  putaran  2000,  putaran  2200,  putaran 2400, putaran 2600 dan putaran 2800 pada temperatur ruangan.

## Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Pada pengujian didapat nilai  debit dan  kecepatan  pada  diameter  19 mm
No Bahan Putaran (rpm) Debit (m 3 /s) Kecepatan (m/s) 1 Premium 2000 3,67 x 10 -4 0,32 2200 4 x 10 -4 0,35 2400 4,16 x 10 -4 0,36 2600 4,5 x 10 -4 0,39 2800 4,6 x 10 -4 0,4
2 Pertalite 2000 3,67 x 10 -4 0,32 2200 4 x 10 -4 0,35 2400 4,16 x 10 -4 0,36 2600 4,5 x 10 -4 0,39 2800 4,6 x 10 -4 0,4
3 Solar 2000 3,3 x 10 -4 0,29 2200 3,6 x 10 -4 0,31 2400 3,8 x 10 -4 0,33 2600 4,1 x 10 -4 0,36 2800 4,3 x 10 -4 0,38
Tabel 2. Pada pengujian didapat nilai debit dan  kecepatan  pada  diameter  38 mm.
Tabel 3. Pada  pengujian  didapat  hasil bilangan reynold pada pipa acrylic . No Bahan Putaran (Rpm) Nilai Reynold Jenis Aliran 1 Premium 2000 29265 Turbulen 2200 31966 Turbulen 2400 33317 Turbulen 2600 36018 Turbulen 2800 36919 Turbulen 2 Pertalite 2000 29265 Turbulen 2200 31966 Turbulen 2400 33317 Turbulen 2600 36018 Turbulen 2800 36919 Turbulen 3 Solar 2000 19901 Turbulen 2200 21772 Turbulen 2400 22963 Turbulen 2600 24834 Turbulen 2800 26025 Turbulen
Tabel 4. Pada pengujian di dapat hasil  nilai tekanan pada pegujian.
Me dia Rpm ∆P 1 ∆P 2 ∆P 3 ∆P 4 ∆P 5
Pre miu m 2000 -60,42 67,98 -45,32 -37,76 -30,18 2200 -80,75 90,64 -60,42 -45,32 -37,76 2400 -105,75 113,3 -67,98 -60,42 -52,87 2600 -128,41 123,41 -90,64 -67,98 -67,98 2800 -143,52 151,07 -105,75 -75,53 -83,09
Pert alit e 2000 -67,98 83,09 -52,87 -45,32 -37,76 2200 -98,19 98,19 -67,98 -52,87 -45,32 2400 -113,3 120,86 -75,53 -67,98 -60,42 2600 -135,96 135,96 -98,19 -75,53 -76,53 2800 -151,07 158,62 -113,3 -83,09 -90,64
Sol ar 2000 -97,94 122,42 -83,09 -65,29 -65,29 2200 -122,42 138,75 -98,19 -73,45 -73,45 2400 -138,75 155,07 -105,75 -81,61 -81,61 2600 -163,23 187,72 -120,85 -97,94 -97,94 2800 -179,56 204,04 -135,96 -114,26 -114,26
Pada  diameter  pipa  yang  sama  dan nilai putaran yang semakin besar, laju aliran fluida akan mempengaruhi kecepatan fluida
dan  perubahan  tekanan.  Hal  ini  diketahui dari pengujian, pada pipa yang berdiameter ¾  inchi  (P 1 ,  P 3 ,  P 4 ,  dan  P 5 )  pada  putaran 2000  rpm  nilai  kecepatan  mengalami peningkatan begitu juga dengan tekanannya. Misalnya pada putaran 2000 rpm kecepatan fluida  Premium  sebesar  1,3  m/s  dan  terus meningkat sampai pada kecepatan 1,64 m/s yaitu  di  putaran  2800  rpm  begitu  juga dengan fluida pertalite dan solar. Sedangkan pada  pipa  yang  mengalami  pembesaran dengan  premium  putaran  2000  rpm  nilai kecepatannya  menurun  menjadi  0,32  m/s dan  pada  premium    putaran  2800  rpm kecepatannya  adalah  0,4  m/s  begitu  juga dengan pertalite dan solar kecepatannya ikut menurun  juga.  Hal  ini  terjadinya  karena perubahan  bentuk  penampang  pada  pipa pembesaran.
Sementara untuk jenis aliran di dalam pipa,  dapat  dilihat  dari  bilangan Reynold untuk  premium  dan  pertalite  sama  yaitu sebesar 29265 - 36919 sedangkan pada solar 19901 –  26025.  Dimana  bilangan
Reynoldnya lebih  besar  dari  4000,  jika bilangan Reynoldnya lebih  besar  dari  4000 adalah  aliran  turbulen.  Aliran  turbulen adalah  jenis  aliran  dimana  pergerakan  dari partikel–partikel fluida sangat tidak menentu  karena  mengalami  percampuran serta  putaran  partikel  antar  lapisan,  yang mengakibatkan saling tukar momentum satu bagian  fluida  kebagian  fluida  yang  lain dalam  skala  yang  besar.  Bilangan Reynold sendiri  dipengaruhi  oleh  kecepatan  aliran fluida  (v),  diameter  dalam  pipa  pengujian (D)  dan  viskositas  kinematik  fluida  ( 𝑣 ).
Semakin  bertambahnya  kecepatan  fluida, maka bilangan Reynold juga akan bertambah.  Hal  ini  dibuktikan    pada bilangan  reynold  pada  premium  29265 dengan kecepatan 1,3 m/s dan 36919 dengan kecepatan 1,64 m/s.
Perubahan  tekanan  di  dalam  pipa pengujian terjadi seiring bertambahnya laju aliran fluida. Untuk besar tekanan pada pipa pengujian pada satu titik bagian pipa (∆P 1 ), besar  tekanannya  akan  semakin  bertambah dengan  semakin  bertambahnya  laju  aliran. Hal  ini  dapat  diketahui,  pada  Premium
No Bahan Putaran (rpm) Debit (m 3 /s) Kecepat an (m/s) 1 Premium 2000 3,67 x 10 -4 1,3 2200 4 x 10 -4 1,42 2400 4,16 x 10 -4 1,48 2600 4,5 x 10 -4 1,6 2800 4,6 x 10 -4 1,64 2 Pertalite 2000 3,67 x 10 -4 1,3 2200 4 x 10 -4 1,42 2400 4,16 x 10 -4 1,48 2600 4,5 x 10 -4 1,6 2800 4,6 x 10 -4 1,64 3 Solar 2000 3,3 x 10 -4 1,17 2200 3,6 x 10 -4 1,28 2400 3,8 x 10 -4 1,35 2600 4,1 x 10 -4 1,46 2800 4,3 x 10 -4 1,53
dengan putaran 2000 rpm besar tekanannya adalah -60,42 N/m 2 dan pada putaran 2800 rpm  perubahan  tekanannya  adalah  -143,52 N/m 2 . Untuk Pertalite dengan putaran 2000 rpm  tekanannya  adalah  -67,98  N/m 2 dan pada putaran 2800 rpm perubahan tekanannya adalah -151,07 N/m 2 . Sedangkan  pada  Solar  pada  putaran  2000 adalah -97,94 N/m 2 dan pada putaran 2800 rpm adalah -179,56 N/m 2 .
Untuk  perubahan  tekanan  pada  pipa pembesaran  (∆P 2 )  terjadi  sebaliknya,  jika semakin  bertambahnya  laju  aliran  fluida maka  tekanan  yang  terjadi  semakin  kecil. Pada  Premium  dengan  putaran  2000  rpm tekanannya  adalah  67,98  N/m 2 dan    pada putaran  2800  rpm  perubahan  tekanannya adalah 151,07 N/m 2 . Untuk Pertalite dengan putaran 2000 rpm tekanannya adalah 83,09 N/m 2 dan pada putaran 2800 rpm perubahan tekanannya adalah 158,62 N/m 2 . Sedangkan untuk    Solar  dengan  putaran  2000  rpm tekanannya  adalah  122,42  N/m2  dan perubahan  tekanannya  pada  putaran  2800 rpm tekanannya adalah -204,04 N/m 2 . Sementara  perubahan  tekanan  pada pipa  pengecilan  (∆P 3 )  berbanding  terbalik dengan  yang  terjadi  pada  pipa  yang mengalami pembesaran (∆P 2 ). Pada Premium  dengan  putaran  2000  rpm tekanannya  adalah  -45,32  N/m 2 dan  pada putaran  2800  rpm  perubahan  tekanannya adalah  -105,75  N/m 2 .  Untuk  Pertalite dengan    putaran  2000  rpm  adalah  -52,87 N/m 2 dan pada putaran 2800 rpm perubahan tekanannya adalah -113,3 N/m 2 . Sedangkan pada  Solar  dengan  putaran  2000  rpm tekanannya  adalah    -89,78  N/m 2 dan  pada putaran  2800  rpm  perubahan  tekananya adalah -146,91 N/m 2 . Pada  pipa  belokan  (∆P 4 ),  perubahan tekanannya  juga  berbanding  lurus  dengan semakin  bertambahnya  laju  aliran  fluida. Pada  Premium  dengan  putaran  2000  rpm tekanannya  adalah  -37,76  N/m 2 dan  pada putaran  2800  rpm  perubahan  tekanannya adalah -75,53 N/m 2 . Untuk Pertalite dengan putaran  2000  rpm  adalah  -45,32  N/m 2 dan pada putaran 2800 rpm perubahan tekanannya  adalah  -83,09N/m 2 .  Sedangkan
pada  Solar  dengan  putaran  2000  rpm tekannannya  adalah  -65,29  N/m 2 dan  pada putaran  2800  rpm  perubahan  tekananya adalah -114,26 N/m 2 .
Semakin  bertambahnya  laju  aliran maka  semakin  besar  juga  tekanan  juga terjadi  pada  pipa  beda  bahan  (∆P 5 ),  Pada Premium  dengan  putaran  2000  rpm tekanannya  adalah  -30,18  N/m 2 dan  pada putaran  2800  rpm  perubahan  tekanannya adalah -83,09 N/m 2 . Untuk Pertalite dengan putaran  2000  rpm  adalah  -37,76  N/m 2 dan pada putaran 2800 rpm perubahan tekanannya adalah -90,64 N/m 2 . Sedangkan pada  Solar  dengan  putaran  2000  rpm tekannannya  adalah  -65,29  N/m 2 dan  pada putaran  2800  rpm  perubahan  tekananya adalah -114,26 N/m 2 .

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan perhitungan dalam penelitian dapat disimpulkan bahwa jenis aliran yang terjadi pada alat uji menggunakan tiga media bahan bakar  adalah  jenis  aliran  turbulen.  Karena bilangan  Reynoldnya  lebih  dari  4000. Perubahan tekanan berbanding lurus dengan viskositas  dan  berbanding  terbalik  dengan kecepatan dengan hasil pengujiana perubahan  tekanan  pada  solar  pada  pipa pembesaran 204,04 N/m 2 , perubahan tekanan pada pertalite pada pipa pembesaran 158,62  N/m 2 dan  perubahan  tekanan  pada premium  pada  pipa  pembesaran  151,07 N/m 2 .

## Referensi
[1] Untung  Surya  dharma  dan  Galih Prasetyo,.2012. Pengaruh  Perubahan Laju  Aliran  Terhadap  Tekanan  Dan Jenis Aliran Yang Terjadi Pada Alat Uji Praktikum  Mekanika  Fluida. Teknik Mesin  Universitas  Muhammadiyah Metro.
[2] Eko  Singgih  Priyanto    2014. Analisa Aliran  Fluida  Pada  Pipa    Acrylic Diameter 12,7 Mm ( 0,5 Inci) Dan 38,1 Mm  (1,5  Inci).  Universitas  Guna Darma.
[3] Arjianto    A  .,  Yohana    E dan  Sinaga FTH.  2015. Analisis    Pengaruh
Kekentalan  Fluida    Air  Dan  Minyak
Kelapa Pada Performasi Pompa
Sentrifugal . Jurnal Teknik Mesin.
[4] Lita  Purwanti.,  2015. Uji  Viskositas Bahan  Bakar  Cair  Alami  Dengan MenggunakanViskosimeter Ostwald.
Universitas Gajah Mada.