URL: http://ojs.ummetro.ac.id/ummojs/index.php/turbo

## PENGARUH  KECEPATAN SUDUT TERHADAP EFISIENSI POMPA SENTRIFUGAL JENIS TUNGGAL

## Mustakim
Jurusan Teknik Mekanika Politeknik Teknologi Kimia Industri  (PTKI) Medan Jl. Medan Tenggara VII, Medan mustakim_ok@yahoo.com

## Abstrak
Unjuk  kerja  pompa  sentrifugal  banyak  dipengaruhi  oleh  disain  impeller,    rumah  pompa,  laju aliran dan  kecepatan sudut. Efisiensi merupakan hal yang sangat penting pada penggunaan pompa sentrifugal karna berkaitan dengan energi yang dipakai untuk menggerakan sistem, dari hal tersebut peneliti  ingin  mengetahui  pengaruh  kecepatan  sudut  terhadap  pompa  sentrifugal  jenis  tunggal. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah eksperimen. Pada penelitian ini digunakan pompa sentrifugal  dengan  motor  1  phase  220  volt  dan  head  hisap  20,1  m.  Untuk  pengukuran  tekanaan suction    dan  discharge digunakan  pressure  gauge  jenis  bourdon,  untuk  varisai  kecepatan  sudut digunakan inverter, sedangkan untuk pengukuran debit aliran digunakan flow meter dan fluida yang dipakai  adalah  air.  Variasi  kecepatan  sudut  yang  digunakan  999    rad/  s  sampai  3000  rad/s.  Jika kecepatan sudut pompa bertambah maka debit aliran   akan meningkat, ini sebabkan karna putaran poros  pompa  yang  memutar  impeller    berputar  semangkin  tingggi  sehingga  air  yang  dipindahkan semakin  banyak.  Penambahan  kecepatan  sudut  berbanding  lurus  terhadap  kenaikan  debit  aliran, Semakin  bertambah  kecepatan  sudut  pompa  maka  head  pompa  akan  semakin  meningkat,  ini disebabkan karna bertambahnya debit fluida yang mengalir yang mengakibatkan tekanan pada sisi discharge pompa semakin meningkat. Pada kecepatan sudut 3000 rad/s pompa dapat menghasilkan head  hingga    12,28249744  m,  Semakin  bertambah  kecepatan  sudut  maka  efisiensinya  semakin meningkat, ini disebabkan karena daya hidrolik pompa semakin meningkat dimana peningkatan daya hidrolik  disebabkan  karna  kapasitas  debit  aliran  yang  bertambah    dan    head  pompa  yang  semakin meningkat
Kata kunci: Pompa sentrifugal, Kecepatan Sudut, Efisiensi pompa.

## PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Pompa  adalah  peralatan  mekanis  yang mengubah kerja mekanis poros menjadi energi mekanis fluida dan energi  yang diterima oleh fluida ini digunakan untuk menaikkan tekanan dari  fluida  tersebut  serta  digunakan  untuk melawan  tahanan  yang  terdapat  pada  saluran sehingga  dapat  dikatakan  fungsi  dari  pompa adalah  untuk  memindahkan  fluida  dari  suatu tempat ke tempat lain dengan cara manaikkan tekanan fluida tersebut. Pada umumnya pompa digunakan  untuk  menaikkan  fluida  dari  satu tempat  yang  rendah  ke  tempat  yang  lebih tinggi  atau  digunakan  untuk  mengalirkan fluida  dari  suatu  tingkat  tertentu  ke  suatu
tempat dengan menggunakan pipa yang sangat panjang. Pompa sentrifugal banyak digunakan di  dunia  industri  seperti  pada Water  chiller , Perminyakan, Perusahaan Daerah Air Minum ( PDAM  ),  industri  kimia  dan  lainnya  .  Unjuk kerja  pompa  sentrifugal  banyak  dipengaruhi oleh disain impeller,  rumah pompa, laju aliran dan  kecepatan sudut. Efisiensi merupakan hal yang sangat penting pada penggunaan pompa sentrifugal karna berkaitan dengan energi yang dipakai untuk menggerakan sistem mekaniknya,  dari  hal  tersebut  peneliti  ingin mengetahui pengaruh kecepatan sudut terhadap pompa sentrifugal jenis tunggal.

## Tujuan Penelitian
Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh  kecepatan  sudut  terhadap  effisiensi pompa sentrifugal jenis tunggal.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Sifat – sifat Fluida
Ada beberapa macam sifat fluida berhubungan dengan variable yang dibutuhkan. adapun sifat – sifat fluida tersebut adalah :

## 1. Rapat massa (ρ)
Rapat  massa  didefenisikan  sebagai perbandingan  massa  fluida  persatuan volume  pada  tekanan  dan  temperature tertentu.  Rapat  massa  pada  suatu  titik ditulis dalam bentuk matematis.
ρ = lim ∆𝑉→0 ∆𝑚 ∆𝑉 𝑘𝑔/𝑚 3
Dengan  ∆m  adalah  massa  yang menempati volume (∆V) apabila massa diberikan  dalam  kilogram  maka  rapat massa adalah dalam kilogram per meter kubik.

## 2. Berat Jenis (γ)
Berat jenis adalah perbandingan antara berat  benda  terhadap  volume  benda. Berat  suatu  benda  adalah  hasil  kali massa  dan  percepatan  grafitasi.  Jadi berat jenis adalah :
γ = ρ.g [ 𝑁 𝑚 3 ]
Perubahan rapat massa dan berat jenis fluida  terhadap  tekanan  adalah  sangat kecil  sehingga  dalam  prakteknya perubahan tersebut diabaikan.

## Kekentalan Fluida
Kekentalan fluida adalah sifat fluida untuk melawan tegangan geser pada waktu bergerak atau mengalir. Kekentalan ini disebabkan oleh gaya kohesi antara partikel fluida. Fluida ideal tidak  mempunyai  kekentalan,  sedangkan fluida  encer  seperti  sirup  dan  oli  mempunyai kekentalan kecil.

## Tekanan
Pada  prinsipnya  tekanan  terdiri  dari tekanan atmosfir, tekanan terukur dan tekanan absolute.  Tekanan  atmosfir  disebabkan  oleh berat  grafitasi  udara  diatas  permukaan  bumi dan tekanan ini sulit dihitung.
Tekanan  terukur  atau  tekanan  relatif adalah  tekanan  yang  diperoleh  dari  hasil pengukuran berdasarkan tekanan atmosfir. Jika tekanan yang terukur bernilai negatif, maka  tekanan  terukur  tersebut  disebut tekanan vakum.
Tekanan absolut adalah penjumlahan atau pengurangan  tekanan  atmosfir  terhadap tekanan terukur.

## Klasifikasi Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal dapat digolongkan atas pompa  volut  dan  pompa  diffuser.  Adapun pompa  diffuser  mempunyai  diffuser  yang dipasang  mengelilingi  impeller.  Guna  dari diffuser  ini  adalah  untuk  menurunkan kecepatan  aliran  yang  keluar  dari  impeller, sehingga  energi  kinetik  aliran  dapat  diubah menjadi energi tekanan secara efisien.

## Kecepatan spesifik
Kecepatan  spesifik  didefenisikan  sebagai kecepatan  dalam  putaran  permenit  pada kondisi dimana suatu impeller akan beroperasi apabila secara proporsional ukurannya diperkecil agar dapat memberikan kapasitas 1 m 3 /s dan head 1 m.
Harga kecepatan spesifik dapat diperoleh dengan rumus :
𝑛 𝑠 = 𝑛.𝑄 1 2 ⁄ 𝐻 3 4 ⁄ dimana : n s = kecepatan spesifik H  = head total pompa
n   = putaran
Q  = kapasitas aliran
Berdasarkan kecepatan spesifik impeller dapat dibagi atas empat  yaitu : radial, prancis, aliran campur dan propeller.
Head Pompa
Head pompa  adalah  kemampuan  suatu pompa  untuk  memindahkan  fluida  dari  suatu tempat ketempat lain yang berbeda ketinggian atau  kemampuan  pompa  untuk  memindahkan fluida  antara  dua  tempat  yang  berbeda jaraknya.  Secara  mekanis head pompa  dapat ditulis sebagai berikut :
H = H d - H s (m)

## Daya Pompa
Besarnya  daya  pompa  yang  dibutuhkan untuk  mengalirkan  fluida    dapat  dihitung dengan rumus  sebagai berikut.
P  = γ.Q.H
dimana : γ  = Berat fluida persatuan volume
Q = Kapasitas
H = Head total pompa

## Putaran Pompa
Untuk
mengatur
putaran pompa dugunakan  inverter  yang  berfungsi  sebagai pengontrol kecepatan.
Daya Hidraulik (N h )
N h = ρ.g.Q.H ( Watt )
Daya Pompa ( N p )
N p = T . ω dimana : T   = Torsi Dinamometer (Nm) ω = kecepatan sudut (rad/detik)
Efisiensi pompa
η = 𝑁 ℎ 𝑁 𝑝 x 100%

## METODOLOGI PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  pada  penelitian ini adalah eksperimen. Susunan alat percobaan yang  digunakan  pada  eksperimen    terlihat pada gambar 1. Pada penelitian ini digunakan pompa sentrifugal  dengan motor  1  phase 220 volt dan head hisap 20,1 m. Untuk pengukuran tekanaan suction dan discharge digunakan pressure  gauge jenis  bourdon,  untuk  varisai kecepatan sudut digunakan inverter, sedangkan  untuk  pengukuran  debit  aliran digunakan flow meter dan fluida yang dipakai adalah  air.  Variasi  kecepatan  sudut  yang digunakan 999  rad/ s sampai 3000 rad/s.
Gambar 1. Instalasi Pengujian

## HASIL DAN DISKUSI

## Kecepatan Sudut Terhadap Debit Aliran
Dari  hasil  eksperimen  diperoleh  jika kecepatan sudut pompa bertambah maka debit aliran    akan  meningkat,  ini  sebabkan  karna putaran  poros  pompa  yang  memutar impeller berputar semangkin tingggi sehingga air yang dipindahkan  semakin  banyak.  Seperti  yang diperlihatkan  pada  grafik  2  pada  kecepatan sudut  999  rad/s  maka  didapatkan  debit 0,000255556  m 3 /s  dan  pada    kecepatan  sudut 3000 rad/s maka didapatkan debit 0,001016667  m 3 /s.  Penambahan  kecepatan sudut  berbanding  lurus  terhadap  kenaikan debit aliran.
Gambar 2.Grafik pengaruh kecepatan sudut terhadap debit aliran
Kecepatan Sudut Terhadap Head Total
Gambar  3.Grafik  pengaruh  kecepatan  sudut terhadap head total
Head pompa  adalah  kemampuan  suatu pompa  untuk  memindahkan  fluida  dari  suatu tempat ketempat lain yang berbeda ketinggian atau  kemampuan  pompa  untuk  memindahkan fluida  antara  dua  tempat  yang  berbeda jaraknya. Head pompa  di  pengaruh  oleh tekanan  pada suction dan discharge .  Dari grafik  3.  Dapat  dilihat  bahwa  semakin bertambah kecepatan sudut pompa maka head pompa akan semakin meningkat, ini disebabkan  karna  bertambahnya  debit  fluida yang  mengalir  yang  mengakibatkan  tekanan pada sisi discharge pompa semakin meningkat.  Pada  kecepatan  sudut  3000  rad/s pompa  dapat  menghasilkan  head  hingga 12,28249744 m.

## Kecepatan Sudut Terhadap Effisiensi
Gambar  4.Grafik  pengaruh  kecepatan  sudut terhadap Efisiensi pompa
Efisiensi  pompa  sentrifugal  dipengaruhi oleh  nilai  daya  pompa  dan  daya  hidroliknya,
apabila daya hidrolik semakin besar maka nilai efisiensinya  juga  akan    semakin  meningkat. Pada  gambar  4  dapat  dilihat  bahwa  semakin bertambah kecepatan sudut maka efisiensinya semakin  meningkat,  ini  disebabkan  karena daya  hidrolik  pompa  semakin  meningkat dimana peningkatan daya hidroliknya disebabkan karna kapasitas debit aliranya yang bertambah    dan head pompa  yang  semakin bertambah.  Pada  kecepatan  sudut  999  rad/s efisiensi  pompa  hanya  sampai  40,73  %    ini disebabakan daya pompa yang digunakan tidak sebanding  dengan  daya  hidrolik  yang  di dapatkan.  Sedangkan  efisiensi  tertinggi  dapat dilihat pada kecepatan sudut 3000 rad/s.

## KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian ini adalah:
1. Jika  kecepatan  sudut  pompa  bertambah maka  debit  aliran    akan  meningkat,  ini sebabkan karna putaran poros pompa yang memutar  impeller    berputar  semangkin tingggi  sehingga  air  yang  dipindahkan semakin  banyak.  Penambahan  kecepatan sudut berbanding lurus terhadap kenaikan debit aliran.
2. Semakin  bertambah  kecepatan  sudut pompa  maka head pompa  akan  semakin meningkat, ini disebabkan karna bertambahnya debit fluida  yang mengalir yang  mengakibatkan  tekanan  pada  sisi discharge pompa  semakin  meningkat.
Pada  kecepatan  sudut  3000  rad/s  pompa dapat menghasilkan head hingga 12,28249744 m 3. Semakin bertambah kecepatan sudut maka efisiensinya  semakin  meningkat,  ini disebabkan  karena  daya  hidrolik  pompa semakin  meningkat  dimana  peningkatan daya hidrolika disebabkan karna kapasitas debit  aliran  yang  bertambah    dan head pompa yang semakin bertambah.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  R.S Khurmi.,J.K Gupta (1980) Aext  Book of machine Design . Eurasia publishing House LTD ram nagar, New Delhi
[2] Church.H.A ( 1980 ) Centrifugal Pump and Blower .  Jhon  Willey  and  Sons,  New York.
[3]  Frank  M.  White.  (  1986  )  Mekanika  Zat Cair. Erlangga, Jakarta.
[4] Ditzel Fritz (1988) Turbin dan
Kompresor. Erlangga, Jakarta.
[5] Daugherty.,Frazini ( 1989 ) Fluid Mechanic with Engineering Aplications ,  SI  Metric  Ed.  MC
GrawHill Book Company, Singapura.
[6] Munson Bruce.R.,Donald
[7]  F.Young.,Okiishi  Theodore  H.  (2004)
Mekanika Fluida. Erlangga, Jakarta.