Upload
david-sugiarto
View
226
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
1/74
i
PEMBUATAN DAN PENGUJIAN POMPA TORAK DENGAN
PENGGERAK MULA TURBIN ANGIN SAVONIUS DUA TINGKAT
THE MANUFACTURING AND TESTING OF PISTON PUMP WITH
TWO STAGES SAVONI US WIND TURBINE AS MAIN ROTOR
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
DIPLOMA III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI
Di Jurusan Teknik Konversi Energi
Oleh
Mila Minhatul Maula
121711020
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2015
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
2/74
i
LEMBAR PENGESAHAN
PEMBUATAN DAN PENGUJIAN POMPA TORAK DENGAN
PENGGERAK MULA TURBIN ANGIN SAVONIUS DUA TINGKAT
Penulis:
Nama Mahasiswa : Mila Minhatul Maula NIM : 121711020
Penguji:
1. Ketua : Bambang Puguh M, M.Eng.
2.
Anggota : Hartono Budi Santoso, MT.
Tugas akhir ini telah disidangkan pada tanggal 8 Juli 2015
dan disahkan sesuai ketentuan.
Pembimbing I,
Rusmana, M.Eng.
NIP 19580519 198503 1 002
Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi,
Ahmad Deni Mulyadi, ST., MT.
NIP 19630623 199203 1 002
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
3/74
ii
DATA PRIBADI
Nama : Mila Minhatul Maula
Tempat, Tanggal Lahir : Kuningan, 15 Juli 1994
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Islam
Kewarganegaraan : Indonesia
Tinggi Badan : 155 cm
Berat Badan : 48 kg
Alamat : Ds. Cilaja No. 01 RT/RW 01/01 Dusun Wage
Kecamatan Kramatmulya Kabupaten Kuningan
Jawa Barat 45553
Status : Belum Menikah
Handphone : 082216227159
E-mail : [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
4/74
iii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Laporan tugas akhir ini saya persembahkan kepada :
Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya,
Sehingga memberikan kemudahan kepada saya melalui perantara orang-orang
spesial,
Orang tua saya,Atas doanya yang tak pernah putus untuk saya, hingga tetesan air matanya yang
membuat Engkau mendengarkan doa ikhlas nan indah yang terucap darinya,
Pembimbing saya,
Atas kesediaannya membimbing saya, hingga tak pernah terlihat keluh kesah
untuk mengarahkan saya,
Keluarga saya,
Adik-adik saya, Kakak-kakak saya, merekalah yang selalu mengingatkan saya
akan tugas akhir ini, hingga saya tetap semangat dalam mengerjakannya,
Teman-teman saya,
Atas motivasi dan segala bentuk bantuan yang telah diberikan, yang mungkin
terkadang lelah ketika menemani saya namun mereka tetap melakukannya tanpa
ada beban,
dia,
Atas ketulusannya membantu saya, dalam menyediakan komponen alat,
mengantarkan saya, yang terkadang membimbing saya juga dalam pengerjaan
alat, hingga hasil karya gambarnya ada di laporan ini,
terima kasih untuk semuanya.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
5/74
iv
ABSTRAKSI
Air merupakan kebutuhan pokok bagi makhluk hidup. Dalam memenuhi
kebutuhan ketersediaan air diperlukan peralatan mekanik berupa pompa. Pompa
adalah peralatan mekanik yang mengubah energi mekanik menjadi energi tekan
fluida. Pompa berfungsi untuk memindahkan air dari tempat yang rendah ke
tempat yang lebih tinggi dengan ketinggian tertentu. Pompa torak merupakan
jenis pompa dengan prinsip kerja bolak-balik. Penggerak mula pompa torak yaitu
dengan memanfaatkan putaran poros turbin angin savonius dua tingkat. Putaran
poros turbin angin akan ditransmisikan melalui roda gigi dengan rasio roda gigi
3:1. Roda gigi lainnya akan terhubung dengan flywheel dimana putaran flywheel
akan mendorong batang penggerak sehingga piston menekan dan menghisap air
melalui katup hisap yang ada dalam piston. Terdapat pegas yang terletak di ujung
atas batang penggerak, dimana pegas tersebut berfungsi untuk mendorong pistonsupaya air dapat tersalurkan melalui sisi penyaluran. Pengujian dilakukan ketika
kecepatan angin sebesar 1 m/s sampai 6 m/s dengan ketinggian sejauh 1 meter.
Parameter-parameter yang diamati adalah kecepatan angin, putaran poros turbin,
dan debit air. Hasil pengujian yang diperoleh didapatkan effisiensi pompa torak
sebesar 14,32 % dan pompa torak yang dibuat mampu memindahkan air hingga
head maksimal sejauh 2 meter.
Kata kunci : pompa torak, turbin angin savonius, katup, ketinggian, bolak-
balik.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
6/74
v
ABSTRACT
Water is the prime need for all creatures in this world. To fulfill the
availability of water, the mechanic device for example pump is necessary. Pump is
a mechanic device that convert mechanical energy to fluid pressure energy. The
function of pump is to flow the water located in certain height to the higher place.
Piston pump is a kind of pump that use reciprocating principle. The prime mover
of piston pump uses the shaft rotation of two stages Savonius wind turbine. The
shaft rotation of wind turbine will be transmitted through the gear with ratio of
3:1. The other gear will be connected with the flywheel where it will push the
mover rod so that piston will push and absorb the water through the inlet valve
which located in the piston. There is a spring which located on the upper edge of
the mover rod, where the function of the spring is to push the piston so that the
water will be flowed through the channel side. The test is done when the velocityof the wind is 1 m/s to 6 m/s and 1 meter of height. The parameters which is
observed are the velocity of wind, shaft rotation of the turbine, and debit of water.
The result of this test are the piston pump efficiency is 14,32 % and it could pump
the water until 2 meters as the maximum head.
Keywords : piston pump, savonius wind turbine, valve, head,
reciprocating.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
7/74
vi
KATA PENGANTAR
Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang.
Alhamdulilah, puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
laporan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini berjudul Pembuatan dan
Pengujian Pompa Torak dengan Penggerak Mula Turbin Angin Savonius
Dua Tingkat,disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan program Diploma III
Program Studi Teknik Konversi Energi Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan
baik dalam materi maupun cara penyajian. Oleh karena itu, apabila terdapat saran
serta masukan yang bersifat membangun dapat langsung disampaikan kepada
penulis. Penulis berharap laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis
khususnya dan kepada pembaca umumnya.
Bandung, 20 April 2015
Penulis
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
8/74
vii
UCAPAN TERIMA KASIH
Alhamdulillah puji dan syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat segala
rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dan
penyusunan laporan Tugas Akhir ini.Dalam pelaksanaan serta pembuatan tugas
akhir ini,tentunya penulis mendapatkan bantuan dari berbagai pihak yang telah
membimbing dan memberi dukungan kepada penulis. Oleh karena itu, penulis
ingin mengucapkan terimakasih kepada:
1.
Orang tua dan keluarga tercinta yang selalu memberikan doa, motivasi serta
cinta kasih yang selalu tercurahkan untuk penulis.
2.
Bapak Ahmad Deni Mulyadi, ST., MT. sebagai Ketua Departemen Teknik
Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung.
3. Ibu YantiSuprianti, M. Si. sebagai Koordinator Tugas Akhir dari Program
Studi Teknik Konversi Energi.
4. Bapak Rusmana, M. Eng sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir, terima
kasih atas bantuan bapak.
5.
Yth teknisi lab bawah, pak Zaenal, pak Darno, pak Dedi, pak Warsono,
terima kasih atas sarana dan pinjaman alatnya beserta kepada seluruh stafDepartemen Teknik Konversi Energi.
6.
Seluruh staf administrasi Departemen Teknik Konversi Energi.
7. Leza sebagai partner dan rekan bimbingan lainnya yaitu Lia, Heni, Aghnia
dan Hassan, terima kasih atas bantuan dan motivasinya serta kesetiaan
untukmenemani penulis dalam keadaan senang ataupun susah ketika
mengerjakan tugas akhir.
8. Nisaa, Risa, Adella yang selalu menemani dan bekerja bersama dilab bawah
teknik energi.
9. Teman-teman Jurusan Teknik Konversi Energi 2012 Politeknik Negeri
Bandung yang selalu hadir menyemangati satu sama lain. Terutama yang
telah membantu membuatkan desain gambar dan bersedia mengantar
membeli semua komponen kebutuhan tugas akhir, terima kasih kepadanya.
10. Serta semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat di tuliskan satu per
satu, terima kasih atas segala bantuan yang telah diberikan kepada penulis.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
9/74
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... i
DATA PRIBADI ..................................................................................................... ii
LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................ iii
ABSTRAKSI ......................................................................................................... iv
ABSTRACT ............................................................................................................ v
KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi
UCAPAN TERIMA KASIH ................................................................................. vii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ............................................................. xii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... I-1
I.1 Latar Belakang ....................................................................................... I-1
I.2 Tujuan ..................................................................................................... I-2
I.3 Rumusan Masalah .................................................................................. I-2I.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah .................................................... I-2
I.5 Metodologi ............................................................................................. I-3
I.6 Sistematika Penulisan ............................................................................. I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ........................... II-1
II.1 Pompa ................................................................................................... II-1
II.2 Klasifikasi Pompa ................................................................................. II-1
II.3 Positive Displacement Pumpatau Pompa Perpindahan Positif ............ II-2II.3.1 PompaRotaryatau pompa Berputar ............................................. II-2
II.3.2 PompaReciprocating atau pompa torak ...................................... II-4
II.4 Pompa Dinamik .................................................................................... II-5
II.5 Roda Gigi ............................................................................................. II-6
II.6 Gaya Pegas ........................................................................................... II-7
II.7 Rumus-rumus Pompa Torak ................................................................. II-8
II.8 Turbin angin sumbu vertikal ................................................................ II-9
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
10/74
ix
BAB III METODE DAN PROSES PENYELESAIAN..................................... III-1
III.1 Skema Pembuatan dan Pengujian Alat ................................................ III-1
III.2 Rencana pembuatan Pompa Torak ...................................................... III-2
III.2.1 Gambar Susunan Alat .................................................................. III-3
III.2.2 Alat dan Bahan ............................................................................. III-3
III.2.3 Proses Pembuatan Alat ................................................................. III-6
III.2.4 Pengujian Alat ............................................................................ III-11
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... IV-1
IV.1 Analisa Desain Pompa Torak .............................................................. IV-1
IV.2 Data Pengujian .................................................................................... IV-6
IV.3 Analisa Grafik Hasil Pengujian ........................................................... IV-8
IV.4 Data dan Analisa Hasil Pengujian Sistem ......................................... IV-11
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. V-1
V.1 Simpulan ............................................................................................... V-1
V.2 Saran ..................................................................................................... V-2
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 3
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
11/74
x
DAFTAR TABEL
Tabel IV-1 Data hasil pengujian pegas .............................................................. IV-2
Tabel IV-2 Hasil perhitungan massa beban pada berbagai head....................... IV-2
Tabel IV-3 Hasil pengujian pompa torak secara manual ................................... IV-4
Tabel IV-4 Data Hasil Pengujian Pompa Torak dengan Penggerak Mula Turbin
Angin saat L = 4 cm ........................................................................................... IV-6
Tabel IV-5 Data Hasil Pengujian Pompa Torak dengan Penggerak Mula Turbin
Angin saat L = 3 cm ........................................................................................... IV-7
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
12/74
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar II-1 Jenis-Jenis Pompa .................................................................................II-1
Gambar II-2Screw Pump atau Pompa Sekrup ...........................................................II-3
Gambar II-3 External Gear Pumps dan Internal Gear Pumps ...................................II-3Gambar II-4 Lobe Pumps atau Pompa Cuping ..........................................................II-4
Gambar II-5 Pompa Torak Kerja Tunggal.................................................................II-4
Gambar II-6 Pompa Torak Kerja Ganda ...................................................................II-5
Gambar II-7 Pompa Sentrifugal ................................................................................II-6
Gambar II-8 Roda Gigi berdasarkan Posisi Sumbu ...................................................II-7
Gambar II-9 Roda Gigi berdasarkan Bentuk Jalur Gigi ............................................II-7
Gambar II-10 Aplikasi Hukum Hooke pada Pegas ...................................................II-8
Gambar II-11Turbin Angin Sumbu Horizontal .......................................................II-10
Gambar III-1 Diagram Alir Proses Pembuatan dan Pengujian Alat ........................ III-1
Gambar III-2 Skema Alat ........................................................................................ III-3
Gambar III-3 Mesin Bubut ...................................................................................... III-3
Gambar III-4 Mesin Frais ........................................................................................ III-4
Gambar III-5 Rotary Table ...................................................................................... III-4
Gambar III-6 Kikir ................................................................................................... III-4
Gambar III-7 Peralatan Perkakas ............................................................................. III-5
Gambar III-8 Gergaji Mesin .................................................................................... III-5
Gambar III-9 Mesin Las .......................................................................................... III-5
Gambar III-10 Piston ............................................................................................... III-7
Gambar III-11 Gerak Piston .................................................................................... III-7
Gambar III-12 Pemipaan ......................................................................................... III-8
Gambar III-13Flywheel.......................................................................................... III-9
Gambar III-14 Tempat Pegas ................................................................................ III-10
Gambar III-15 Sistem transmisi ............................................................................ III-10
Gambar III-16 Kerangka ....................................................................................... III-11
Gambar III-17 Pengujian pompa torak secara manual .......................................... III-11
Gambar III-18 Titik Pengukuran Pompa Torak..................................................... III-12
Gambar III-19 Tachometer .................................................................................... III-13
Gambar III-20 Timbangan ..................................................................................... III-13
Gambar III-21 Gelas ukur ...................................................................................... III-13Gambar III-22 Roll meter ...................................................................................... III-14
Gambar III-23 Stopwatch ...................................................................................... III-14
Gambar IV-1Keenergian Alat ................................................................................. IV-1
Gambar IV-2 Hubungan Head dan Panjang Langkah terhadap Massa ................... IV-3
Gambar IV-3 Perbandingan Volume Hasil Pengujian dengan Teori ...................... IV-5
Gambar IV-4 Hubungan Putaran Flywheel terhadap Debit Air .............................. IV-8
Gambar IV-5 Hubungan Daya Poros terhadap Debit Air ........................................ IV-9
Gambar IV-6 Hubungan Daya Hidrolik terhadap Debit Air ................................... IV-9
Gambar IV-7 Hubungan Effisiensi Pompa terhadap Debit Air ............................. IV-10
Gambar IV-8 Hubungan Kecepatan Angin terhadap Debit Air ............................ IV-12
http://d/TA%20Mila/laporan/Bismillah%20laporan%20TA.docx%23_Toc426285889http://d/TA%20Mila/laporan/Bismillah%20laporan%20TA.docx%23_Toc426285889http://d/TA%20Mila/laporan/Bismillah%20laporan%20TA.docx%23_Toc426285890http://d/TA%20Mila/laporan/Bismillah%20laporan%20TA.docx%23_Toc426285890http://d/TA%20Mila/laporan/Bismillah%20laporan%20TA.docx%23_Toc426285898http://d/TA%20Mila/laporan/Bismillah%20laporan%20TA.docx%23_Toc426285898http://d/TA%20Mila/laporan/Bismillah%20laporan%20TA.docx%23_Toc426285898http://d/TA%20Mila/laporan/Bismillah%20laporan%20TA.docx%23_Toc426285890http://d/TA%20Mila/laporan/Bismillah%20laporan%20TA.docx%23_Toc4262858897/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
13/74
xii
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN
dll : dan lain lain
TMA : Titik Mati Atas
TMB : Titik Mati Bawah
r : jari-jari
F : gaya
T : torsi
x : perubahan panjang pegas
L : panjang langkah
mb : beban pompa
mp : massa pegas
g : gravitasi bumi
: effisiensi pompa
: daya hidrolik
: daya poros
: massa jenis air
H : head
Q : debit air
v : kecepatan angin
V : volume air
n1 : putaran poros turbin
n2 : putaranflywheel
N : Newton
m : meter
Kg : kilogram
RPM :Rotation per minutes
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
14/74
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1Latar Belakang
Air adalah fluida cair yang mempunyai sifat menekan ke segala arah. Air
akan memberi tekanan ke semua arah dengan besar yang sama. Selain itu air
memiliki berat, dimana semua benda yang memiliki berat akan tertarik oleh
gravitasi bumi sehingga air akan mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang
lebih rendah.
Air memiliki peranan sangat penting untuk memenuhi kebutuhan makhluk
hidup. Selain untuk mempertahankan hidup, air juga berfungsi untuk membantu
proses kegiatan manusia, misalnya untuk mencuci, mandi, pengairan sawah,
pengairan biopori, dll. Proses pengairan biopori terkadang menggunakan air yang
terdapat di sungai kecil yang keberadaan air terletak lebih rendah dari wilayah
biopori sehingga harus mengangkat air tersebut dengan manual. Maka dari itu
diperlukan peralatan mekanis yang dapat memindahkan air dari tempat yang
rendah ke tempat yang lebih tinggi. Peralatan mekanis tersebut adalah pompa.
Pompa adalah peralatan mekanis untuk mengubah energi mekanik dari
mesin penggerak pompa menjadi energi tekan fluida. Selain itu, pompa juga dapat
digunakan untuk memindahkan fluida ke tempat yang tinggi dengan tekanan yang
lebih tinggi atau memindahkan fluida ke tempat lain dengan jarak tertentu. Pompa
torak adalah sebuah pompa dimana energi mekanis penggerak mula pompa diubah
menjadi energi aliran fluida yang dipindahkan dengan menggunakan elemen yang
bergerak bolak balik di dalam sebuah silinder.
Penggerak mula pompa yang digunakan adalah turbin angin savonius dua
tingkat. Turbin angin tersebut akan bergerak dengan memanfaatkan energi angin.
Putaran yang dihasilkan oleh turbin angin savonius dua tingkat akan
ditransmisikan untuk menggerakkan batang piston. Torsi yang dihasilkan turbin
angin savonius dua tingkat harus mampu menggerakkan pompa torak sehingga
pompa torak akan berfungsi memindahkan air dari tempat yang rendah ke tempat
yang lebih tinggi.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
15/74
I-2
I.2Tujuan
Adapun tujuan dari pelaksanaan tugas akhir ini adalah :
a.
Membuat pompa torak dengan penggerak mula turbin angin savonius dua
tingkat.
b. Melakukan pengujian untuk mengetahui kinerja dan kapasitas dari pompa
torak dengan penggerak mula turbin angin savoniusdua tingkat.
c. Mencari nilai efisiensi dari pompa torak dengan penggerak mula turbin angin
savonius dua tingkat.
d.
Mengetahui kemampuan headdari pompa torak yang dibuat.
I.3Rumusan Masalah
Dalam penulisan laporan tugas akhir ini rumusan masalah yang penulis
bahas adalah :
a.
Bagaimana membuat pompa torak dengan penggerak mula turbin angin
savonius dua tingkat.
b. Bagaimana membuat instalasi pemipaan yang sesuai dengan kinerja pompa
torak.
c. Bagaimana pengaruh putaran turbin angin savonius dua tingkat terhadap debit
yang dihasilkan pompa torak.
d. Bagaimana melakukan pengujian untuk mengetahui kinerja dan kapasitas dari
pompa torak dengan penggerak mula turbin angin savonius dua tingkat pada
kecepatan berbeda.
I.4Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Ruang lingkup dalam penulisan laporan tugas akhir ini meliputi
pembuatan dan pengujian mengenai efisiensi pompa torak dengan pengerak mula
turbin angin savoniusdua tingkat.
Adapun batasan masalah dalam pelaksaaan tugas akhir ini adalah:
a. Penggerak mula pompa torak menggunakan turbin angin savonius dua tingkat.
b.
Mampu memindahkan air dengan ketinggian head1 meter.
c. Pembuatan pompa torak disesuaikan dengan putaran dan torsi yang dihasilkan
dari turbin angin savonius dua tingkat.
d.
Pompa torak yang dibuat menggunakan prinsip kerja tunggal.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
16/74
I-3
I.5Metodologi
Metodologi yang akan dilakukan penulis untuk pembuatan tugas akhir ini,
yaitu:
1.
Studi Literatur
Untuk mendapatkan referensi mengenai pompa torak dan perhitungan-
perhitungan efisiensi pompa torak tersebut.
2. Diskusi
Melakukan tanya jawab dan diskusi dengan pembimbing dan staf
pengajar yang berkaitan dengan penyusunan obyek studi tugas akhir.
3. Pengambilan dan Pengolahan Data
Pompa torak yang akan dibuat selanjutnya akan diuji dan akan dilakukan
pengambilan data debit air berdasarkan putaran yang dihasilkan turbin
angin savonius dua tingkat. Data yang akan diambil adalah :
a. Putaran turbin angin savonius dua tingkat (RPM).
b.
Torsi turbin angin savonius dua tingkat (Nm).
c. Massa penekanan pegas (Kg).
d. Volume air hasil pemompaan pompa torak (m3).
e.
Ketinggian air dari sisi hisap sampai sisi keluaran air (meter).
f. Waktu pengujian (sekon).
4. Pengujian dan Analisa Alat
Alat yang telah dibuat kemudian diuji untuk diambil beberapa data. Data
yang diperoleh kemudian diolah dan dianalisa.
I.6Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan adalah dengan
melakukanpembahasan setiap bab, hal ini dimaksudkan agar pembahasan
lebih jelas dan mudah dimengerti, baik dari awal pembuatan maupun pengujian
alat tersebut.
Dalam membahas masalah Pembuatan dan Pengujian Pompa Torak
dengan Penggerak Mula Turbin Angin Savonius Dua Tingkat, maka akan dibagi
dalam lima bab. Untuk memberikan gambaran mengenai laporan ini, maka akan
diuraikan sistematika penulisan laporan sebagai berikut :
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
17/74
I-4
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dari pembuatan
Tugas Akhir, rumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan dan
sistematika penulisan laporan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Bab ini berisi landasan teori berkaitan dengan judul. Berdasarkan teori-
teoriini, dilakukan pembuatan alat hingga pada langkah pengujiannya.
BAB III PEMBUATAN DAN METODE PENGUJIAN
Bab ini berisi tentang pembuatan alat hingga selesai dengan kondisi yang
telah ditentukan dan berisi mengenai langkah=langkah pengujian yang dilakukan
terhadap alat.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi data-data yang diperoleh serta langkah-langkah perbaikan
yang dilakukan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari hasil pengujian dan analisa yang telah
dilakukan serta saran-saran yang akan diajukan.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
18/74
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
II.1 Pompa
Pompa adalah merupakan salah satu jenis mesin yang berfungsi untuk
memindahkan zat cair dari suatu tempat ke tempat yang diinginkan. Zat cair
tersebut contonya adalah air, oli atau minyak pelumas, atau fluida lainnya.
Prinsip kerja pompa adalah menghisap dan melakukan penekanan terhadap
fluida, pada sisi hisap (suction) tekanan di dalam ruang pompa akan menurun
sehingga akan terjadi perbedaan tekanan antara ruang pompa dengan
permukaan fluida yang dihisap. Akibatnya fluida akan mengalir ke ruang
pompa, fluida ini akan didorong atau diberikan tekanan sehingga fluida akan
mengalir ke dalam saluran tekan (discharge) melalui lubang tekan. Proses
kerja ini akan berlangsung terus selama pompa beroperasi.
II.2 Klasifikasi Pompa
Pompa dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara yang berbeda, misalnya
berdasarkan kondisi kerjanya, cairan yang dilayani / dipindahkan, bentuk elemen
yang bergerak, jenis penggeraknya, serta berdasarkan cara menghantar fluida dari
dari pipa hisap ke pipa tekan. Namun secara umum pompa dapat diklasifikasikan
sebagai berikut:
Gambar II-1 Jenis-Jenis Pompa
(Sumber: Djati Nursuhud, 2006)
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
19/74
II-2
II.3 Positive Di splacement Pumpatau Pompa Perpindahan Positif
Pompa perpindahan positif adalah perpindahan zat cair dari suatu tempat
ke tempat lain disebabkan perubahan volume ruang kerja pompa yang diakibatkan
oleh gerakan elemen pompa yaitu maju-mundur (bolak-balik) atau berputar
(rotary). Dengan perubahan volume tersebut maka zat cair pada bagian keluar
(discharge) mempunyai tekanan yang lebih besar dibanding pada bagian masuk
(suction) dan konsekuensinya kapasitas yang dihasilkan sesuai volume yang
dipindahkan.
Pompa ini disebut juga dengan pompa aksi positif. Energi mekanik dari
putaran poros pompa dirubah menjadi energi tekanan untuk memompakan fluida.
Pada pompa jenis ini dihasilkan head yang tinggi tetapi kapasitas yang
dihasilkan rendah. Ciri-Ciri Umum Pompa Positif :
a. Headyang dihasilkan relatif tinggi dibanding dengan kapasitas.
b. Mampu beroperasi pada suction yang kering, sehingga tidak memerlukan
prosespriming.
c. Kapasitas atau aliran zat cair tidak berkelanjutan.
Adapun yang termasuk dalam jenis Positive Displacement Pump atau
Pompa Perpindahan Positif ini adalah:
II.3.1 PompaRotaryatau pompa Berputar
Pompa rotaryadalah pompa-pompa positip (positive displacement pumps)
dimana energi ditransmisikan dari motor penggerak ke cairan oleh suatu bagian
(elemen) yang mempunyai gerakan berputar di dalam rumah pompa.Berdasarkan
desainnya, pompa rotarydapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1.
Screw Pumpsatau Pompa Sekrup
Pompa jenis ini mempunyai satu, dua atau tiga sekrup yang
berputar di dalam rumah pompa yang diam. Adapun kelebihan dari pompa
ini adalah:
a. Efisiensinya totalnya tinggi (70 %80%).
b. Ukuran pompa relatif kecil, ringan karena rotor dapat bekerja pada
putaran tinggi.
c.
Aliran hampir benar-benar uniform dan getarannya relatif kecil.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
20/74
II-3
d. Dapat beroperasi dalam berbagai posisi, horizontal, vertikal, miring
dan lain-lain.
Gambar II-2Screw Pump atau Pompa Sekrup
(Sumber: Tyler G. Hicks 1971)
2.
Gear Pumpsatau Pompa Roda GigiPada pompa ini roda gigi mampu digunakan untuk memompa cairan yang
mempunyai viskositas rendah hingga tinggi.Pompa roda gigi terdiri dari
roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan. Konstruksinya bisa
external ataupun juga internal. Pompa ini umumnya dipakai sebagi pompa
minyak pelumas. Kebaikan pompa roda gigi yaitu alirannya seragam,
konstruksi sederhana dan kapasitasnya relatih besar dibanding ukuran
pompa yang kecil.
(Sumber: Tyler G. Hicks 1971)
3.
Lobe Pumpsatau Pompa Cuping
Pompa cuping ini mirip dengan pompa jenis roda gigi dalam hal
aksinya dan mempunyai dua rotor. Putaran rotor tadi diserempakkan oleh
roda gigi luarnya. Oleh karena cairan dialirkan dengan frekuensi yang
lebih sedikit tetapi dalam jumlah yang lebih besar dari yang dialirkan oleh
Gambar II-3 External Gear Pumps dan Internal Gear Pumps
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
21/74
II-4
pompa roda gigi, maka aliran dari pompa jenis cuping ini akan sekonstan
aliran roda gigi.
(
(Sumber: Tyler G. Hicks 1971)
4. Vane Pumpsatau Pompa Baling-baling
Vane Pumps ini merupakan jenis pompa yang dapat menangani
cairan viskositas sedang. Pompa ini unggul dalam viskositas rendah seperti
gas LPG (propana), ammonia, pelarut, alkohol, minyak bahan baker,
bensin dan refrigeran.
II.3.2
PompaReciprocating atau pompa torak
Adalah pompa dimana energi mekanik dari penggerak pompa diubah
menjadi energi aliran dengan menggunakan elemen bolakbalik
(resiprocating) yang ada di dalam silinder. Semua pompa reciprocating
memiliki bagian yang berfungsi untuk menghandle fluida yang dinamakan liquid
end, yang terdiri dari : torak/plunger, silinder, katup isap, katup buang, sil antara
silinder dan torak. Serta bagian penggerak (power end) yang terdiri dari poros
engkol, batang engkol.
Gambar II-5 Pompa Torak Kerja Tunggal
(Sumber: Tyler G. Hicks 1971)
Gambar II-4 Lobe Pumps atau Pompa Cuping
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
22/74
II-5
Prinsip kerja :
Pada pompa torak kerja tunggal, dalam setiap silinder ada dua katup yaitu
katup isap dan katup buang. Pada langkah isap torak bergerak dari TMA ke TMB,
tekanan didalam silinder menjadi turun. Akibatnya ada beda tekanan antara
diluar silinder dengan didalam silinder, sehingga katup isap terbuka, zat cair
kemudian terhisap kedalam silinder. Ketika torak berada pada TMB dan mulai
bergerak menuju TMA, katup isap menutup kembali. Setelah zat cair masuk ke
dalam silinder kemudian didorong torak menuju katup buang, tekanan didalam
silinder menjadi naik, sehingga katup buang terbuka. Selanjutnya zat cair
mengalir melewati katup buang keluar silinder dengan dorongan torak yang
menuju katup sampai akhir langkah buang.
Gambar II-6 Pompa Torak Kerja Ganda
(Sumber: Tyler G. Hicks 1971)
Cara kerja pompa torak kerja ganda:
Pada pompa kerja ganda dalam satu silinder ada dua katup isap dan dua katup
buang. Ketika melakukan langkah isap torak, juga sekaligus melakukan langka
buang, sehingga kapasitasnya lebih besar dan aliran yang dihasilkan lebih
kontinyu.
II.4 Pompa Dinamik
Pompa dinamik juga dikarakteristikkan oleh cara pompa tersebut
beroperasi. Impeller yang berputar mengubah energi kinetik menjadi tekanan atau
kecepatan yang diperlukan untuk memompa fluida, yang termasuk dalam jenis
pompa ini adalah pompa sentrifugal.Pompa sentrifugal ini mempunyai tujuan
untuk mengubah energi dari suatu pemindah utama (motor elektrik atau turbin)
menjadi kecepatan atau energi kinetik dan kemudian menjadi energi tekanan dari
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
23/74
II-6
suatu fluida yang dipompakan. Perubahan energi terjadimelalui sifat dari kedua
bagian utama pompa, impeller dan volute atau diffuser. Impeller adalah bagian
yang berotasi (berputar) yang mengubah energi menjadi energi kinetik. Volutedan
diffuseradalah bagian yang stationer (tidak bergerak) yang mengubah dari energi
kinetik menjadi energi tekanan. (sularso, 1991)
Gambar II-7 Pompa Sentrifugal
(http://www.agussuwasono.com/index)
II.5 Roda Gigi
Rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang
tepat. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya
dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Rodagigi sering
digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan
lebih kompak daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu
rodagigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat
transmisi lainnya, yaitu :
a. Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar.
b.
Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.
c. Kemampuan menerima beban lebih tinggi.
d. Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat kecil.
e. Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan
dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
24/74
II-7
Gambar II-8 Roda Gigi berdasarkan Posisi Sumbu
(sumber :teori-dasar-roda-gigi.html)
Gambar II-9 Roda Gigi berdasarkan Bentuk Jalur Gigi
(sumber :teori-dasar-roda-gigi.html)
II.6 Gaya Pegas
Pegas merupakan suatu benda yang memiliki sifat elastic atau lentur.
Dalam ilmu teknik, sifat elastic dari suatu pegas sanggatlah penting. Misalnya
dalam dunia otomotif, kenyamanan berkendara sangat dipengaruhi oleh pegas
yang terdapat di shockbreaker (pauliza,2008).Jika sebuah pegas diberi gangguan
sehingga pegas meregang (berarti pegas ditarik). Atau merapat (berarti pegas
ditekan), pada pegas akan bekerja gaya pemulihan yang arahnya selalu menuju
titik asal. Dengan kata lain besar gaya pemulihan pada pegas ini sebanding
dengan gangguan atau simpangan yang diberikan pada pegas. Pernyataan tersebut
http://diditnote.blogspot.com/2011/10/teori-dasar-roda-gigi.htmlhttp://diditnote.blogspot.com/2011/10/teori-dasar-roda-gigi.htmlhttp://diditnote.blogspot.com/2011/10/teori-dasar-roda-gigi.htmlhttp://diditnote.blogspot.com/2011/10/teori-dasar-roda-gigi.html7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
25/74
II-8
dikenal dengan hukum hooke. Secara matematishukum hooke ditulis sebagai
berikut : (pauliza,2008).
F = K. x............................................................................................................(2.1)
Dimana :
F = besar gaya luar yang diberikan pada Pegas (N)
x = Pertambahan panjang pegas (m)
K = Konstanta Pegas (N/m)
Gambar II-10 Aplikasi Hukum Hooke pada Pegas
(Sumber :http://rumushitung.com/2013/04/06/gaya-pegas-fisika/)
II.7 Rumus-rumus Pompa Torak
Untuk mencari torsi sebagai berikut :
T = F x r.............................................(2.2)
Dimana :
T = Torsi (Nm)
r = jari-jari poros engkol (m)
Jika jarak perpindahan yang dinyatakan dalam simbol s sama dengan
(kecepatan sudut) maka untuk mencari nilai daya poros adalah :
Psh = T...................................(2.3)
Jika :
=
..................................................................(2.4)
dimana : n = putaran (RPM)
http://rumushitung.com/2013/04/06/gaya-pegas-fisika/http://rumushitung.com/2013/04/06/gaya-pegas-fisika/7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
26/74
II-9
maka :
Psh =
T...............................(2.5)
Daya poros adalah daya yang digunakan untuk menjalankan pompa atau daya
untuk memindahkan zat cair yang ditambahkan dengan daya untuk mengatasi
friksi di dalam pompa.
Rumus efisiensi pompa :
..............................................................................................(2.6)
Dimana :
= efisiensi pompa (%)
= daya hidrolik (watt)
= daya poros (watt)
Rumus daya hidrolik :
....................................(2.7)
Dimana :
= massa jenis fluida ( kg/m3)
g = percepatan gravitasi ( m/s2)
= Head (meter)
= kapasitas (m3/s)
II.8 Turbin angin sumbu vertikal
Turbin angin sumbu vertikal /tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu
rotor utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin
tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna
di tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. VAWT mampu
mendayagunakan angin dari berbagai arah.
Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di
dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses
untuk keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan
tenaga putaran yang berdenyut. drag (gaya yang menahan pergerakan sebuah
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
27/74
II-10
benda padat melalui fluida (zat cair atau gas) bisa saja tercipta saat kincir
berputar. Turbin sumbu vertikal dibagi menjadi dua jenis yaitu: Savonius dan
Darrieus.
Gambar II-11Turbin Angin Sumbu Horizontal
(Sumber:http://www.reuk.co.uk/Vertical-Wind-Turbines.htm)
Turbin Darrieus mula-mula diperkenalkan di Perancis pada sekitar tahun
1920-an. Turbin angin sumbu vertikal ini mempunyai bilah-bilah tegak yang
berputar kedalam dan keluar dari arah angin (Daryanto, 2007).
Turbin Savonius diciptakan pertama kali di negara Finlandia dan
berbentuk S apabila dilihat dari atas. Turbin jenis ini secara umumnya bergerak
lebih perlahan dibandingkan jenis turbin angin sumbu horizontal, tetapi
menghasilkan torsi yang besar.
http://www.reuk.co.uk/Vertical-Wind-Turbines.htmhttp://www.reuk.co.uk/Vertical-Wind-Turbines.htm7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
28/74
III-1
BAB III
METODE DAN PROSES PENYELESAIAN
III.1
Skema Pembuatan dan Pengujian Alat
Mulai
Study Literatur
Rencana Pembuatan Pompa Torak :
Gambar Alat
Penentuan Bahan dan Alat
Pembuatan Alat
Evaluasi
Pengujian Alat
Pengambilan Data
Evaluasi
Analisis Data
Penyusunan Laporan
Selesai
Tidak
Tidak
Ya
Ya
Gambar III-1 Diagram Alir Proses Pembuatan dan Pengujian Alat
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
29/74
III-2
III.2 Rencana pembuatan Pompa Torak
Perencanaan dalam pembuatan pompa torak ini dibagi menjadi beberapa
tahap, yaitu :
1.
Membuat gambar perencanaan alat
Pada tahap ini yaitu pembuatan gambar mengenai alat yang akan
dibuat menggunakan aplikasi Autodesk Invertor 2015. Pembuatan
desain pompa torak ini dibuat sedemikian rupa beserta dengan rencana
ukuran alatnya. Dari beberapa komponen penyusun pompa torak
kemudian akan disatukan menjadi gambar assemblypompa torak.
2. Menentukan bahan dan alat
Bahan yang digunakan untuk pembuatan piston yaitu
menggunakan bahan polimer nylon dikarenakan bahannya yang ringan
dan gaya gesek yang kecil serta didukung oleh beberapa komponen
lainnya.
3.
Pembuatan alat
Proses pembuatan pompa torak adalah sebagai berikut :
a. Membuat piston dari bahan nylon dan memasang bola-bola baja
didalam nylon.
b. Merangkai pemipaan pada bagian hisap dan bagian penyaluran air.
c. Membuat flywheel.
d. Membuat batang penggerak piston dan tempat pegas.
e. Membuat sistem transmisi dari roda gigi.
f. Membuat kerangka untuk pompa torak.
g. Penggabungan seluruh sistem alat.
4.
Pengujian alatPada pengujian alat ini akan dilakukan berkisar pada pukul 11.00
16.00 WIB untuk mengetahui kondisi angin yang lebih optimum untuk
menggerakkan turbin angin savonius dua tingkat sehingga kerja pompa
torak optimum.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
30/74
III-3
III.2.1 Gambar Susunan Alat
Gambar III-2 Skema Alat
Dari gambar III-2 dapat dilihat desain pompa torak, ada beberapakomponen utama yaitu :
a.
Sistem transmisi
b. Flywheel
c. Tempat pegas
d.
Piston dan silinder
e. Pemipaan
f. Kerangka
III.2.2 Alat dan Bahan
Berikut adalah alat dan bahan yang digunakan ketika pembuatan alat pompa torak.
III.2.2.1 Alat yang Digunakan
1. Mesin bubut
Mesin bubut digunakan untuk membuat bentuk piston dan poros yang
sesuai dengan ukuran yang diharapkan.
Gambar III-3 Mesin Bubut
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
31/74
III-4
2. Mesin Frais
Mesin frais digunakan untuk melubangi atau menapiskan benda kerja.
Gambar III-4 Mesin Frais
3. Rotary Table
Rotary tabledigunakan untuk memotong flywheel dengan titik pusat
yang telah ditentukan pada benda kerja.
Gambar III-5 Rotary Table
4. Kikir
Kikir digunakan untuk mengikis dan memperhalus pada bagian-bagian
objek yang kasar.
Gambar III-6 Kikir
5. Peralatan Perkakas
Peralatan perkakas terdiri dari jangka pegas, penggores baja, penggaris
baja, penyiku, penitik, dan palu. Peralatan tersebut digunakan untuk
menggambar sketsa pada benda kerja (plat).
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
32/74
III-5
Gambar III-7 Peralatan Perkakas
6.
Gergaji Mesin
Gergaji mesin digunakan untuk memotong besi sesuai ukuran untuk
membuat kerangka.
Gambar III-8 Gergaji Mesin
7.
Mesin Las
mesin las digunakan untuk mengelas atau menyatukan antara bagian
besi.
Gambar III-9 Mesin Las
III.2.2.2
Bahan yang Digunakan1. Bahan polimer nylon
2. Bola baja 4 mm
3.
Pipa PVC 1 inchi
4. Pipa PVC inchi
5.
ReducerPVC 1 inchi
6. SocketPVC inchi
7. Tee joint inchi
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
33/74
III-6
8. Check valvePVC inchi
9. Roda gigi
10.
Pegas
11.
Aluminium silinder pejal
12.Besi silinder pejal
13.
Bearing
14.Besi siku
III.2.3
Proses Pembuatan Alat
III.2.3.1 Membuat piston
Cara kerja piston yang dibuat pertama yaitu berbentuk horizontal sehingga
prinsip kerja untuk memompa air yaitu maju mundur. Letak pompa torak yaitu di
atas sumber air sejauh head yang dirancang yaitu 1 meter. Setelah dilakukan
pengujian, piston pertama memiliki kekurangan sebagai berikut :
a.
Jika kondisi vakum maka dibutuhkan gaya yang besar untuk mendorong dan
menarik piston agar dapat menghisap dan menyalurkan air.
b. Jika diinginkan gaya dorong dan tarik yang kecil maka diameter piston dibuat
lebih kecil dibandingkan diameter silinder namun akan terjadi kebocoran
sehingga akan masuk udara.
c. Sebelum proses memompa bekerja, pada instalasi pemipaan harus sudah terisi
air (pancingan).
d. Lama-kelamaan proses memompa tidak bekerja dikarenakan masuknya udara
karena kebocoran sehingga air dari sumber tidak dapat terhisap.
Setelah mengetahui kendala dari desain piston pertama, maka dibuat lagi
desain piston dengan cara kerja yang berbeda. Cara kerja piston yang dibuat keduayaitu berbentuk vertikal sehingga prinsip kerja untuk memompa air yaitu naik
turun. Letak pompa torak berada di dalam sumber air kemudian disalurkan sejauh
headyang dirancang yaitu 1 meter. Hasil pengujian piston kedua jauh lebih baik
daripada piston pertama. Maka dari itu desain piston yang akan digunakan yaitu
piston kedua.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
34/74
III-7
Gambar III-10 Piston
Tahapan membuat piston :
a.
Buat nylon dengan ukuran diameter 28 mm dan tinggi sebesar 35 mm
menggunakan mesin bubut.
b.
Buat nylon bagian atas setinggi 10 mm berdiameter 15 mm.
c.
Lubangi nylon tepat dibagian tengah porosnya sebesar 5 mm menggunakan
mata bor. Lubang tersebut digunakan untuk memasukkan batang penggerak.
d. Untuk nylon dengan diameter 28 mm, lubangi di keempat sisinya (sama
besar) dengan menggunakan mesin frais ukuran 5 mm sejauh 15 mm
kemudian bor hingga ujung bawah bagian nylon menggunakan bor ukuran 3
mm.
e.
Masukkan 1 bola baja berdiameter 4 mm di setiap lubangnya kemudian
gunakan penyangga agar bola tidak keluar dari lubang. Bola baja tersebut
berfungsi sebagai katup untuk celah masuk air ketika piston bergerak turun
naik.
Gambar III-11 Gerak Piston
Gambar III-11 merupakan gerak piston. Ketika piston gerak turun sejauh
panjang langkah (L) karena terdorong oleh flywheel maka akan mendorong bola-
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
35/74
III-8
bola sehingga air akan masuk melewati lubang hisap dan ketika piston tersebut
naik karena terdorong oleh gaya pegas maka bola-bola akan menutup celah
sehingga air diatas piston akan terangkat dan tersalurkan melalui sisi penyaluran.
III.2.3.2 Merangkai pemipaan
Pemipaan pada bagian sisi hisap terdiri dari pipa PVC inchi yang telah
dilubangi untuk celah masuk air, kemudian dipasang socketdikedua ujung check
valve PVC inchi, selanjutnya reducer1 inchi untuk menyambungkan silinder
tempat gerak piston. Sedangkan pemipaan pada bagian sisi penyaluran yaitu
terdiri dari silinder kemudian reducer1 inchi, pipa PCV inchi dan tee joint.
Gambar III-12 Pemipaan
Pada gambar III-12 merupakan sistem pemipaan yang di dalamnya sudah
terdapat komponen pompa torak yang terdiri dari piston dan bayang penggerak.
Ketika piston tersebut terangkat oleh pegas maka terdapat beban pompa sebanyak
air yang ada dalam pipa penyaluran. Selain air juga terdapat berat batang
penggerak dan piston. Sehingga beban pompa tersebut membuat pegas terdefleksi
sejauh beban pompa.
III.2.3.3 Membuatflywheel
Flywheeltersebut berfungsi untuk mentransmisikan putaran dari roda gigi
ke batang penggerak piston.Flywheelini juga berfungsi untuk menentukan jarak
langkah kerja piston. Berdasarkan pengujian pegas yang dilakukan maka jarak
maksimal langkah kerja piston yaitu 5 cm.
Bahan yang digunakan untuk membuat flywheel yaitu lempengan besi
bulat berdiameter 20,5 cm dengan tebal 5 mm. Cara membuat flywheel yaitu
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
36/74
III-9
menggunakan mesin frais. Sebelumnya harus dibuat sketsa terlebih dahulu di atas
benda kerja (plat). Tentukan titik-titik pusat pada benda kerja. Selain
menggunakan mesin frais, untuk mendapatkan hasil lengkungan yang sempurna
maka perlu digunakan pula rotary table yang ditempatkan di atas meja kerja
mesin frais. Setting rotary tabletepat di tengah mesin frais kemudian kunci meja
mesin frais. Letakkan benda kerja di atas rotary table. Tempatkan mata bor di titik
pusat pada benda kerja. Kemudian cutting tepat di bagian garis yang akan
dibuang. Begitu seterusnya pada titik pusat yang lain. Setelah selesai, haluskan
bagian-bagian ujung flywheelmenggunakan kikir.
Gambar III-13Flywheel
Gambar III-13 merupakan bentuk flywheel dimana terdapat sisi yang
berbeda ketika proses hisap dan proses penyaluran. Bagian sisi hisap dilakukan
oleh daya poros yang ditransmisikan terhadap flywheel namun ketika bagian sisi
penyaluran dilakukan oleh gerak pegas. Lintasan bagian sisi penyaluran lebih
pendek bertujuan agar ketika proses menyalurkan air berlangsung cepat sehingga
meminimalisir adanya kebocoran antara piston dengan silinder.
III.2.3.4 Membuat batang penggerak piston dan tempat pegas
Bahan yang digunakan untuk batang penggerak piston yaitu aluminium
berdiamer 8 mm. Salah satu ujung dari batang penggerak dihubungkan dengan
piston dan ujung lainnya dihubungkan dengan pendorong pegas yang merupakan
komponen yang terkena flywheel sehingga batang penggerak dapat bekerja
dengan naik turun karena pengaruh dari putaran flywheel dan pegas. Batang
penggerak berada di dalam sistem pemipaan.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
37/74
III-10
Gambar III-14 Tempat Pegas
III.2.3.5 Membuat sistem transmisi dari roda gigi
Putaran dari poros turbin akan ditransmisikan ke pompa torak dengan
menggunakan roda gigi. Terdapat dudukan bearing untuk meletakkan posisi roda
gigi. Bahan yang digunakan untuk dudukan bearing yaitu besi silinder. Untuk
membuat dudukan bearing yaitu dengan menggunakan mesin bubut.
Gambar III-15 Sistem transmisi
Dari gambar III-15 menunjukkan sistem transmisi yang terdiri dari
beberapa komponen. Terdapat kopling untuk menyatukan poros turbin dengan
roda gigi yang kemudian akan ditransmisikan dengan putaran flywheel. Roda gigi
1 dengan roda gigi 2 memiliki perbandingan 3:1. Jika 3 kali putaran turbin maka
hanya memutarkan 1 kali putaran flywheel. Sehingga rumus untuk daya porosadalah sebagai berikut :
Jika :
sehingga
Maka dilihat dari persamaan (2.5) sebagai berikut :
=
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
38/74
III-11
III.2.3.6 Membuat kerangka untuk pompa torak
Bahan untuk membuat kerangka yaitu menggunakan besi siku ukuran 4 cm
tebal 3 mm. Tinggi kerangka sebesar 2 meter dengan panjang dan lebar masing-
masing sebesar 1 meter.
Gambar III-16 Kerangka
III.2.3.7
Penggabungan seluruh sistem alat
Tahapan penggabungan seluruh sistem alat yaitu sebagai berikut :
a. Menggabungkan piston dengan batang penggerak.
b.
Memasukkan piston ke dalam sistem pemipaan.
c. Menggabungkan pompa dengan sistem transmisi.
d. Menghubungkan pompa dengan kerangka.
e. Menghubungkan pompa dengan turbin angin savonius dua tingkat.
III.2.4 Pengujian Alat
Hal pertama yang dilakukan adalah pengujian terhadap pompa torak secara
manual dengan cara menekan ujung atas pendorong pegas dengan tangan seperti
yang terlihat pada gambar III-17.
Gambar III-17 Pengujian pompa torak secara manual
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
39/74
III-12
Setelah dilakukan pengujian pompa torak secara manual seperti gambar
III-17 dan telah dipastikan pompa torak dapat bekerja maka pengujian selanjutkan
akan dilakukan setelah dihubungkan dengan turbin angin savonius dua tingkat.
Pengujian alat ini akan dilakukan pada kondisi yang ideal dengan asumsi
kondisi lingkungan seperti :
1.
Kondisi kecepatan angin yang besar dan konstan sehingga alat ini akan
diuji di tempat yang tinggi (di atas gedung lab. Surya).
2. Pengujian dilakukan ketika alat ukur dan peralatan lainnya sudah siap dan
berfungsi dengan baik.
3. Pengujian dilakukan minimal 15 data agar bisa membentuk kurva.
III.2.4.1 Parameter Pengujian
1.
Putaran turbin angin savonius dua tingkat (RPM).
2. Torsi turbin angin savonius dua tingkat (Nm).
3. Volume air hasil pemompaan pompa torak (m3).
4.
Ketinggian air dari sisi hisap sampai sisi keluaran air (meter).
5. Waktu pengamatan (detik).
III.2.4.2
Alat Ukur yang Digunakan
Gambar III-18 merupakan titik pengukuran yang dilakukan untuk
mengetahui parameter yang digunakan untuk menghitung effisiensi pompa.
Gambar III-18 Titik Pengukuran Pompa Torak
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
40/74
III-13
Berikut adalah alat ukur yang digunakan ketika pengujian.
1. Tachometer
Tachometer digunakan untuk mengukur putaran turbin angin yang
di transmisikan ke pompa torak.
Gambar III-19 Tachometer
2.
Timbangan
Timbangan digunakan untuk menghitung massa pegas untuk setiap
perubahan pegas sejauh sehingga dapat dihitung torsi dengan
mengalikan massa pegas dengan percepatan gravitasi bumi dan jari-jari roda
gigi.
Gambar III-20 Timbangan
3. Gelas ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air (V) yang telah
terpindahkan oleh pompa torak dari ketinggian tertentu.
Gambar III-21 Gelas ukur
4.
Roll meter
Roll meter digunakan untuk mengukur ketinggian head (H) dari sisi
hisap ke sisi keluaran air.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
41/74
III-14
Gambar III-22 Roll meter
5. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengetahui waktu (t) sehingga dapat
dihitung debit air berdasarkan volume yang diperoleh dari gelas ukur.
Gambar III-23 Stopwatch
III.2.4.3
Prosedur Percobaan dan Pengujian
1.
Persiapan
Pengujian ini akan dilakukan pada kondisi ideal dengan asumsi kondisi
lingkungan seperti berikut :
a. Memastikan kecepatan angin sesuai dengan desain turbin angin savonius
dua tingkat.
b. Dikarenakan angin tidak konstan maka dilakukan pengambilan data
setiap 5 detik sekali untuk mencatat kecepatan angin.
c. Semasang semua alat ukur pada titik pengukuran yang telah ditentukan.
d. Memastikan sumber air pada sisi hisap terisi penuh.
e.
Memastikan sistem pemipaan tidak ada kebocoran.2. Pengujian
a. Pastikan turbin angin berputar hingga mampu menggerakkanflywheel.
b. Amati ketika air sudah mulai terhisap oleh pompa torak.
c. Ukur parameter yang dibutukan setiap periode waktu yang ditentukan.
d. Pengujian selesai.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
42/74
IV-1
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab IV berisi tentang perhitungan mengenai desain pompa torak dan
analisis hasil pengujian untuk mengetahui kinerja pompa torak dengan penggerak
mula turbin angin savonius dua tingkat.
IV.1 Analisa Desain Pompa Torak
Gambar IV-1Keenergian Alat
Gambar IV-1 menunjukkan sistem keenergian pompa torak. Turbin angin
yang berputar akan menghasilkan daya poros (), kemudian akan
ditransmisikan oleh roda gigi menjadi putaran flywheel sehingga menghasilkan
daya poros putaran flywheel (), torsi pada putaran flywheel digunakan ketika
proses hisap sehinggaflywheel tersebut akan menekan pegas dan pegas memiliki
gaya pegas ke arah atas (), sedangkan didalam pompa terdapat berat beban
pompa (). Maka dari itu untuk mendapatkan torsi merupakan selisih dari
kedua gaya tersebut. Dari putaran porosflywheel tersebut akan menghasilkan daya
hidrolik () yang bertujuan untuk memindahkan air dari ketinggian 1 meter.
Kinerja pompa torak ketika proses menghisap air dilakukan oleh gerakan
dari pegas. Maka dari itu terlebih dahulu dilakukan pengujian konstanta pegas
dengan menekan pegas diatas timbangan. Untuk menentukan kemampuan pegas
yang tepat maka telah disajikan pada tabel IV-1 mengenai data hasil pengujian
pegas.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
43/74
IV-2
Tabel IV-1 Data hasil pengujian pegas
No x (cm) Massa (Kg)
1 0 0,08
2 1 0,753 2 1,17
4 3 1,62
5 4 1,97
6 5 2,37
7 6 2,82
Dari tabel IV-1 dapat diketahui dari berbagai jarak penekanan pegas maka
massa untuk menekan pegas berbeda-beda. Jarak penekanan pegas tersebut akan
menentukan panjang langkah dari gerak piston.
Besarnya ketinggian antara sisi hisap air dan sisi penyaluran air atau
disebut head berkaitan dengan panjang langkah piston yang ditentukan dari
gerakan pegas.
Dari hasil perhitungan beban pompa yang tersalurkan pada sisi penyaluran
sebagai berikut:
Volume air = r12h1+ r2
2h2
= (3,14 x 1,42 x 10) + (3,14 x 0,642x 80) = 152,95 cm3
Massa air = 152,95 cm3 x 1 gram/cm3= 0,152 gram = 0,15 kg
Massa piston dan batang penggerak = 0,17 kg
Jadi beban pompa pada head1 meter adalah:
mb = 0,15 kg +0,17 kg = 0,32 kg
Tabel IV-2 Hasil perhitungan massa beban pada berbagai head
Nor1
(cm)
r2
(cm)
H1
(cm)
H2
(cm)
H
total
(cm)
H
total
(m)
volume
air
(cm3)
massa
air
(Kg)
massa
batang
(Kg)
mb
(kg)
1 1,40 0,64 5 95 100 1,00 152,95 0,15 0,17 0,32
2 1,40 0,64 5 145 150 1,50 217,26 0,21 1,17 1,38
3 1,40 0,64 5 195 200 2,00 281,57 0,28 2,17 2,45
4 1,40 0,64 5 245 250 2,50 345,87 0,34 3,17 3,51
5 1,40 0,64 5 295 300 3,00 410,18 0,41 4,17 4,58
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
44/74
IV-3
Keterangan :
r1 = jari-jari silinder
r2 = jari-jari pipa penyaluran
H1 = tinggi silinder
H2 = tinggi pipa penyaluran
Gambar IV-2 Hubungan Head dan Panjang Langkah terhadap Massa
Dari gambar IV-2 menunjukkan kurva hubungan head terhadap massa
beban dan kurva hubungan panjang langkah terhadap massa pegas. Pada panjang
langkah tertentu dapat dicari head maksimal sehingga dari gambar IV.2
memperlihatkan ketika panjang langkah 6 cm jika diplot ke garis biru [H = f(mb)]
maka didapatkan headmaksimal sebesar 2 meter. Maka head maksimal untuk sisi
hisap dengan sisi penyaluran air hanya mampu menyalurkan air hingga ketinggian
2 meter.
Dari pengujian tersebut dapat dihitung torsi. Torsi pada flywheel
dibutuhkan ketika proses hisap saja, dimana ketika flywheel menekan pegas.
Sedangkan pegas telah terdefleksi sejauh x dimana tertarik oleh beban pompa.
Sehingga torsi tersebut merupakan gaya pegas dikurangi berat beban yang
diangkat pegas.
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5
Head(m)
PanjangLa
ngkah(cm)
massa (Kg)
Hubungan Head dan Panjang Langkah terhadap Massa
H = f (mb)
L = f (mp)
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
45/74
IV-4
Berikut adalah hitungan torsi pada panjang langkah 3 cm dan 4 cm adalah:
Nilai 0,02 merupakan jari-jari dari roda gigi 2.
Setelah komponen pompa torak selesai dibuat maka dilakukan pengujian
pompa torak secara manual menekan ujung batang penggerak piston dengan
tangan berdasarkan variabel jarak langkah kerja. Setelah diketakui volume rata-
rata dari hasil pengujian maka akan dibandingkan dengan volume berdasarkan
perhitungan teori. Perhitungan secara teori merupakan volume dari silinder tempatpiston bergerak dengan jari-jari sebesar 1,4 cm dengan berbagai panjang langkah.
Telah disajikan pada tabel IV-3 mengenai hasil pengujian pompa torak secara
manual.
Tabel IV-3 Hasil pengujian pompa torak secara manual
no
Proses
Hisap(kali)
panjang langkah (cm)
2 3 4 5
V
(ml)
V perproses
hisap
(ml)
V
(ml)
V perproses
hisap
(ml)
V
(ml)
V perproses
hisap
(ml)
V
(ml)
V perProses
Hisap
(ml)
1 10 16 1,60 120 12,00 180 18,00 210 21,00
2 20 78 3,90 210 10,50 360 18,00 450 22,50
3 30 150 5,00 360 12,00 540 18,00 660 22,50
4 40 240 6,00 480 12,00 690 17,25 270 6,75
5 50 360 7,20 570 11,4 900 18,00 1080 21,60
Volume
Pengujian 4,74 11,58 17,85 18,77
Teori 12,3 18,46 24,61 30,77
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
46/74
IV-5
Gambar IV-3 Perbandingan Volume Hasil Pengujian dengan Teori
Gambar IV-3 menunjukkan bahwa volume hasil pengujian lebih kecil
daripada volume hasil perhitungan secara teori. Maka dapat dikatakan terdapat
rugi-rugi dari pompa torak yang dibuat. Rugi-rugi tersebut dapat disebabkan oleh
adanya kebocoran saat pompa menghisap air sehingga pompa tidak hanya
menghisap air namun udara juga.
Pengujian dilakukan pada panjang langkah 4 cm dan 3 cm dengan head1
meter. Hal tersebut disesuaikan dengan kondisi angin disekitar tempat pengujianagar putaran dari poros turbin yang ditransmisikan pada putaran flywheel tetap
mampu menggerakkan pompa torak.
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5
Volume(mL)
L (cm)
Perbandingan Volume Hasil Pengujian dengan
Teori
pengujian
teori
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
47/74
IV-6
IV.2 Data Pengujian
Tabel IV-4 Data Hasil Pengujian Pompa Torak dengan Penggerak Mula Turbin
Angin saat L = 4 cm
No n2
(RPM)V
(m3)T(s)
Q(m3/s)
Psh
(Watt)Ph
(Watt)Eff pompa
(%)
1 5,42 50 x 10- 20 2,50 x 10- 0,21 0,02 11,68
2 11,77 200 x 10- 30 6,67 x 10- 0,45 0,06 14,32
3 11,11 200 x 10- 30 6,67 x 10- 0,43 0,06 15,18
4 8,75 65 x 10- 20 3,25 x 10- 0,34 0,03 9,39
5 15,00 234 x 10- 30 7,83 x 10- 0,58 0,07 13,15
6 15,66 295 x 10- 30 9,83 x 10- 0,61 0,10 15,88
7 17,44 340 x 10- 30 11,33 x 10- 0,67 0,11 16,44
8 18,17 270 x 10- 30 9,00 x 10- 0,70 0,09 12,54
9 15,44 285 x 10- 30 9,50 x 10- 0,59 0,09 15,57
10 22,00 380 x 10- 30 12,70 x 10- 0,85 0,12 14,57
11 22,89 340 x 10- 30 11,30 x 10- 0,89 0,11 12,53
12 17,94 330 x 10- 30 11,00 x 10- 0,69 0,11 15,51
13 19,94 375 x 10-6 30 12,50 x 10-6 0,77 0,12 15,86
14 22,83 445 x 10- 30 14,80 x 10- 0,88 0,15 16,44
15 27,17 505 x 10- 30 16,80 x 10- 1,05 0,16 15,68
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
48/74
IV-7
Tabel IV-5 Data Hasil Pengujian Pompa Torak dengan Penggerak Mula Turbin
Angin saat L = 3 cm
Non2
(RPM)
V
(m3
)
T
(s)
Q
(m3
/s)
Psh
(Watt)
Ph
(Watt)
Eff pompa
(%)1
12,05 115 x 10-6 30 3,83 x 10-6 0,36 0,03 10,26
221,00 230 x 10-6 30 7,67 x 10-6 0,63 0,07 11,78
329,77 370 x 10-6 30 12,30 x 10-6 0,90 0,12 13,37
412,05 80 x 10-6 30 2,67 x 10-6 0,36 0,02 7,14
517,44 190 x 10-6 30 6,33 x 10-6 0,52 0,06 11,72
631,05 415 x 10-6 30 13,80 x 10-6 0,94 0,13 14,38
724,11 280 x 10-6 30 9,33 x 10-6 0,73 0,09 12,49
822,00 250 x 10-6 30 8,33 x 10-6 0,66 0,08 12,22
921,61 225 x 10-6 30 7,50 x 10-6 0,65 0,07 11,20
1012,27 125 x 10-6 30 4,17 x 10-6 0,37 0,04 10,95
1114,27 155 x 10-6 30 5,17 x 10-6 0,43 0,05 11,68
1227,94 340 x 10-6 30 11,30 x 10-6 0,84 0,11 13,09
1329,72 385 x 10-6 30 12,80 x 10-6 0,90 0,12 13,94
14
11,27 100 x 10
-6
30 3,33 x 10
-6
0,34 0,03 9,5415
15,66 107 x 10-6 30 5,67 x 10-6 0,47 0,05 11,67
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
49/74
IV-8
IV.3 Analisa Grafik Hasil Pengujian
1. Hubungan putaranflywheelterhadap debit air
Gambar IV-4 Hubungan Putaran Flywheel terhadap Debit Air
Dari gambar IV-4 menunjukkan perbandingan hubungan putaran
flywheel terhadap debit air saat panjang langkah 4 cm dan saat panjang
langkah sebesar 3 cm. Putaran flywheelsaat panjang langkah piston sejauh 3
cm lebih besar dibandingkan pada panjang langkah piston sejauh 4 cm. Hal
tersebut dikarenakan saat L = 4 cm massa beban yang ditekan oleh flywheel
lebih besar dibandingkan saat L = 3 cm sehingga putaranflywheelakan lebih
cepat saat massa beban lebih ringan. Terlihat dari gambar IV-4 menunjukkan
putaran yang cepat maka akan menghasilkan debit air yang banyak pula.
putaran flywheel rata-rata saat L = 4 cm sebesar 16,76 RPM sedangkan
putaran flywheel rata-rata saat L = 3 cm sebesar 20, 14 RPM. Jadi semakin
kecil jarak langkah piston maka semakin besar putaran flywheel. Semakinbesarnya putaran flywheelmaka akan semakin besar debit yang tersalurkan.
Putaran flywheelmerupakan sepertiga dari putaran poros turbin dikarenakan
antara roda gigi 1 (yang terhubung ke poros turbin) dengan roda gigi 2 (yang
terhubung ke poros flywheel) memiliki rasio putaran 3:1. Tiga kali putaran
poros turbin hanya memutarkan satu kaliflywheel.
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20
Putaranflywheel(RPM)
Debit ( x 10-6m3/s )
Hubungan putaranflywheelterhadapdebit air
L = 4 cm
L = 3 cm
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
50/74
IV-9
2. Hubungan daya poros terhadap debit air
Gambar IV-5 Hubungan Daya Poros terhadap Debit Air
Gambar IV-5 menunjukkan hubungan daya poros terhadap debit
air. Daya poros saat L = 3 cm sedikit lebih besar dibandingkan daya poros
saat L = 4 cm. Semakin besar daya poros maka semakin besar pula debit air
yang tersalurkan. Daya poros tersebut dipengaruhi oleh putaran flywheeldan
torsi dari masing masing jarak langkah.
3. Hubungan daya hidrolik terhadap debit air
Gambar IV-6 Hubungan Daya Hidrolik terhadap Debit Air
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15 20
DayaPoros(Watt)
Debit ( x 10-6 m3/s )
Hubungan daya poros terhadap debit
air
L = 4 cm
L = 3 cm
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0 5 10 15 20
Dayahidrolik(Watt)
Debit ( x 10-6m3/s )
Hubungan daya hidrolik terhadap
debit air
L = 4 cm
L = 3 cm
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
51/74
IV-10
Gambar IV-6 menunjukkan hubungan daya hidrolik terhadap debit air
berdasarkan perbedaan jarak langkah. Dari gambar IV-6 terlihat kurva yang
sejajar saat L = 4 cm dengan L = 3 cm. Maka dari itu dapat disimpulkan
semakin besarnya jarak langkah tidak terlalu berpengaruh terhadap daya
hidrolik yang dihasilkan.
4.
Hubungan effisiensi pompa terhadap debit air
Gambar IV-7 Hubungan Effisiensi Pompa terhadap Debit Air
Gambar IV-7 menunjukkan semakin besar debit maka semakin besar
effisiensi pompa yang didapat namun tidak menunjukkan perubahan nilai
yang signifikan. Effisiensi pompa saat L = 4 cm bernilai lebih besar
dibandingkan effisiensi pompa saat L = 3 cm. Hal tersebut dikarenakan pada
saat L = 3 cm yaitu daya porosnya besar namun daya hidroliknya besar
sedangkan pada saat L = 4 cm yaitu daya porosnya kecil namun daya
hidroliknya relatif besar. Nilai effisiensi rata-rata saat L = 4 cm sebesar 14,31% sedangkan nilai effisiensi rata-rata saat L = 3 cm sebesar 11,69 %.
0
5
10
15
20
0 5 10 15 20
Effisiensipompa(
%)
Debit ( x 10--6m3/s )
Hubungan effisiensi pompa terhadap
debit air
L = 4 cm
L = 3 cm
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
52/74
IV-11
IV.4 Data dan Analisa Hasil Pengujian Sistem
Adapun data mengenai turbin angin savonius dua tingkat akan disajikan
pada tabel IV-6 dengan panjang langkah piston sebesar 4 cm.
Tabel IV-6 Data hasil pengujian sistem
Nov
(m/s)
n1
(RPM)V (m3)
T
(s)
Q
(m3/s)
PA
(Watt)
Ph
(Watt)
Eff
sistem
(%)
1 1,10 16,26 50 x 10- 20 2,50 x 10- 0,79 0,02 2,53
2 1,40 35,31 200 x 10- 30 6,67 x 10- 1,64 0,06 3,07
3 1,77 33,33 200 x 10- 30 6,67 x 10- 3,33 0,06 3,97
4 1,92 26,25 65 x 10-
20 3,25 x 10-
4,25 0,03 1,96
5 2,08 45,00 234 x 10- 30 7,83 x 10- 5,39 0,07 0,75
6 2,13 46,98 295 x 10- 30 9,83 x 10- 5,79 0,10 1,41
7 2,27 52,32 340 x 10- 30 11,33 x 10- 7,02 0,11 1,66
8 2,37 54,41 270 x 10- 30 9,00 x 10- 7,98 0,09 1,12
9 2,80 46,32 285 x 10- 30 9,50 x 10- 13,17 0,09 1,10
10 2,92 66,00 380 x 10-6 30 12,70 x 10-6 14,93 0,12 0,71
11 2,98 68,67 340 x 10
-
30 11,30 x 10
-
15,88 0,11 0,8312 3,18 53,82 330 x 10- 30 11,00 x 10- 19,29 0,11 0,70
13 3,28 59,82 375 x 10- 30 12,50 x 10- 21,17 0,12 0,56
14 3,85 68,49 445 x 10- 30 14,80 x 10- 34,24 0,15 0,58
15 5,30 81,51 505 x 10- 30 16,80 x 10- 89,33 0,16 0,42
Pompa torak dapat bekerja karena adanya daya poros dari turbin angin
savonius dua tingkat. Turbin angin savonius dua tingkat dapat berputar karena
adanya daya angin. Daya angin dipengaruhi oleh kecepatan angin (v dalam m/s).
Tabel IV-6 menyajikan data hasil pengujian pada panjang langkah piston 4 cm
dikarenakan ketika panjang langkah piston sebesar 4 cm lebih effisien
dibandingkan pada jarak langkah sebesar 3 cm sehingga dapat dihitung effisiensi
sistem dari alat. Dimana effisiensi sistem diperoleh dari daya output berupa daya
hidrolik dan daya input berupa daya angin.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
53/74
IV-12
Gambar IV-8 Hubungan Kecepatan Angin terhadap Debit Air
Gambar IV-8 menunjukkan hubungan kecepatan angin terhadap debit air
yang tersalurkan oleh pompa. Semakin besar kecepatan angin maka semakin besar
juga debit air yang tersalurkan. Kecepatan angin rata-rata setelah pengujian
dilakukan yaitu sebesar 2,6 m/s. Pompa torak dapat bergerak mulai dari
kecepatan angin minimum sebesar 1,1 m/s.
0
2
4
6
0 5 10 15 20kecepatanangin(m/s)
Debit ( x 10-6m3/s )
Hubungan kecepatan angin terhadap
debit air
v = f (Q)
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
54/74
V-1
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab V berisikan kesimpulan dari hasil yang telah didapatkan dan
terdapat saran untuk menghasilkan nilai pengujian yang lebih optimum.
V.1 Simpulan
Dari hasil pembuatan, pengujian, perhitungan dan pembahasan maka pada
penyusunan tugas akhir ini dapat disimpulkan:
1. Pompa torak dapat bergerak mulai dari kecepatan angin minimal
sebesar 1,1 m/s.
2. Nilai effisiensi pompa torak dipengaruhi oleh putaran flywheel dan
debit air yang tersalurkan.
3.
Panjang langkah 4 cm memiliki nilai effisiensi lebih besar
dibandingkan pada panjang langkah 3 cm sehingga semakin besar
panjang langkah maka effisiensi pompa torak semakin besar pula.
4.
Debit maksimal yang diperoleh sebesar 16,80 x 10-6 m3/s dengan
putaranflywheel27,17 RPM pada jarak langkah piston sebesar 4 cm.5. Effisiensi tertinggi pompa torak yang diperoleh sebesar 16,44 % dan
didapatkan effisiensi rata-rata pompa torak sebesar 14,31 % pada jarak
langkah piston sebesar 4 cm.
6. Rugi-rugi pada pompa torak terjadi pada sistem transmisi dan karena
adanya kebocoran sehingga yang dihisap pompa tidak hanya air
namun beserta udara.
7. Nilai effisiensi sistem maksimum sebesar 3,97 % dengan nilai rata-
rata sebesar. 1,42 %.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
55/74
V-2
V.2 Saran
Saran yang dapat diberikan guna meningkatkan pengembangan pompa
torak dengan penggerak mula turbin angin savonius dua tingkat adalah sebagai
berikut:
1. Diameter silinder diperbesar dari 28 mm menjadi 56 mm sehingga air
yang dipompakan semakin banyak.
2.
Pompa torak disarankan digunakan pada head sejauh 2 meter dengan
panjang langkah piston sejauh 6 cm.
3. Pompa torak dengan penggerak mula turbin angin savonius dua
tingkat ini sangat disarankan untuk diaplikasikan di wilayah dengan
potensi kecepatan angin sedang yaitu sekitar 2 m/s sampai 4 m/s.Karena jika kecepatan yang terlalu rendah maka pompa torak tidak
dapat beroperasi dan jika kecepatan angin terlalu besar maka dapat
merusak kontruksi turbin angin.
4. Kerangka yang dibuat harus kuat untuk mengatasi jika potensi
kecepatan angin sangat besar yaitu diatas 5 m/s.
5. Ketika melakukan pengujian untuk mendapatkan data, disarankan
kecepatan angin dan putaran turbin dicatat setiap 5 detik dikarenakan
hasil pengukuran yang terbaca fluktuatif.
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
56/74
3
DAFTAR PUSTAKA
Dietzel, Fritz. 1996. Turbin, Pompa dan Kompresor. Alih Bahasa Dakso Sriyono. Jakarta:
Erlangga.
Edwards, Hicks. 1996. Teknologi Pemakaian Pompa. Jakarta : Erlangga.
Raswari. 1986. Teknologi dan Perencanaan Sistem Perpipaan. Jakarta : Universitas
Indonesia.
Suhariono, Edi. 2008. Analisa Head Losses dan Koefisien Gesek pada Pipa. Kalimantan
Timur : Kalimantan Scientiae.
Sularso. 2004.Pompa dan Kompresor. Jakarta: PT Pradnya Paramitha.
Sutrisno. 1997.Fisika Dasar Mekanika, Seri Fisika. Bandung : ITB.
Suwono, Agus. 2008. Evaluasi Unjuk Kerja Kompresor Torak. Dari
http://www.agussuwasono.com (diakses tanggal 23 Januari 2015)
Tipler, P.A.. 1998.Fisika untuk Sains dan TeknikJilid 1 (terjemahan). Jakarta : Erlangga.
xiii
http://www.agussuwasono.com/http://www.agussuwasono.com/7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
57/74
LAMPIRAN A
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
58/74
Tabel pengukuran pengambilan data kecepatan angin
No
v (m/s)
1 2 3 4 5 6 v rata-rata
1 1,40 2,10 2,20 - - - 1,90
2 2,00 2,10 1,20 - - - 1,76
3 1,60 2,50 2,30 - - - 2,13
4 2,30 3,50 2,60 - - - 2,80
5 1,50 1,50 1,40 1,50 1,20 1,30 1,40
6 1,60 2,00 2,20 2,30 2,40 2,00 2,08
7 2,40 2,00 4,00 2,50 3,70 3,40 3,00
8 6,90 6,30 7,80 5,20 4,50 1,10 5,30
9 3,70 2,80 2,90 2,90 30 2,60 2,98
10 1,40 3,80 1,80 2,90 1,70 2,60 2,36
11 2,80 2,40 1,80 2,30 3,60 4,10 2,83
12 4,10 2,70 3,10 2,70 2,60 2,30 2,91
13 2,60 3,10 3,00 3,20 3,20 3,00 3,01
14 4,40 2,90 1,00 1,80 1,90 2,50 2,42
15 1,30 2,60 1,80 2,20 3,20 1,90 2,16
16 4,80 5,10 3,50 1,60 2,90 2,90 3,46
17 3,70 4,60 4,50 3,30 3,90 3,90 3,98
18 4,10 4,00 4,30 3,10 3,90 3,70 3,85
19 3,30 4,00 2,80 2,80 2,90 2,20 3,00
20 4,80 5,30 3,50 3,80 4,10 3,60 4,18
21 2,90 3,80 3,40 4,10 3,00 2,60 3,30
22 3,70 2,70 2,50 2,10 1,40 1,20 2,26
23 3,20 4,00 3,90 2,70 2,60 3,30 3,28
24 3,50 1,90 4,30 3,00 3,20 3,20 3,18
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
59/74
Tabel pengukuran pengambilan data putaran poros turbin
NoN1(RPM)
1 2 3 4 5 6 N1rata-rata
1 48 51 49 - - - 49,33
2 42 38 20 - - - 33,33
3 50 46 45 - - - 47,00
4 48 41 50 - - - 46,33
5 45 40 35 30 32 30 35,33
6 48 43 42 45 47 45 45,00
7 50 53 60 59 50 53 54,16
8 105 101 87 76 66 54 81,50
9 83 67 60 66 72 64 68,66
10 65 53 42 27 62 78 54,50
11 40 32 22 28 40 63 37,50
12 99 76 63 61 50 47 66,00
13 52 45 42 53 51 48 48,50
14 63 47 35 28 21 16 35,00
15 51 47 47 39 44 34 43,66
16 51 46 33 26 24 19 33,16
17 56 71 81 72 70 69 69,83
18 72 74 82 73 64 63 71,33
19 52 63 51 44 45 37 48,66
20 60 63 53 66 60 57 59,83
21 59 52 73 69 63 54 61,66
22 73 64 57 48 39 33 52,33
23 64 71 69 56 48 51 59,83
24 59 56 59 53 50 46 53,83
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
60/74
Tabel hasil pengujian pompa torak dengan turbin angin
No v A N1 N2 T g V t Q H PA Psh PhEff
turbin
Eff
pompa
Eff
sistem
m/s m2
kg/m3
RPM RPM Nm kg/m3
m/s2
mL s m3/s m Watt Watt Watt % % %
1 1,90 1 1,2 49,33 16,44 0,37 1000 9,8 270 30 9,00 x 10-6
1 4,11 0,63 0,09 15,47 13,84 2,14
2 1,76 1 1,2 33,33 11,11 0,37 1000 9,8 200 30 6,67 x 10-6
1 3,31 0,43 0,06 13,00 15,18 1,97
3 2,13 1 1,2 47,00 15,67 0,37 1000 9,8 295 30 9,83 x 10-6
1 5,82 0,61 0,09 10,41 15,88 1,65
4 2,80 1 1,2 46,33 15,44 0,37 1000 9,8 285 30 9,50 x 10-6
1 13,17 0,59 0,09 4,54 15,56 0,70
5 1,40 1 1,2 35,33 11,78 0,37 1000 9,8 200 30 6,67 x 10-6 1 1,65 0,45 0,06 27,70 14,32 3,96
6 2,08 1 1,2 45,00 15,00 0,37 1000 9,8 235 30 7,83 x 10-6
1 5,42 0,58 0,08 10,70 13,21 1,41
7 3,00 1 1,2 54,17 18,06 0,37 1000 9,8 315 30 10,50 x 10-6
1 16,20 0,69 0,10 4,31 14,71 0,63
8 5,30 1 1,2 81,50 27,17 0,37 1000 9,8 505 30 16,80 x 10-6 1 89,33 1,05 0,16 1,17 15,68 0,189 2,98 1 1,2 68,67 22,89 0,37 1000 9,8 340 30 11,30 x 10
-6 1 15,93 0,88 0,11 5,56 12,52 0,69
10 2,37 1 1,2 54,50 18,17 0,37 1000 9,8 270 30 9,00 x 10-6
1 7,95 0,70 0,09 8,84 12,53 1,11
11 2,83 1 1,2 37,50 12,50 0,37 1000 9,8 140 30 4,67 x 10-6
1 13,65 0,48 0,04 3,54 9,44 0,33
12 2,92 1 1,2 66,00 22,00 0,37 1000 9,8 380 30 12,70 x 10-6
1 14,89 0,85 0,12 5,72 14,57 0,83
13 3,02 1 1,2 48,50 16,17 0,37 1000 9,8 185 30 6,17 x 10-6
1 16,47 0,63 0,06 3,80 9,65 0,36
14 2,42 1 1,2 35,00 11,67 0,37 1000 9,8 140 30 4,67 x 10-6
1 8,47 0,45 0,04 5,33 10,12 0,54
15 2,17 1 1,2 43,67 14,56 0,37 1000 9,8 200 30 6,67 x 10-6
1 6,10 0,56 0,06 9,23 11,59 1,07
16 3,47 1 1,2 33,17 11,06 0,37 1000 9,8 120 30 4,00 x 10-6 1 24,99 0,42 0,04 1,71 9,15 0,15
17 3,98 1 1,2 69,83 23,28 0,37 1000 9,8 330 30 11,00 x 10-6
1 37,92 0,90 0,11 2,37 11,96 0,28
18 3,85 1 1,2 71,33 23,78 0,37 1000 9,8 290 30 9,67 x 10-6
1 34,24 0,92 0,09 2,68 10,28 0,27
19 3,00 1 1,2 48,67 16,22 0,37 1000 9,8 155 30 5,17 x 10-6
1 16,20 0,63 0,05 3,88 8,05 0,31
20 4,18 1 1,2 59,83 19,94 0,37 1000 9,8 220 30 7,33 x 10-6
1 43,92 0,77 0,07 1,76 9,30 0,16
21 3,30 1 1,2 61,67 20,56 0,37 1000 9,8 370 30 12,3 x 10-6
1 21,56 0,79 0,12 3,69 15,18 0,56
22 2,26 1 1,2 52,33 17,44 0,37 1000 9,8 340 30 11,3 x 10-6 1 6,99 0,67 0,11 9,67 16,44 1,5823 3,28 1 1,2 59,83 19,94 0,37 1000 9,8 375 30 12,5 x 10
-6 1 21,24 0,77 0,12 3,63 15,86 0,57
24 3,18 1 1,2 53,83 17,94 0,37 1000 9,8 330 30 11,00 x 10-6 1 19,35 0,69 0,11 3,59 15,51 0,55
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
61/74
LAMPIRAN B
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
62/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
63/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
64/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
65/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
66/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
67/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
68/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
69/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
70/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
71/74
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
72/74
LAMPIRAN C
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
73/74
kopling Piston
Flywheel
7/26/2019 Bismillah Laporan TA-121711020
74/74
Pemipaan Sistem transmisi
Sumber air
Turbin angin savonius 2 tingkat