Upload
sigit-lestiadi
View
86
Download
16
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Konservasi pompa
Citation preview
Modul 4Percobaan Konservasi Energi Pada
Sistem Pompa Air
Disusun Oleh:
Fahrul Dwi Nugraha ( 121711043 )
Intan Nursanti Oktavia ( 121711048 )
Leza Afridranestia ( 121711013 )
Sigit Lestiadi ( 121711058 )
Kelas : 3A
D3 – TEKNIK KONVERSI ENERGI
JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGIPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG
TAHUN 2015
1. Latar Belakang
Pompa merupakan salah satu jenis mesin fluida yang dapat memindahan
fluida melalui pipa dari suatu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya
pompa mengubah energi gerak poros untuk mengerakan sudu-sudu menjadi gerak
kemudian menghasilkan fluida bertekanan. Pompa bekerja sesuai dengan kebutuhan,
sehingga perlakuan pada pompa akan mempengaruhi kinerjanya.
Bukaan katup menjadi parameter pemenuhan kebutuhan air dan proses
penghematan energi pada sistem pompa. Karena perubahan debit dengan pengaturan
bukaan katup air akan mempengaruhi putaran impeller yang mengakibatkan
perubahan tekanan pada impeller yang dipengaruhi oleh perubahan debit air.
Perubahan tekanan tersebut akan mempengaruhi efisiensi pompa tersebut.
Berdasarkan hukum afinitas perubahan putaran impeller berprngaruh
terhadap Debit air, Daya Listrik dan Head pada sistem pompa. Sehingga pada
praktikum konservasi pada sistem pompa ini kita akan mengetahui kebenaran dari
hukum afinitas.
2. Tujuan
Setelah melakukan praktikum diharapkan dapat :
a. Melakukan pengujian kinerja pompa pada kondisi exsisting
(data kondisi yang ada)
b. Melakukan konservasi energi pada pompa dengan cara melakukan variasi
bukaan katup
c. Melakukan konservasi energi pada pompa dengan cara pemasangan kapasitor
d. Melakukan pengujian kinerja pompa setelah proses konservasi
e. Membandingkan data exsisting dengan data setelah konservasi
3. Dasar Teori
Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan
cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan
cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara
terus menerus. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara
bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Oleh karena itu, pompa
berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi
tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan
mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran. Berikut ini sistem pompa secara
umum :
Gambar 3.1. Sistem Pompa Air
Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head. Kecepatan
keliling impeler berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak.
Oleh karena itu variasi kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa.
Parameter kinerja pompa (debit alir, head, daya) akan berubah dengan bervariasinya
kecepatan putaran. Oleh karena itu, untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada
kecepatan yang berbeda- beda maka penting untuk mengerti hubungan antara
keduanya. Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan “ Hukum
Afinitas” :
Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (n) Q1
Q2 = n1
n2
Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar (n) H 1
H 2 = n1
2
n22
Daya (P) berba nding lurus dengan kubik kecepatan putaran (n) P1
P2 = n1
3
n23
Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas, penggandaan kecepatan
putaran pompa sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya. Sebaliknya
penurunan kecepatan yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang
sangat besar. Hal ini menjadikan dasar bagi penghematan energi pada pompa
sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang bervariasi. Hal yang relevan untuk dicatat
bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan kecepatan selalu lebih efisien daripada
oleh kran pengendali. Hal ini disebabkan kran menurunkan aliran namun tidak
menurunkan pemakaian energi pompa. Sebagai tambahan terhadap penghematan
energi, terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah tersebut.
Umur bantalan meningkat. Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik
pada impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa),
yang berkurang kira - kira sebesar kuadrat kecepatan. Untuk sebuah pompa,
umur bantalan sebanding dengan kecepatan pangkat tujuh ( n7 ).
Getaran dan kebisingan berkurang dan umur seal meningkat selama titik tugas
tetap berada didalam kisaran operasi yang diperbolehkan.
Kualitas Daya
Kualitas daya yang dipasok ke sistem penggerak motor berkaitan dengan
knerja peralatan energi yang akan dioperasikan. Kualitas daya perlu dianalisa
khususnya ketidak seimbangan tegangan. Motor tiga fasa tidak toleran terhadap
tegangan tidak seimbang. Ketidakseimbangan tegangan akan mengakibatkan aliran
arus yang tidak merata antara fasa belitanya. Pengaruh tegangan tak seimbang ini
adalah pemanasan terhadap motor listrik dan rugi energi meningkat. Dapat dilihata
ada Gambar 3.2. Pengaruh tegangan tak seimbang.
Gambar 3.2. Tegangan Tak Seimbang
Perhitungan Pada Pompa Air
ηpompa = ( Daya hidrolis / Daya Listrik ) x 100%
Keterangan : ηp = Efisiensi Pompa
Daya Hidrolis = (ρ x Q x H)/365 ..... (kW)
Ρ = Massa Jenis (kg/m3) ; untuk air 1 kg/m3
Q = Debit air (m3/s)
H = head (m)
Daya Listrik = √3 x I x V x cos θ
I = Arus (A)
V = Tegangan (V)
Cos θ = faktor daya
4. Alat Ukur dan Pengukuran
a. Clamp on
b. Gelas Ukur
c. Stopwatch
5. Prosedur Kerja
a. Tanpa Kapasitor
1) Pastikan tangki terisi air
2) Periksa semua kedudukan alat ukur pada posisi yang benar
3) Pastikan Katup terbuka 100 %
4) Sambungkan sumber listrik tanpa menggunakan kapasitor seperti gambar 1.
a) Lakukan variasi bukaan katup hingga 0 %
b) Data diambil setiap 5 menit, data yang harus diambil adalah sebagai
berikut:
Tegangan Input (V)
Arus Input (A)
Cos phi
Daya Semu (VA)
Daya Pompa (W)
Faktor Daya
Bukaan Katup (%)
Debit air (m3/s)
c) Untuk mengakhiri pengujian matikan mesin dengan mematikan sumber
listrik.
b. Menggunakan Kapasitor
1) Pastikan Katup terbuka 100 %
2) Sambungkan sumber listrik menggunakan kapasitor seperti gambar 2.
a) Lakukan variasi bukaan katup hingga 0 %
b) Data diambil setiap 5 menit, data yang harus diambil adalah sebagai
berikut:
Tegangan Input (V)
Arus Input (A)
Cos phi
Daya Semu (VA)
Daya Pompa (W)
Faktor Daya
Bukaan Katup (%)
Debit air (m3/s)
c) Untuk mengakhiri pengujian matikan mesin dengan mematikan sumber
listrik.
6. Gambar Rangkaian
Gambar 5.1. Rangkaian Input Pompa Tanpa kapasitor
Gambar 5.2. Rangkaian Input Pompa Dengan kapasitor
Gambar 5.3. Sistem Pompa Air
7. Pertanyaan.
a. Buatlah tabel data yang akan digunakan!
- Tanpa KapasitorTabel 1. Tabel data tanpa menggunakan Kapasitor.
Bukaan (%)
V (V) I (A) P (kW)
S (kVa)
Q (m3/s)
Head (m)
cos phi Intensitas( kWh/m3 )
25 228,7 1,63 0,330 0,374 0,00003
1,5
0,884 3,4850 229,1 1,42 0,245 0,325 0,00025 0,755 0,2775 229,5 1,37 0,209 0,313 0,00037 0,668 0,16
100 229,4 1,36 0,205 0,312 0,00038 0,655 0,15
- Menggunakan KapasitorTabel 2. Tabel data menggunakan Kapasitor.
Bukaan (%)
V(V)
I(A)
P (kW)
S (kVa)
Q (m3/s)
Head (m)
cos phi
Intensitas( kWh/m3 )
25 220,3 1,61
0,318 0,335 0,00003
1,5
0,897 3,45
50 220,8 1,38
0,248 0,304 0,00022 0,815 0,31
75 221,2 1,28
0,205 0,284 0,00034 0,720 0,17
100 221,2 1,26
0,190 0,280 0,00037 0,678 0,14
b. Buat kurva karakteristik pompa
1) Perbandingan Intensitas Pompa
0 25 50 75 1000
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Perbandingan Intensitas Pompa
tanpa ka-pasitorLinear (tanpa kapasitor)Menggu-nakan ka-pasitor
kWh
Bukaan (%)
Gambar 1. Kurva Perbandingan Hubungan kWh terhadap Bukaan Katup(Pembebanan)
Gambar 1. Menunjukkan bahwa intensitas pompa saat percobaan tanpa kapasitor dan
dengan menggunakan kapasitor terjadi penurunan yang sedikit yaitu sebesar 1%
penurunan intensitas nya.
2) Perbandingan Debit terhadap Bukaan
0 25 50 75 1000
0.00005
0.0001
0.00015
0.0002
0.00025
0.0003
0.00035
0.0004
Grafik Debit terhadap Bukaan
Tanpa KapasitorLogarith-mic (Tanpa Kapasitor)Menggu-nakan Kapasitor
Bukaan (%)
Debi
t (m
3/s)
Gambar 2. Debit aliran terhadap beban
Gambar 2. Menunjukkan Debit yang berubah sebanding dengan setiap perubahan
bukaan katup. Sehingga semakin besar bukaan katup maka semakin besar juga debit
yang dialirkan, begitupun sebaliknya semaki kecil bukaan katup maka semakin keci
juga debitnya.
3) Perbandingan Daya Listrik terhadap Bukaan
0 25 50 75 1000
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Grafik Daya terhadap Bukaan
Tanpa Kap-asitorPolynomial (Tanpa Kap-asitor)Menggunakan KapasitorPolynomial (Menggunakan Kapasitor)
Bukaan (%)
Day
a L
istr
ik (k
W)
Gambar 3. Daya Listrik terhadap Bukaan
Gambar 3. Menunjukkan bahwa daya listrik yang diguakan pompa dipengaruhi
oleh besar bukaan katup. Setiap makin besar bukaan katup maka daya listrikyang
digunakan semakin rendah, sedangkan jika semakin rendah bukaan katup maka
daya listrik yang digunakan semakin tinggi.
c. Analisis data hasil bercobaan berdasarkan grafik yang didapat!
Berdasarkan data hasil percobaan dapat diketahui bahwa nilai cos phi
semakin menurun seiring dengan besarnya bukaan katup. Pada Gambar 1.
pengamatan sebelum konservasi (tanpa kapasitor) dapat dilihat bahwa nilai kWh
lebih besar dibandingkan dengan setelah konservasi (menggunakan kapasitor).
Selain itu dapat dilihat pula intensitas pompa setelah konservasi (menggunakan
kapasitor) pada saat bukaan 100% memiliki intensitas pompa yang lebih kecil
dibanding sebelum konservasi yaitu dari 0,15 kWh menjadi 0,14 kWh. Dapat
diketahui bahwa nilai kWh yang rendah pada pompa menghasilkan intensitas
pompa yang baik.
d. Bandingkan peluang penghematan yang terjadi pada percobaan pompa tanpa
kapasitor dengan percobaan pompa yang menggunakan kapasitor!
Pemasangan kapasitor pada pompa ditujukan untuk menaikkan nilai cos phi
yang dapat berpengaruh terhadap nilai intensitas pompa. Dapat dilihat perbedaan
nilai cos phi, setelah konservasi (pemasangan kapasitor) pada tabel 2 lebih besar
dibanding dengan nilai cos phi sebelum konservasi (tanpa kapasitor) pada tabel 1.
Selain itu, nilai kWh yang didapatkan berpengaruh terhadap konsumsi energi
pompa. Pada percobaan pompa tanpa kapasitor, nilai kWh saat beroperasi besar
sehingga menunjukkan konsumsi energi yang besar. Sedangkan pada percobaan
pompa yang menggunakan kapasitor, nilai kWh-nya menjadi menurun sehingga
menunjukkan konsumsi energi yang lebih rendah dibanding pompa tanpa kapasitor
serta denda PLN dapat dihindari.
Mencari Besarnya kapasitor dengan menggunakan persamaan berikut
C= Qc
V 2×2πf ×10−9
Qc = P (Tan α1 – Tan α2)
P rata-rata = 0,25 kW
Cos phi rata-rata = 0,741 α = 42,183
Cos phi yang diinginkan = 0,95 α = 18,195
Qc = 0,25 (Tan 42,183 – Tan 18,195)
Qc = 0,25 x 0,577
Qc = 0,144 kVAR
C= Qc
V 2×2πf ×10−9
C= 0,144
229,22×2π 50×10−9
C=8,7 μF
Terdapat pengurangan rugi-rugi jaringan yang diperoleh setelah konservasi (pemasangan kapasitor) pada beban, dengan perhitungan sebagai berikut:
% pengurangan rugi-rugi = 1 - cos phi awal2
cos phi sesudahkonservasi2
% pengurangan rugi-rugi = 1 - 0,8842
0,9042 = 4,37 %
e. Berikan kesimpulan saudara!
Setelah melakukan praktikum pompa dapat disimpulkan, yaitu :
a. Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor
b. Nilai faktor daya masih cukup rendah dengan rata-rata faktor daya 0,741
setelah dilakukan pemasangan kapasitor faktor daya rata-rata 0,803.
c. Pemasangan kapasitor akan meningkatkan nilai cos phi sebesar 0,1
d. Bukaan 100% memiliki daya aktif yang terendah.