7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
1/16
BAB III DASAR TEORI
3.1 Definisi Fluida
Fluida didefinisikan sebagai zat atau substansi yang akan mengalami deformasi secara
berkesinambungan apabila terkena gaya geser (gaya tangensial) sekecil apapun. Berdasarkan
mampu mampatnya fluida dibagi menjadi 2 yaitu compressible fluiddan incompressible fluid.
Berdasarkan sifat alirannya fluida dibagi menjadi 3 yaitu aliran laminer, transisi dan turbulen.
Berdasarkan hubungan antara laju deformasi dan tegangan gesernya fluida dibagi menjadi 2
yaitu newtonian fluid dan non-newtonian fluid. Berdasarkan gaya yang bekerja pada fluida
dan gerakannya, fluida dibagi 2 yaitu fluida statis dan dinamis.
3.2 Sifat-sifat Fluida
erinsip dasar ini menyangkut konsep!konsep penting aliran fluida, karena sifat!sifat
fluida inilah yang mempengaruhi setatika maupun dinamika dari fluida atau obyek yang ada
pada fluida tersebut.
3.2.1 Kerapatan (density)
"erapatan (Density) sebuah fluida, dilambangkan dengan huruf yunani # (rho),
didefinisikan sebagai massa fluida per satuan $olume. "erapatan biasanya digunakan
mengkarakteristikkan massa sebuah system fluida.
# %
m
V
"eterangan&
# % kerapatan, "g' m3
m % assa, "g
% olume, m3
*arga kerapatan suatau fluida berbeda dengan fluida lainnya, untuk cairang pengaruh
tekanan dan temperature sangat kecil terhadap harga kerapatan.
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
2/16
+ambar 3. "erapatan air
sebagai fungsi temperature
3.2.2 is!"sitas
iskositas(Viscocity) adalah sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan
terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut. -adi, $iskositas disebabkan oleh gesekan
secara molekul antara partikel fluida. enurut hukum e/ton dalam aliran plat
sejajar adalah
0 % 1du
dy
.
.
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
3/16
+ambar 3.2 ariasi linier dari tegangan geser terhadap laju regangan geser untuk fluida!fluidayang umum
Faktor konstanta adalah properti dari fluida yang dinamakan dengan
$iskositas dinamik. angat sering dalam persoalan aliran fluida, $iskositas muncul
dalam bentuk kombinasikan dengan kecepatan sebagai
$ %
"eterangan & % $iskositas kinematik
% $iskositas dinamik
% massa jenis
ersamaan diatas disebut dsebagai $iskositas kinematik dan dilambangkan
dengan huruf unani v(nu)
+ambar 3.3 iskositas mutlak (dinamik) dari beberapa fluida yang umum sebagai fungsi dari
temperature.
3.3.3 #ersa$aan !"ntinuitas
rinsip dasar persamaan!persamaan kontinuintas adalah massatidak dapat
diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. 4imana massa dalam suatu sistem yang
konstan dapat dinyatakan dalam rumus
1V
1dA
1 %
2V
2dA
2
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
4/16
ang merupakan persamaan kontinuintas aliran dalam kondisi steady. -ika aliran
tersebut bersifat incompressibele dan steady flo/, maka persamaan menjadi&
5 %A
1
V1 %
A2
V2
"eterangan & 5 % debit per satuan /aktu
A1 % luas penampang masuk batas sistem
V
1 % kecepatan aliran masuk batas sistem
A2 % luas penampang keluar batas sistem
V2 % kecepatan aliran keluar batas system
3.3.% #ersa$aan Bern"ulli
6da hubungan antara tekanan, kecepatan, dan ketinggian. 4itunjukan dengan
persamaan
P
7V
2
2 7 gz % konstan
ersamaan ini dikenal sebagai persamaan beroulli untuk aliran inkompresiblel,
berlaku sepanjang garis arus, atau jika aliran irotasional berlaku pada semua titikdalam medan aliran.
3.3.& Aliran in!"$pressi'el di dala$ saluran
6liran fluida dalam pipa dapat bersifat laminar, transisi, dan turbulen.
arameter yang digunakan untuk mengetahui jenis aliran tersebut digunakan bilangan
8eynolds (8e).
4ari analisa dimensional diperoleh persamaan&
. 6liran laminar
6liran yang bergerak dalam lapisan!lapisan, laminar ! laminar dengan satuan
lapisan meluncur secara lancar. 4alam aliran laminarini $iskositas berfungsi untuk
merendam kecenderungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. ehingga aliran
laminar memenuhi hukum $iskositas e/ton yaitu&
8e %VD
"eterangan & % massa jenis
% "ecepata rata!rata4 % 4iameter
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
5/16
% iskositas dinamik
Bilangan 8eynolds adalah bilangan yang tidak berdimensi. 9itik keritis aliran
inkonpresible didalam saluran adalah 8e % 2:::. -ika suatu aliran memiliki
8e;2::: maka disebut aliran laminar.
2. 6liran turbulen
6liran dimana penggerak dari partikel!partikel fluida yang sangat tidak
menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang
mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida
yang lain dalam skala yang benar. 4alam keadaan aliran turbulen maka turbulensi
yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga
menghasilkan kerugian!kerugian aliran. 6liran turbulen dalam pipa terjadi apabila
bilangan renold 8e
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
6/16
+esekan terjadi ketika terjadi kontak antar fluida dengan dinding saluran
bergantung jenis fluida itu sendiri dan tingkat kekasaran dinding saluran.
ersamaannya adalah sebagai berikut&
hL % 0PL
A
enentukan tegangan geser rata!rata dari permukaan saluran terhadap fluida&
o % cf
V2
2
4ilakukan penurunan, didapat&
hl %f l
D
v2
2y
ersamaan diatas dikenal dengan persamaan darcy!>eisbach, berlaku untuk
pipa kasar dan halus pada aliran laminar dan turbulen. 4imana f adalah factor
gesekan, untuk aliran laminar f biasa dicari dengan persamaan
f %64
?ntuk alira turbulen f dipengaruhi oleh bilangan 8eynolds dan kekasaran pipa.
*ubungan antara bilangan antara bilangan 8eynolds, kekasaran pipa, dan
faktor gesekan bisa dilihat pada gambar di ba/ah ini&
+ambar 3.@ Faktor gesekan untuk pipa (diagram oody)
+ambar diatas dikembangkan oleh moody atau lebih dikenal dengan diagram oody.
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
7/16
3.3 #enertian #"$pa
ompa adalah jenis mesin fluida yang berfungsi untuk memindahkan fluida melalui
pipa dari satu tempat ke tempat lain. 4alam menjalankan fungsinya tersebut, pompa
mengubah energi mekanik poros yang menggerakkan sudu!sudu pompa mejadi energi kinetik
dan tekanan pada fluida.
pesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida yang dapat dialirkan per satuan
/aktu (kapasitas) dan energi angkat (head) dari pompa.
a "apasitas (5)
erupakan $olum fluida yang dapat dialirkan persatuan /aktu. 4alam pengujian
ini pengukuran dari kapasitas dilakukan dengan menggunakan $enturimeter. atuan dari
kapasitas (5) yang digunakan dalam pengujian ini adalah m3's.
b utaran (n)
ang dimaksud dengan putaran disini adalah putaran poros (impeler) pompa,
dinyatakan dalam satuan rpm. utaran diukur dengan menggunakan tachometer.
c 9orsi (9)
9orsi didapatkan dari pengukuran gaya dengan menggunakandinamometer,
kemudian hasilnya dikalikan dengan lengan pengukur momen (A). atuan dari torsi adalah
m.
d 4aya ()
4aya dibagi menjadi dua macam, yaitu daya poros yang merupakan daya dari
motor listrik, serta daya air yang dihasilkan oleh pompa. atuan daya adalah >att.
e =fisiensi (
)
erupakan perbandingan antara daya air yang dihasilkan dari pompa, dengan daya
poros dari motor listrik.
3.% Klasifi!asi #"$pa
enurut prinsip kerjanya, pompa diklasifikasikan menjadi dua macam, yaitu&
6 Positive Displacement Pump
erupakan pompa yang menghasilkan kapasitas yang intermittent, karena fluida
ditekan di dalam elemen!elemen pompa dengan $olume tertentu. "etika fluida masuk,
langsung dipindahkan ke sisi buang sehingga tidak ada kebocoran (aliran balik) dari sisi
buang ke sisi masuk. "apasitas dari pompa ini kurang lebih berbanding lurus dengan
jumah putaran atau banyaknya gerak bolak!balik pada tiap satuan /aktu dari poros atau
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
8/16
engkol yang menggerakkan. ompa jenis ini menghasilkan head yang tinggi dengan
kapasitas rendah. ompa ini dibagi lagi menjadi&
Reciprocating Pump(pompa torak)
ada pompa ini, tekanan dihasilkan oleh gerak bolak!balik translasi dari
elemen!elemennya, dengan perantaran crankshaft, camshaft, dan lain!lainnya. ompa
jenis ini dilengkapi dengan katup masuk dan katup buang yang mengatur aliran fluida
keluar atau masuk ruang kerja. "atup!katup ini bekerja secara otomatis dan derajat
pembukaannya tergantung pada fluida yang dihasilkan. 9ekanan yang dihasilkan
sangat tinggi, yaitu lebih dari : atm. "ecepatan putar rendah yaitu 2@: sampai @::
rpm. leh karena itu, dimensinya besar dan sangat berat. ompa ini banyak dipakai
pada pabrik minyak dan industri kimia untuk memompa cairan kental, dan untuk
pompa air ketel pada A9?. kema pompa torak ditunjukkan pada gambar 2.3.
+ambar 3. kema pompa torak.umber& "arrasik (2:C)
2 Rotary Pump
9ekanan yang dihasilkan dari pompa ini adalah akibat gerak putar dari elemen!
elemennya atau gerak gabungan berputar. Bagian utama dari pompa jenis ini adalah &
rumah pompa yang stasioner
rotor, yang di dalamnya terdapat elemen!elemen yang berputar dalam rumah
pompa
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
9/16
rinsip kerjanya adalah fluida yang masuk ditekan oleh elemen!elemen yang
memindahkannya ke sisi buang kemudian menekannya ke pipa tekan. "arena tidak
memiliki katup!katup, maka pompa ini dapat bekerja terbalik, sebagai pompa maupun
sebagai motor. ompa ini bekerja pada putaran yang tinggi sampai dengan @::: rpm
atau lebih. "arena keuntungan tersebut, pompa ini banyak dipakai untuk pompa
pelumas dan pada hydraulic power transmission. ang termasuk jenis pompa ini
adalah&
a ear Pump(ompa 8oda +igi)
rinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya dua buah roda gigi
berpasangan yang terletak dalam rumah pompa akan menghisap dan menekan
fluida yang dipompakan. Fluida yang mengisi ruang antar gigi ditekan ke sisi
buang. 6kibat diisinya ruang antar sisi tersebut maka pompa ini dapat beroperasi.
6plikasi dari pompa ini adalah pada sistem pelumasan, karena pompa ini
menghasilkan headyang tinggi dan debit yang rendah. Dontoh pompa roda gigi
terdapat pada gambar 2.
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
10/16
+ambar 3.3 kema pompa piston.
umber& utikno (EE&3:)
B. Dynamic Pump
erupakan pompa yang ruang kerjanya tidak berubah selama pompa bekerja.
?ntuk merubah kenaikan tekanan, tidak harus mengubah $olume aliran fluida. 4alam
pompa ini terjadi perubahan energi, dari energi mekanik menjadi energi kinetik,
kemudian menjadi energi tekanan. ompa ini memiliki elemen utama sebuah rotor
dengan suatu impeler yang berputar dengan kecepatan tinggi. ang termasuk di dalam
jenis pompa ini adalah pompa aksial dan pompa sentrifugal.
ompa 6ksial
rinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya impeler akan menghisap
fluida yang dipompakan dan menekannya ke sisi tekan dalam arah aksial. ompa ini
cocok untuk aplikasi yang membutuhkan head rendah dan kapasitas tinggi, seperti
pada sistem pengairan. Dontoh pompa aksial terdapat pada gambar 2.C.
+ambar 3.< ompa aksial
umber& "urtz (2::@&:)
2 ompa entrifugal
=lemen pokok dari pompa ini adalah sebuah rotor dengan sudu!sudu yang
berputar pada kecepatan tinggi. Fluida yang masuk dipercepat oleh impeler yang
menaikkan tekanan maupun kecepatannya, dan melempar fluida keluar melalui volute
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
11/16
atau rumah siput. ompa ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan head medium
sampai tinggi dengan kapasitas aliran medium. 4alam aplikasinya, pompa sentrifugal
banyak digunakan untuk proses pengisian air pada ketel dan pompa rumah tangga.
Bagian!bagian dari pompa sentrifugal adalah stuffling bo!" packing" shaft" shaft
sleeve" vane" casing" eye of impeller" impeller" casing wear ring dan discharge no##le.
+ambar 3.@ enampang memanjang pompa sentrifugal
umber& 4ietzel (E:&2
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
12/16
+ambar 3.C Bagian!bagian pompa sentrifugal
umber& ularso (2:::&G@)
Hmpeler dipasang pada satu ujung poros dan pada ujung yang lain dipasang kopling
untuk meneruskan daya dari penggerak. oros ditumpu oleh dua buah bantalan. ebuah
paking atau perapat dipasang pada bagian rumah yang ditembus poros, untuk mencegah air
bocor keluar atau udara masuk dalam pompa.
a. Hmpeler
erupakan bagian yang berputar dari pompa dan memberikan daya pada air,
sehingga air akan mendapatkan energi spesifik berupa kecepatan dan tekanan. 4i dalam
rumah siput, kecepatan air secara berangsur!angsur diubah menjadi tekanan statis. -enis!
jenis impeler ditunjukkan pada gambar 2.E. -enis!jenis impeler yaitu&
I Hmpeler 9ertutup
4isebut sebagai impeler tertutup karena baling!baling pada impeler tetutupi
oleh mantel di kedua sisi. -enis impeler ini banyak digunakan pada pompa air dengan
tujuan mengurung air agar tidak berpindah dari sisi pengiriman ke sisi penghisapan.
Hmpeler jenis ini memiliki kelemahan pada kesulitan yang akan didapat jika terdapat
rintangan atau sumbatan.
I Hmpeler 9erbuka dan emi 9erbuka
4engan kondisinya yang terbuka atau semi terbuka, maka kemungkinan adanya
sumbatan pun jauh berkurang. *al ini memungkinkan adanya pemeriksaan impeler
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
13/16
dengan mudah. amun, jenis impeler ini hanya dapat diatur secara manual untuk
mendapatkan setelan terbaik.
I Hmpeler ompa Berpusar'Vorte!
ompa yang digunakan untuk memompa bahan!bahan yang lebih padat ataupun
berserabut dari fluida cair, impeler vorte!dapat menjadi pilihan yang baik. ompa
jenis ini @:J kurang efisien dari rancangan kon$ensionalnya.
+ambar 3.G -enis impeler
umber& anonimous (2:@)
b. 8umah ompa
4esain rumah pompa ditunjukkan oleh gambar 2.:. 8umah pompa memiliki
beberapa fungsi, antara lain&
Berfungsi sebagai pengarah fluida yang dilemparkan impeler. 6kibat gaya sentrifugal
yang menuju sisi tekan, sebagian energi kinetik fluida diubah menjadi tekanan.2 enutup impeler pada sisi penghisapan dan pengiriman pada ujung pompa sehingga
berbentuk tangki tekanan.
3 emberikan media pendukung dan bantalan poros untuk batang torak dan impeler.
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
14/16
+ambar 3. 4esain rumah pompa
umber& =d/ard (EEC&2:)
c. oros ompa
ebagai penerus putaran pengerak kepada impeler dan pompa. oros pompa
dibedakan menjadi dua, yaitu &
oros pompa datar atau horizontal
oros pompa tegak atau $ertikal
d. Dincin enahan "eausan atau Dincin erapat ($aring Ring)
?ntuk mencegah keausan rumah pompa dan impeler pada sambungan yang
bergerak (running %oint), maka dipasang cincin penahan keausan (waring ring) yang
disebut juga cincin rumah pompa atau cincin perapat.
e. Bantalan oros
Bantalan yang banyak dipakai pada pompa sentrifugal adalah bantalan anti gesek,
selongsong, rol bola, dan bantalan kingsbury. Bantalan anti gesek dapat berupa baris
tungal atau ganda. Bantalan rol banyak dipakai untuk poros pompa berukuran besar.
kema bantalan poros ditunjukkan oleh gambar 2..
(a) (c)
(b) (d)
+ambar 3.E Bantalan praktis untuk pompa (a) rol, (b) horizontal, (c) $ertikal dan
(d) kingsbury
umber& =d/ard (EEC&22)
f. elongsong oros
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
15/16
Berfungsi utuk mencegah kebocoran udara ke dalam pompa bila beroperasi
dengan tinggi isap (suction lift) dan untuk mendistribusikan cairan perapat secara merata
di sekeliling ruang cincin (anular space) antara lubang peti dan permukaan selongsong
poros. elongsong poros disebut juga sangkar perapat atau cincin lantern. kema
selongsong poros pompa ditunjukkan oleh gambar 2.2.
+ambar 3.: elongsong poros pompa
umber& =d/ard (EEC&22)
elongsong poros ini menerima cairan yang bertekanan dari pompa atau sumber
tersendiri lainnya. "adang!kadang digunakan minyak gemuk sebagai medium perapat
apabila cairan yang bersih tidak tersedia atau tidak dapat dipakai (pompa air kotor).
g. eti +asket
Berfungsi untuk mencegah udara bocor ke dalam rumah pompa bila tekanan di
dalamnya berada di ba/ah tekanan atmosfer.
h. erapat oros (erapat ekanis)4igunakan untuk mencegah kebocoran di sekeliling poros. erapat poros ini juga
dipakai apabila peti gasket tidak dapat mencegah kebocoran secara maksimal. ermukaan
perapat tegak lurus terhadap poros pompa dan biasanya terdiri dari dua bagian yang
dihaluskan dan dilumasi. erapat poros dibedakan menjadi dua, yaitu jenis dalam dan
jenis luar. -enis luar dipakai apabila cairan yang dipompa berpasir dan tidak diinginka
adanya kebocoran pada peti gasket. -enis dalam digunakan untuk cairan yang mudah
menguap. kema perapat mekanis dapat dilihat pada gambar 2.3.
+ambar 2.3 erapat ekanis
7/24/2019 BAB III DASAR TEORI.docx
16/16
umber& =d/ard (EEC&2
Recommended