View
10
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
i
PENGARUH DIAMETER PIPA TERHADAP KINERJA
POMPA UDARA TEKAN
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Oleh :
YOHANNES ANDREW JUNIARTO
NIM :165214125
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE EFFECT OF PIPE DIAMETER ON THE
PERFORMANCE OF AIRLIFT PUMP
FINAL PROJECT
Presented As Partial Fulfillment of the Requirement
to Obtain Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering
By :
YOHANNES ANDREW JUNIARTO
Student Number : 165214125
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Dewasa ini ada berbagai jenis pompa yang telah ditemukan, contohnya
pompa sentrifugal, pompa desak, pompa hidrolik, jet pumps, pompa udara
tekan dan lainnya. Pompa udara tekan memiliki efisiensi yang paling rendah
diantara pompa lainnya. Parameter yang mempengaruhi kinerja pompa
udara tekan adalah tinggi pompa, diameter pipa, sistem injeksi pompa,
kondisi udara yang disuntikkan, dan rasio terendam
Tujuan penelitian : (a) Mengetahui debit air yang dialirkan dan
efisiensi dari tiap variasi diameter pipa yang diuji. (b) Mengetahui efisiensi
terbaik dan debit terbesar dari lima variasi diameter pipa yang diuji.
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimental dengan membuat pompa
udara tekan. Pompa udara tekan menggunakan udara yang dihasilkan dari
kompresor. Tekanan pada kompresor di atur pada 60 psi dengan ketinggian
pipa terendam 50 cm. Pompa udara tekan diuji dengan menggunakan fluida
air. Variasi penelitian dilakukan pada diameter. Variabel untuk variasi
diameter pipa adalah 0,5 inci, 0,625 inci, 0,75 inci, 1 inci, dan 1,25 inci,
dengan 3 variasi laju aliran massa udara dan 2 perbandingan rasio terendam.
Hasil penelitian menunjukkan : (a) Efisiensi tertinggi sebesar 15,037%
pada pipa 1,25 inci dengan ṁ udara 0,0000534 Kg/s dan rasio terendam 1:2.
(b) ṁ air tertinggi sebesar 0,0973 Kg/s pada pipa 1,25 inci dengan ṁ udara
0,0000534 Kg/s dan rasio terendam 1:2. (c) Presentase kenaikan efisiensi
dan ṁ air tertinggi sebesar 184,121% pada diameter pipa 0,5 inci dengan
0,625 inci pada ṁ udara 0,0000378 Kg/s dan rasio terendam 1:2. (d)
Pembesaran pada diameter pipa penghantar menyebabkan efisiensi dan ṁ
air semakin besar.
Kata kunci : pompa udara tekan, diameter pipa, efisiensi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
There are many kinds of pumps which are invented nowadays, some of them
are centrifugal pumps, positive displacement pumps, hydraulic pumps, jet pumps,
airlift pumps and many more. Airlift pumps are the lowest in terms of their
efficiency rate among other pumps. The parameters that affect the performance of
airlift pumps are pump height, pipe diameter, pump injection system, injected air
condition, and submerged ratio.
The research is expected to : (a) Identify water discharge conveyed by the
observed pipes and the efficiency of each observed pipes which vary in their
diameters. (b) Measure which one of five observed pipes have the highest
efficiency rate and convey the highest amount of water discharge. This research
is carried out employing experimental research method on airlift pumps creation.
Airlift pumps benefit from the air produced by a compressor. The pressure is set at
60 psi with 50 cm submerged pipe height.The device is examined with the help of
water. Its research variation is implemented on the pipes diameters. In order to
obtain the intended result, the variable which is observed in this research are five
pipes with the variations of diameters as follows : 0,5 inch, 0,625 inch, 0,75 inch,
1 inch, 1,25 inch with 3 air mass flow rates and 2 submerged ratio comparison.
The result of this research can be concluded as follows : (a) The highest
efficiency rate at 15,037% is shown from the 1,25 inch in diameter pipe with the
air mass flow rate at 0,0000534 Kg/s and 1:2 submerged ration comparison. (b)
The highest water mass flow rate at 0,0973 Kg/s is shown from the 1,25 inch in
diameter pipe with the air mass flow rate at 0,0000534 Kg/s and 1:2 submerged
ration comparison. (c) Percentage increase in efficiency and the highest water
mass flow rate at 184,121% is shown from the 0,5 inch in diameter pipe with
0,625 inch air mass flow rate at 0,0000378 Kg/s and 1:2 submerged ratio
comparison. (d) Enlargement in the diameter of pipe causes the higher efficiency
rate and water mass flow rate.
Keywords : airlift pumps, pipe diameter, efficiency
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
TITLE PAGE .......................................................................................................... ii
LEMBAR PERSETUJUAN................................................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..................................................... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI................................. vi
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
ABSTRACT ........................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix
DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah.................................................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................................... 2
1.5 Batasan Masalah ....................................................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 4
2.1 Pengujian sebelumnya .............................................................................................. 4
2.2 Pompa ....................................................................................................................... 4
2.3 Pompa Udara Tekan (Airlift Pump) ........................................................................... 5
2.3.1 Prinsip Kerja Pompa Udara Tekan ..................................................................... 6
2.4 Orifice Meter ............................................................................................................. 7
2.4.1 Plat Orifice ......................................................................................................... 8
2.4.2 Coefficient of Discharge (Cd) .............................................................................. 8
2.4.3 Debit Udara ........................................................................................................ 9
2.4.4 Laju Aliran Massa Udara .................................................................................. 10
2.4.5 Debit Air ........................................................................................................... 10
2.4.6 Laju Aliran Massa Air ....................................................................................... 11
2.5 Efisiensi Pompa ................................................................................................... 11
BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 12
3.1 Objek Penelitian ...................................................................................................... 12
3.2 Variasi Penelitian..................................................................................................... 14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
3.3 Metode Penelitian .................................................................................................. 14
3.4 Alur Penelitian ......................................................................................................... 14
3.5 Alat dan Bahan ........................................................................................................ 16
3.5.1 Alat yang digunakan......................................................................................... 16
3.5.2 Bahan yang digunakan ..................................................................................... 16
3.6 Proses Pembuatan .................................................................................................. 18
3.7 Cara Pengambilan Data ........................................................................................... 19
3.8 Cara Memperoleh Data ........................................................................................... 20
3.9 Cara melakukan pembahasan ................................................................................. 20
3.10 Cara membuat kesimpulan dan saran .................................................................. 20
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...................................... 21
4.1 Data Hasil Penelitian ............................................................................................... 21
4.2 Hasil Perhitungan .................................................................................................... 24
4.2.1 Perhitungan Debit Udara (Q) ........................................................................... 24
4.2.2 Perhitungan Debit Air (Q) ................................................................................ 25
4.2.3 Perhitungan Laju Aliran Massa Air ................................................................... 25
4.2.5 Perhitungan Efisiensi ....................................................................................... 26
4.2.6 Perhitungan Presentase Kenaikan Laju Aliran Massa Air ................................ 26
4.3 Pembahasan ............................................................................................................ 28
4.3.1 Hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:3 ........... 29
4.3.2 Hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:2 ........... 31
4.3.3 Hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:3 ............... 34
4.3.4 Hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:2 ............... 36
BAB V ................................................................................................................... 39
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 39
5.1 Kesimpulan .............................................................................................................. 39
5.2 Saran ....................................................................................................................... 39
Daftar Pustaka ....................................................................................................... 40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pompa udara tekan dan sistem aliran dua fase (Nicklin, 1963) .......... 6
Gambar 2.2 Pompa Udara Tekan ............................................................................ 6
Gambar 2.3 Orificemeter (White, Frank M, Fluid Mechanics:421) ....................... 7
Gambar 2.4 Plat Orifice (White, Frank M, Fluid Mechanics:422) ......................... 8
Gambar 2.5 Diagram Coefficient of Discharge (Streeter & Wylie, 1979) ............. 9
Gambar 3.1 Skema pompa udara tekan…………………………………………..12
Gambar 3. 2 Kompresor ........................................................................................ 13
Gambar 3.3 Bak Penampung................................................................................. 13
Gambar 3.4 Bak penampung ................................................................................. 14
Gambar 3.5 Alur Penelitian................................................................................... 15
Gambar 3.6 Orifice meter ..................................................................................... 17
Gambar 3.7 Manometer ........................................................................................ 18
Gambar 4.1 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
3,78 x 10-5
Kg/s 29
Gambar 4.2 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
4,63 x 10-5
Kg/s ..................................................................................................... 29
Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
5,34 x 10-5
Kg/s ..................................................................................................... 30
Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio terendam
1:3 .......................................................................................................................... 30
Gambar 4.5 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
3,78 x 10-5
Kg/s ..................................................................................................... 31
Gambar 4.6 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
4,63 x 10-5
Kg/s ..................................................................................................... 32
Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
5,34 x 10-5
Kg/s ..................................................................................................... 32
Gambar 4.8 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio terendam
1:2 .......................................................................................................................... 33
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 4.9 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 3,78 x
10-5
Kg/s ................................................................................................................ 34
Gambar 4.10 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 4,63 x
10-5
Kg/s ................................................................................................................ 34
Gambar 4.11 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 5,34 x
10-5
Kg/s ................................................................................................................ 35
Gambar 4.12 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio terendam
1:3 .......................................................................................................................... 35
Gambar 4.13 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 3,78 x
10-5
Kg/s ................................................................................................................ 36
Gambar 4.14 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 4,63 x
10-5
Kg/s ................................................................................................................ 37
Gambar 4.15 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 5,34 x
10-5
Kg/s ................................................................................................................ 37
Gambar 4.16 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio 1:2 ....... 38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 0,5 inci .............................. 21
Tabel 4.2 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 0,625 inci .......................... 22
Tabel 4.3 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 0,75 inci ............................ 22
Tabel 4.4 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 1 inci ................................. 23
Tabel 4.5 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 1,25 inci ............................ 24
Tabel 4.6 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 0,5 inci................................... 26
Tabel 4.7 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 0,625 inci............................... 27
Tabel 4.8 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 0,75 inci................................. 27
Tabel 4.9 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 1 inci...................................... 27
Tabel 4.10 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 1,25 inci............................... 28
Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Perbandingan Kenaikan Laju Aliran Massa Air....28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini ada berbagai jenis pompa yang telah ditemukan, contohnya
pompa sentrifugal, pompa desak, pompa hidrolik, jet pumps, pompa udara tekan
dan lainnya. Selain banyaknya jenis pompa, penggunaan setiap pompa juga
berbeda-beda. Setiap pompa juga memiliki tingkat keefektifannya masing-masing
tergantung tujuan penggunaanya. Pemahaman tentang pompa sangat diperlukan
agar dapat memaksimalkan penggunaan pompa sesuai kebutuhan. Pompa
digunakan dalam berbagai aspek dalam kehidupan sehari-hari, seperti pengisian
penampungan air dirumah, pengairan pada pertanian, di bidang industri dan
banyak bidang lainnya. Perkembangan jaman menyebabkan banyaknya penelitian
yang melibatkan tentang pompa. Hal ini dilakukan agar mendapatkan efektifitas
yang lebih dari setiap jenis pompa. Berbagai variasi dilakukan demi didapatkan
hasil yang lebih baik.
Pompa udara tekan adalah pompa yang digunakan untuk menaikkan cairan
atau campuran cairan dan bahan padat. Pada pembuatan pompa ini digunakan
untuk mengangkat air, kemudian sekarang berkembang dan digunakan untuk
mengangkat cairan korosif, radioaktif dan minyak mentah. Cairan dinaikkan
melalui pipa vertikal yang terendam sebagian dalam cairan, melalui udara tekan
yang dimasukkan kedalam pipa. Permasalahan yang sering dialami pada pompa
ini adalah efisiensinya yang rendah diantara pompa lainnya. Hal itulah yang
banyak pengembangan yang dilakukan untuk menaikkan efisiensi dari pompa ini.
Pompa ini cukup sederhana dan ekonomis dalam pembuatannya, karena tidak
memerlukan bagian mekanik yang bergerak. Hal itu yang membuat pompa ini
dapat digunakan untuk mengalirkan atau mengangkat cairan yang bersifat korosif
dan kental.
Untuk memperbaiki kelemahan tersebut, maka perlu dilakukan rekayasa
teknologi pada sistem instalasi perpipaannya dan mengatur kapasitas aliran udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
yang dibutuhkan (Makhsud, A, 2008). Parameter yang mempengaruhi kinerja
pompa udara tekan adalah tinggi pompa, diameter pipa, sistem injeksi pompa,
kondisi udara yang disuntikkan, dan rasio terendam (Mahrous, 2013). Dalam
penelitian ini pompa udara tekan akan diuji coba dengan variasi diameter dari pipa
yang digunakan untuk mengalirkan cairan (air). Variasi yang akan diuji yaitu
variasi diameter pipa penghantar. Udara akan dialirkan menggunakan kompresor
dengan tekanan yang konstan. Melalui penelitian ini akan diketahui pengaruh
diameter pipa terhadap kinerja dari pompa serta dapat menentukan efisiensi dari
setiap variasi.
1.2 Perumusan Masalah
Bagaimana pengaruh dari variasi diameter pipa terhadap efisiensi dan debit
air yang dihasilkan oleh airlift pump?
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini mempunyai tujuan yaitu :
1. Mengetahui debit air yang dialirkan dan efisiensi dari tiap variasi diameter
pipa yang diuji.
2. Mengetahui efisiensi terbaik dan debit terbesar dari lima variasi diameter pipa
yang diuji.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah :
1. Dapat digunakan sebagai sumber informasi bagi masyarakat untuk
mengembangkan kinerja dari pompa udara tekan.
2. Memberikan data untuk pengembangan ilmu pengetahuan tentang pompa
udara tekan.
3. Menambah kepustakaan di bidang pompa khususnya pompa udara tekan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.5 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam pengujian pompa udara tekan adalah
sebagai berikut :
1. Pengukuran dilakukan untuk mengetahui debit air dan efisiensi dari tiap
variasi diameter pipa.
2. Lima variasi diameter pipa yaitu 0,5 inci, 0,625 inci, 0,75 inci, 1 inci, dan 1,25
inci.
3. Tekanan kompresor yang digunakan sebesar 60 psi.
4. Ketinggian pipa terendam 50 cm
5. Fluida yang akan diuji adalah air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengujian sebelumnya
(Korawan, 2019), melakukan penelitian dengan melakukan variasi pada
diameter pipa penghantar. Penelitian yang dilakukan selain untuk mengetahui
debit air yang dihasilkan, juga dilakukan untuk mengetahui pola aliran air yang
ada pada pompa udara tekan. Variasi diameter pipa yang digunakan yaitu 16 mm,
19 mm, dan 24 mm. Hasil dari penelitian ini menyatakan bahwa semakin besar
diameter pipa penghantar maka semakin besar debit air yang dihasilkan. Debit
tertinggi diperoleh pada variasi diameter pipa penghantar 24 mm dengan debit air
6,7 liter/menit.
(AA, et al, 2007) melakukan penelitian dengan variasi pipa penghantar 10
mm, 16 mm, dan 25 mm yang terbuat dari plastik transparan. Menurut penelitian
ini daya angkat udara maksimum pada pompa udara tekan dipengaruhi oleh faktor
diameter pipa, rasio perendaman, tekanan udara, dan jenis fluida yang digunakan.
(Berg, 1992) melakukan penelitian terhadap pompa udara tekan yang
berdiameter 40 mm dan 90 mm. Hasil penelitian menyatakan dengan
meningkatkan diameter pipa dapat memperbesar laju aliran air. Selain itu
peningkatan pada diameter pipa juga menghasilkan peningkatan efisiensi pada
pompa udara tekan. Efisiensi tertinggi didapat pada laju aliran gas yang lebih
rendah.
2.2 Pompa
Pompa adalah sebuah alat yang digunakan untuk memindahkan fluida dari
suatu tempat ketempat lainnya. Di dunia industri pompa digunakan sebagai
sebuah peralatan untuk proses produksi. Pompa digunakan untuk mengalirkan air
ataupun pelumas pada mesin-mesin industri. Prinsip kerja pompa adalah
memberikan perbedaan tekanan antara bagian hisap dan bagian tekan melalui
sumber energi luar. Sumber energi luar yang dapat digunakan pada pompa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
contohnya adalah motor listrik ataupun motor diesel. Jadi fluida dapat mengalir
dari suatu tempat yang bertekanan rendah ke tempat yang bertekanan tinggi.
2.3 Pompa Udara Tekan (Airlift Pump)
Pompa udara tekan memiliki efisiensi terendah diantara jenis pompa
lainnya. Pompa ini bekerja dengan cara menyuntikkan udara terkompresi di
bagian bawah pipa pembuangan yang terendam dalam fluida. Udara terkompresi
akan bercampur dengan fluida dan menyebabkan fluida dan udara yang tercampur
terangkut bersamaan ke atas lalu keluar melalui pipa pembuangan.
Pompa udara tekan memiliki kelebihan seperti sederhana, tidak memerlukan
bagian mekanik yang bergerak, ekonomis dalam pembuatannya. kesederhanaan
inilah yang membuat pompa udara tekan digunakan pertama kali pada akuarium
(Castro et al.,1975, Spotte 1979). Kekurangan pompa ini adalah efisiensinya yang
rendah, sehingga jarang digunakan untuk mengalirkan fluida dalam skala besar.
Sebuah studi eksperimental pompa udara tekan dengan dengan bentuk pipa
up-riser meruncing yang dilakukan oleh Kumar et al (2003). Mereka
mendapatkan kesimpulan bahwa terjadi peningkatan kinerja pompa udara tekan
yang menggunakan pipa riser meruncing. Kinerja pompa udara tekan yang
digunakan untuk mengangkat partikel padat diteliti secara eksperimental oleh
Fujimoto, H, et al (2003). Kestabilan arus diuji pada berbagai kondisi
eksperimental batas kritis di mana partikel dapat diangkat, dan dibahas secara
rinci dengan menggunakan model teoritis sederhana.
Weber (1982) juga melakukan beberapa pendekatan numerik termasuk
simulasi untuk mengalirkan partikel padat secara vertikal. Model terpisahkan yang
diteliti Nenes et al (1996) digunakan untuk mensimulasikan pompa udara tekan
pada air dengan variasi parameter seperti tekanan dan fraksi hampa. Penelitian ini
digunakan untuk mengembangkan beberapa hubungan dari percobaan yang dapat
digunakan untuk mengkarakterisasi pompa udara tekan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Gambar 2.1 Pompa udara tekan dan sistem aliran dua fase (Nicklin, 1963)
2.3.1 Prinsip Kerja Pompa Udara Tekan
Gambar 2.2 Pompa Udara Tekan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Prinsip kerja pompa udara tekan adalah dengan mengalirkan atau
menyuntikkan udara terkompresi pada pipa bagian bawah. Massa jenis udara yang
rendah mengakibatkan udara yang dikompresi naik keluar dari pipa. Kenaikan
udara ini yang membuat fluida yang di pompa bergerak searah dengan udara dan
keluar dari pipa. Udara yang bekerja biasanya dikompresi dengan menggunakan
kompresor atau blower.
2.4 Orifice Meter
Orifice adalah sebuah alat ukur yang digunakan untuk mengukur laju
aliran volume atau massa fluida pada saluran yang tertutup seperti pipa dengan
prinsip perbedaan tekanan. Metode pengukuran alat ini disebut dengan rate meter.
Prinsip alat ukur ini adalah mengubah kecepatan aliran dengan mengubah luasan
yang dilalui aliran fluida tersebut.
Dalam penggunaannya alat ini harus di kalibrasi dengan cara mengalirkan
fluida dalam volume tertentu. Sistem kerja orifice adalah dengan mengukur aliran
gas yang ada dalam pipa yang yang dibagian lubang orificenya dikecilkan. Di
dalam pipa akan terjadi gesekan dan perbedaan tekanan antara sebelum dan
sesudah dialirkan gas.
Gambar 2.3 Orificemeter (White, Frank M, Fluid Mechanics:421)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
2.4.1 Plat Orifice
Plat orifice adalah pelat tipis dengan lubang di tengah yang ada di dalam
pipa orifice. Plat ini dilubangi untuk memberikan perbedaan tekanan pada pipa.
Plat lubang umumnya digunakan untuk mengukur laju aliran fluida dalam pipa,
yang alirannya kontinu. Selain itu plat ini juga bisa digunakan untuk mengurangi
tekanan dan dinamakan plat pembatas.
Gambar 2.4 Plat Orifice (White, Frank M, Fluid Mechanics:422)
2.4.2 Coefficient of Discharge (Cd)
Fluida yang digunakan adalah udara, dimana udara termasuk fluida dengan
aliran yang kompresibel. Aliran kompresibel adalah aliran yang besar densitas
(kerapatan massa) fluidanya berubah di sepanjang aliran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.5 Diagram Coefficient of Discharge (Streeter & Wylie,
1979)
Nilai Cd standar yang sering dipakai untuk bilangan Reynold yang bernilai
besar adalah 0,6. Sedangkan untuk bilangan Reynold yang bernilai kecil, nilai Cd
mengalami perubahan yang cukup signifikan.
2.4.3 Debit Udara
Debit udara dapat di hitung dengan menggunakan rumus berikut
√ √
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
dengan :
d1 = diameter luar orifice (m)
d2 = diameter dalam orifice (m)
P = tekanan
A = luas penampang orifice (m2)
ρ = massa jenis udara (Kg/m3)
Cd = konstanta
β = perbandingan diameter (m)
2.4.4 Laju Aliran Massa Udara
Laju aliran massa udara dapat di hitung dengan menggunakan rumus
berikut
dengan :
ṁudara = laju aliran massa udara (Kg/s)
ρudara = massa jenis udara (Kg/m3)
Qudara = debit udara (m3/s)
2.4.5 Debit Air
Debit air merupakan banyaknya volume fluida yang melalui suatu
penampang tiap satuan waktu, dengan rumus :
dengan :
Q = debit air (m3/s)
V = volume (m3)
t = waktu (s)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
2.4.6 Laju Aliran Massa Air
Laju aliran massa air dapat di hitung dengan menggunakan rumus berikut
dengan :
ṁair = laju aliran massa air (Kg/s)
Qair = debit air (m3/s)
ρair = massa jenis air (Kg/m3)
2.5 Efisiensi Pompa
Efisiensi pompa dihitung dengan menggunakan rumus yaitu:
dengan :
Qair = Debit air (m3/s)
Qudara = Debit udara (m3/s)
ρ = Massa jenis air (Kg/m3)
g = Percepatan gravitasi (m/s)
Pin = Tekanan udara masuk (N/m2)
Pα = Tekanan atmosfir (N/m2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Objek Penelitian
Objek penelitian dalam hal ini adalah pompa udara tekan dengan fokus
kerja adalah uji performa pompa udara tekan dengan variasi diameter pipa.
Gambar 3.1 Skema pompa udara tekan
a. Kompresor
Kompresor yang digunakan memiliki spesifikasi :
Daya kompresor : 750 W
Horse Power : 1 HP
Kapasitas tangki : 24 liter
Kapasitas tekanan : 8 Bar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Gambar 3. 2 Kompresor
b. Tong air
Gambar 3.3 Bak Penampung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
c. Bak penampung
Bak penampung yang digunakan sebesar 70 liter.
Gambar 3.4 Bak penampung
3.2 Variasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan :
1. Variasi diameter pipa yaitu, 0,5 inci, 0,625 inci, 0,75 inci, 1 inci, dan 1,25 inci.
2. Variasi perbedaan tekanan orifice meter yaitu, 1cm, 1,5 cm, dan 2 cm.
3. Variasi rasio pipa terendam yaitu, 1:3 (50 cm dan 150 cm) dan 1:2 (50 cm dan
100 cm)
3.3 Metode Penelitian
Metode penelitian ini dilakukan secara eksperimen di Laboratorium,
Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
3.4 Alur Penelitian
Alur penelitian pompa udara tekan ini dilakukan sesuai dalam Gambar 3.5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Gambar 3.5 Alur Penelitian
Perancangan pompa udara tekan
Persiapan alat dan bahan
Pembuatan pompa udara tekan
Pengolahan, analisis data,
pembahasan, kesimpulan, dan saran
Pemilihan Variasi
Pengambilan data
Uji coba
Melanjutkan
variasi?
Tidak Baik
Ya
Mulai
Selesai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
3.5 Alat dan Bahan
3.5.1 Alat yang digunakan
Alat yang diperlukan dalam penyusunan penelitian ini adalah sebagai
berikut :
a. Gerinda
Gerinda digunakan untuk memotong bahan berupa besi penyangga kerangka
airlift pump.
b. Kunci Pas
Kunci pas digunakan untuk melakukan pengencangan pada baut baut
kerangka penyangga airlift pump.
c. Bor
Bor digunakan untuk membuat lubang pada selang yang digunakan.
d. Obeng
Obeng digunakan untuk mengencangkan klem yang dipasangkan pada selang.
3.5.2 Bahan yang digunakan
Bahan yang diperlukan dalam penyusunan penelitian ini adalah sebagai
berikut :
a. Besi siku
Besi siku digunakan untuk membuat rangka dari pompa udara tekan.
b. Baut dan mur
Baut dan mur digunakan untuk mengencangkan rangka dari besi siku.
c. Selang air
Selang air bening yang digunakan berukuran diameter 0,5 inci, 0,625 inci,
0,75 inci, 1 inci, dan 1,25 inci.
d. Klem
Klem digunakan untuk mengencangkan selang dengan besi siku.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
3.5.3 Alat Ukur
Alat ukur yang diperlukan dalam penyusunan penelitian ini adalah sebagai
berikut :
a. Orifice meter
Diameter plat orifice (d) : 0,12 m
Diameter pipa orifice (D) : 0,22 m
Perbandingan diameter (β) : 0,5454
Gambar 3.6 Orifice meter
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
b. Gelas ukur
Gelas ukur yang digunakan menggunakan kapastias 3 liter air.
c. Meteran
Meteran yang digunakan sepanjang 5 meter.
d. Manometer
Manometer adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur tekanan.
Tekanan kompresor yang digunakan adalah 60 psi.
Gambar 3.7 Manometer
3.6 Proses Pembuatan
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan alat penelitian ini,
sebagai berikut :
1. Dibuat sketsa dari pompa udara tekan.
2. Kerangka penyangga selang dibuat dengan menggunakan besi siku.
3. Bagian atas tong air dipotong sebagai tempat meletakkan kerangka
penyangga.
4. Kerangka penyangga pada bagian atas tong air dipasang lalu dikencangkan
dengan menggunakan kabel ties.
5. Disiapkan selang air sepanjang 2 meter dan pipa pvc sepanjang 30 centimeter.
6. Selang air disambung dengan pipa pvc lalu direkatkan dengan lem araldite.
7. Pipa pvc dilubangi dengan menggunakan bor pada ketinggian 23 cm.
8. Nipple dipasangkan pada lubang di pvc dan direkatkan dengan lem.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
9. Selang kompresor disambungkan dengan orificemeter dan dikencangkan
dengan menggunakan klem.
10. Selang keluar orifice disambungkan dengan nipple pada pipa pvc dan
dikencangkan dengan menggunakan klem.
11. Selang dipasang pada besi siku dan dikencangkan dengan menggunakan kabel
ties.
12. Bak penampung air dilubangi dan disambungkan dengan ujung selang air
bagian atas.
3.7 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengambilan data penelitian ini,
sebagai berikut :
1. Orificemeter dipasang.
2. Tong air diisi dengan air dan bak air penampung dipasang pada bagian atas.
3. Alat ukur seperti, stopwatch, penggaris, dan gelas ukur disiapkan.
4. Selang dan kompresor disiapkan.
5. Variasi diameter selang diatur.
6. Kompresor dinyalakan dan diatur pada tekanan 60 psi.
7. Perbandingan tinggi air pada orificemeter diukur.
8. Air yang keluar dari bak penampung atas ditampung di gelas ukur dan diikuti
dengan stopwatch sampai waktu tertentu.
9. Dilakukan pengukuran air dalam gelas ukur.
10. Pengujian dilakukan sampai beberapa kali dan diambil data yang terbaik.
11. Data-data variable yang diambil meiputi :
a. Volume air
b. Waktu
c. h pada orifice meter
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
3.8 Cara Memperoleh Data
Data-data penelitian diperoleh dari nilai-nilai yang ditampilkan oleh alat
ukur.
a. Waktu stopwatch mulai diukur saat air dari dalam pipa masuk gelas ukur.
b. Waktu dibatasi pada 20 detik.
c. Setelah 20 detik, volume air yang ditampung diukur secara manual
menggunakan gelas ukur.
3.9 Cara melakukan pembahasan
Setelah melakukan pengolahan data, dilanjutkan dengan melakukan
pembahasan. Pembahasan dilakukan dengan memperhatikan data-data dan harus
menjawab tujuan penelitian.
3.10 Cara membuat kesimpulan dan saran
Kesimpulan merupakan inti dari hasil penelitian yang sudah dilakukan dan
dapat menjawab tujuan dari penelitian. Saran dibuat agar penelitian yang akan
dilakukan di waktu yang akan datang dapat menghasilkan hasil yang lebih baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Penelitian
Hasil penelitian meliputi data volume air, volume air diukur menggunakan
gelas ukur setiap 20 detik. Variasi utama pada penelitian ini ada variasi diameter
pipa yang dilanjutkan dengan memvariasikan ∆P orifice meter dan rasio pipa
terendam. Hasil penelitian ditampilkan pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.5.
Tabel 4.1 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 0,5 inci
No Waktu
(s)
Rasio 1 : 3 Rasio 1 : 2
∆h 1cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm ∆h 1 cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
1 20 0,14 0,16 0,17 0,24 0,25 0,26
2 20 0,16 0,16 0,17 0,25 0,26 0,25
3 20 0,15 0,15 0,16 0,25 0,26 0,26
4 20 0,16 0,16 0,18 0,24 0,26 0,27
5 20 0,16 0,17 0,17 0,26 0,25 0,26
6 20 0,16 0,16 0,16 0,25 0,26 0,27
7 20 0,14 0,16 0,17 0,25 0,25 0,26
8 20 0,17 0,16 0,17 0,24 0,26 0,25
9 20 0,16 0,16 0,16 0,24 0,25 0,26
10 20 0,16 0,16 0,16 0,25 0,24 0,26
11 20 0,16 0,16 0,17 0,25 0,25 0,26
12 20 0,16 0,17 0,17 0,24 0,25 0,26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Tabel 4.2 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 0,625 inci
No Waktu
(s)
Rasio 1 : 3 Rasio 1 : 2
∆h 1cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm ∆h 1 cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
1 20 0,46 0,46 0,46 0,70 0,72 0,72
2 20 0,42 0,47 0,47 0,69 0,71 0,72
3 20 0,46 0,48 0,47 0,69 0,72 0,74
4 20 0,45 0,46 0,48 0,70 0,71 0,72
5 20 0,41 0,45 0,48 0,70 0,72 0,72
6 20 0,43 0,44 0,46 0,68 0,72 0,73
7 20 0,44 0,44 0,48 0,70 0,72 0,73
8 20 0,44 0,46 0,47 0,72 0,72 0,73
9 20 0,46 0,46 0,48 0,72 0,72 0,72
10 20 0,44 0,47 0,47 0,70 0,70 0,72
11 20 0,44 0,46 0,45 0,70 0,70 0,72
12 20 0,46 0,47 0,48 0,71 0,72 0,72
Tabel 4.3 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 0,75 inci
No Waktu
(s)
Rasio 1 : 3 Rasio 1 : 2
∆h 1cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm ∆h 1 cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
1 20 0,48 0,60 0,60 0,92 0,90 0,94
2 20 0,56 0,60 0,58 0,92 0,92 0,97
3 20 0,54 0,58 0,62 0,90 0,92 1,00
4 20 0,60 0,64 0,64 0,94 0,90 0,98
5 20 0,56 0,66 0,60 0,92 0,92 0,96
6 20 0,52 0,58 0,60 0,90 0,92 0,92
7 20 0,56 0,58 0,64 0,88 0,94 1,02
8 20 0,54 0,60 0,60 0,90 0,90 0,90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Tabel 4.3 Lanjutan
No Waktu
(s)
Rasio 1 : 3 Rasio 1 : 2
∆h 1cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm ∆h 1 cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
9 20 0,62 0,6 0,62 0,91 0,96 0,96
10 20 0,62 0,64 0,6 0,88 0,94 0,92
11 20 0,6 0,6 0,6 0,86 0,96 0,96
12 20 0,64 0,59 0,62 0,93 0,95 0,94
Tabel 4.4 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 1 inci
No Waktu
(s)
Rasio 1 : 3 Rasio 1 : 2
∆h 1cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm ∆h 1 cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
1 20 0,90 1,12 0,96 1,56 1,56 1,50
2 20 1,02 0,96 1,04 1,27 1,50 1,49
3 20 0,94 1,00 1,00 1,36 1,60 1,55
4 20 0,96 0,98 0,94 1,40 1,48 1,50
5 20 1,00 1,03 1,04 1,41 1,42 1,50
6 20 0,92 0,94 1,09 1,38 1,50 1,48
7 20 0,96 1,04 1,06 1,52 1,42 1,56
8 20 1,00 0,96 1,00 1,42 1,56 1,50
9 20 0,90 0,94 0,96 1,42 1,56 1,54
10 20 0,92 1,04 1,00 1,45 1,49 1,53
11 20 1,02 0,96 0,94 1,54 1,44 1,58
12 20 0,94 1,08 1,12 1,58 1,60 1,56
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Tabel 4.5 Data hasil penelitian variasi diameter pipa 1,25 inci
No Waktu
(s)
Rasio 1 : 3 Rasio 1 : 2
∆h 1cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm ∆h 1 cm ∆h 1,5 cm ∆h 2 cm
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
Volume
(Liter)
1 20 1,08 1,00 1,14 1,40 1,70 1,84
2 20 1,00 1,00 1,14 1,50 1,64 2,00
3 20 1,14 1,24 1,22 1,46 1,72 1,96
4 20 1,00 1,21 1,36 1,57 1,64 1,94
5 20 1,12 1,40 1,44 1,40 1,75 1,94
6 20 0,98 1,16 1,44 1,42 1,72 1,89
7 20 0,90 1,14 1,30 1,46 1,64 1,97
8 20 0,88 1,32 1,28 1,44 1,72 2,00
9 20 0,80 1,32 1,42 1,42 1,78 1,95
10 20 0,90 1,22 1,38 1,58 1,82 2,00
11 20 1,05 1,23 1,42 1,50 1,78 1,90
12 20 1,15 1,34 1,46 1,40 1,70 1,96
4.2 Hasil Perhitungan
Hasil perhitungan akan ditampilkan pada Tabel 4.6 sampai pada Tabel
4.11
4.2.1 Perhitungan Debit Udara (Q)
Perhitungan ∆P :
∆h1 = 0,01 m
∆h2 = 0,015 m
∆h3 = 0,02 m
ρudara = 1,2 Kg/m3
g = 9,808 m/s2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Debit udara dihitung :
√ √
√ √
4.2.2 Perhitungan Debit Air (Q)
4.2.3 Perhitungan Laju Aliran Massa Air
4.2.4 Perhitungan Laju Aliran Massa Udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
4.2.5 Perhitungan Efisiensi
4.2.6 Perhitungan Presentase Kenaikan Laju Aliran Massa Air
(
)
Tabel 4.6 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 0,5 inci
Rasio
terendam
∆h
(cm)
Volume
(liter)
Q Air
(x10-6
m³/s)
Q Udara
(x10-5
m³/s)
ṁ air
(kg/s)
ṁ udara
(x10-5
kg/s)
Efisiensi
(%)
1:3
1,0 0,157 7,8 3,15 0,0078 3,78 1,712
1,5 0,161 8,0 3,86 0,0080 4,63 1,435
2,0 0,168 8,4 4,45 0,0084 5,34 1,294
1:2
1,0 0,247 12,3 3,15 0,0123 3,78 2,696
1,5 0,253 12,7 3,86 0,0127 4,63 2,261
2,0 0,260 13,0 4,45 0,0130 5,34 2,009
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Tabel 4.7 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 0,625 inci
Rasio
terendam
∆h
(cm)
Volume
(liter)
Q Air
(x10-6
m³/s)
Q Udara
(x10-5
m³/s)
ṁ air
(kg/s)
ṁ udara
(x10-5
kg/s)
Efisiensi
(%)
1:3
1,0 0,443 22,1 3,15 0,0221 3,78 4,836
1,5 0,460 23,0 3,86 0,0230 4,63 4,105
2,0 0,471 23,5 4,45 0,0235 5,34 3,639
1:2
1,0 0,701 35,0 3,15 0,0350 3,78 7,659
1,5 0,715 35,8 3,86 0,0358 4,63 6,380
2,0 0,724 36,2 4,45 0,0362 5,34 5,596
Tabel 4.8 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 0,75 inci
Rasio
terendam
∆h
(cm)
Volume
(liter)
Q Air
(x10-6
m³/s)
Q Udara
(x10-5
m³/s)
ṁ air
(kg/s)
ṁ udara
(x10-5
kg/s)
Efisiensi
(%)
1:3
1,0 0,570 28,5 3,15 0,0200 3,78 6,220
1,5 0,606 30,3 3,86 0,0303 4,63 5,406
2,0 0,610 30,5 4,45 0,0305 5,34 4,714
1:2
1,0 0,908 36,2 3,15 0,0362 3,78 7,914
1,5 0,944 47,2 3,86 0,0472 4,63 8,165
2,0 0,956 47,8 4,45 0,0478 5,34 7,387
Tabel 4.9 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 1 inci
Rasio
terendam
∆h
(cm)
Volume
(liter)
Q Air
(x10-6
m³/s)
Q Udara
(x10-5
m³/s)
ṁ air
(kg/s)
ṁ udara
(x10-5
kg/s)
Efisiensi
(%)
1:3
1,0 0,957 47,8 3,15 0,0478 3,78 10,455
1,5 1,004 50,2 3,86 0,0502 4,63 8,961
2,0 1,013 50,6 4,45 0,0506 5,34 7,824
1:2
1,0 1,443 72,1 3,15 0,0721 3,78 15,765
1,5 1,511 75,5 3,86 0,0755 4,63 13,482
2,0 1,524 76,2 4,45 0,0762 5,34 11,779
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Tabel 4.10 Hasil perhitungan variasi diameter pipa 1,25 inci
Rasio
terendam
∆h
(cm)
Volume
(liter)
Q Air
(x10-6
m³/s)
Q Udara
(x10-5
m³/s)
ṁ air
(kg/s)
ṁ udara
(x10-5
kg/s)
Efisiensi
(%)
1:3
1,0 1,000 50,0 3,15 0,0500 3,78 10,929
1,5 1,225 61,3 3,86 0,0613 4,63 10,842
2,0 1,333 66,7 4,45 0,0667 5,34 10,304
1:2
1,0 1,463 73,1 3,15 0,0731 3,78 15,983
1,5 1,718 85,9 3,86 0,0859 4,63 15,326
2,0 1,946 97,3 4,45 0,0973 5,34 15,037
Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Perbandingan Kenaikan Laju Aliran Massa Air
Rasio ∆h (cm) Diameter Pipa
0,5 0,625 0,75 1 1,25
1:3
1,0 - 183,3 22,4 67,7 4,6
1,5 - 187,5 24,0 65,6 22,1
2,0 - 179,7 22,9 65,9 31,8
1:2
1,0 - 184,5 3,3 99,1 1,3
1,5 - 181,8 24,1 59,9 13,7
2,0 - 178,4 24,2 59,4 27,6
NB : Kenaikan laju aliran massa air sama dengan kenaikan efisiensi.
4.3 Pembahasan
Data hasil perhitungan pada Tabel 4.6 sampai pada Tabel 4.10 akan di
bahas pada subbab ini dengan menampilkan beberapa grafik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
4.3.1 Hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:3
Gambar 4.1 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
3,78 x 10-5
Kg/s
Gambar 4.2 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
4,63 x 10-5
Kg/s
y = 12,368x - 3,3716 R² = 0,917
0
2
4
6
8
10
12
14
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Efis
ien
si (
%)
Diameter Pipa (Inci)
y = 12,367x - 4,0532 R² = 0,9747
0
2
4
6
8
10
12
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Efis
ien
si (
%)
Diameter Pipa (Inci)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
5,34 x 10-5
Kg/s
Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio
terendam 1:3
y = 11,714x - 4,1093 R² = 0,9903
0
2
4
6
8
10
12
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Efis
ien
si (
%)
Diameter Pipa (Inci)
0
2
4
6
8
10
12
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Efis
ien
si (
%)
Diameter Pipa (Inci)
Hubungan efisiensi terhadap diameter pipa
ṁ 0,0000378 Kg/s ṁ 0,0000463 Kg/s ṁ 0,0000534 Kg/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Dari Gambar 4.4 dapat dinyatakan bahwa semakin besar diameter pipa
efisiensinya juga semakin besar. Tapi pada Gambar 4.4 dapat dilihat juga bahwa
efisiensi menurun jika laju aliran massa udara yang bekerja pada pompa udara
tekan membesar. Efisiensi terendah selalu diperoleh pada pipa yang berdiameter
0,5 inci. Sedangkan efisiensi tertinggi selalu diperoleh pada pipa yang berdiameter
1,25 inci.
Efisiensi tertinggi ada pada diameter pipa 1,25 inci dengan laju aliran
massa udara 3,78 x 10-5
Kg/s yaitu 10,929%. Efisiensi terendah didapat pada
diameter pipa 0,5 inci dengan laju aliran massa udara 5,34 x 10-5
Kg/s yaitu
1,294%.
4.3.2 Hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:2
Gambar 4.5 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
3,78 x 10-5
Kg/s
y = 18,07x - 4,9039 R² = 0,8952
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Efis
ien
si (
%)
Diameter Pipa (Inci)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 4.6 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
4,63 x 10-5
Kg/s
Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa dengan ṁ udara
5,34 x 10-5
Kg/s
y = 17,241x - 5,1008 R² = 0,9535
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Efis
ien
si (
%)
Diameter Pipa (Inci)
y = 16,899x - 5,5799 R² = 0,9841
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Efis
ien
si (
%)
Diameter Pipa (Inci)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Gambar 4.8 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio
terendam 1:2
Dari gambar 4.8 efisiensi pompa udara tekan semakin naik setiap
pembesaran pada diameter pipa. Hal ini sama dengan yang terjadi pada pada rasio
terendam 1:3, efisiensi terendah selalu diperoleh pada pipa yang berdiameter 0,5
inci. Efisiensi tertinggi juga selalu diperoleh pada pipa berdiameter 1,25 inci.
Efisiensi yang diperoleh pada rasio pipa terendam 1:2 selalu lebih tinggi dari
efisiensi pada rasio pipa terendam 1 : 3.
Menurut penelitian yang dilakukan Berg (1992) pembesaran pada diameter
pipa juga berpengaruh pada kenaikan efisiensi diameter pipa. Selain itu, efisiensi
selalu diperoleh pada laju aliran massa udara terendah. Efisiensi tertinggi didapat
pada diameter pipa 1,25 inci dengan laju aliran massa udara yang bekerja 3,78 x
10-5
Kg/s yaitu 15,983%. Sedangkan efisiensi terendah pada diameter pipa 0,5
inci dengan laju aliran massa udara yang bekerja 5,34 x 10-5
Kg/s yaitu 2,009%.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
Efis
ien
si (
%)
Diameter Pipa (Inci)
Hubungan efisiensi terhadap diameter pipa
ṁ 0,0000378 Kg/s ṁ 0,0000463 Kg/s ṁ 0,0000534 Kg/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
4.3.3 Hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:3
Gambar 4.9 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 3,78 x
10-5
Kg/s
Gambar 4.10 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 4,63 x
10-5
Kg/s
y = 0,0566x - 0,0154 R² = 0,917
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
ṁ A
ir (
kg/s
)
Diameter Pipa (Inci)
y = 0,0693x - 0,0227 R² = 0,9747
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
ṁ A
ir (
kg/s
)
Diameter Pipa (Inci)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Gambar 4.11 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 5,34 x
10-5
Kg/s
Gambar 4.12 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio terendam
1:3
y = 0,0758x - 0,0266 R² = 0,9903
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
ṁ A
ir (
kg/s
)
Diameter Pipa (Inci)
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
ṁ A
ir (
kg/s
)
Diameter Pipa (Inci)
ṁ 0,0000378 Kg/s ṁ 0,0000463 Kg/s ṁ 0,0000534 Kg/
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Pada Gambar 4.12 dapat dilihat laju aliran massa air meningkat tiap
pembesaran pada diameter pipa. Laju aliran massa air tertinggi diperoleh pada
pipa berdiameter 1,25 inci dan laju aliran massa air yang terendah diperoleh pada
pipa berdiameter 0,5 inci. Kenaikan laju aliran massa air ini berbanding lurus
dengan kenaikan laju aliran massa udara dan pembesaran pada diameter pipa yang
bekerja pada pompa udara tekan. Hal ini dapat dilihat dari Gambar 4.12 dimana 3
grafik variasi laju aliran massa udara, laju aliran massa air selalu naik dan titik
tertinggi selalu ada pada pipa berdiameter 1,25 inci.
Laju aliran massa air tertinggi yang diperoleh adalah 0,0667 Kg/s pada
diameter pipa 1,25 inci dan laju aliran massa udara 5,34 x 10-5
Kg/s. Laju aliran
massa air terendah diperoleh pada diameter pipa 0,5 inci dan laju aliran massa
udara 3,78 x 10-5
Kg/s yaitu 0,0078 Kg/s.
4.3.4 Hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:2
Gambar 4.13 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 3,78 x
10-5
Kg/s
y = 0,0827x - 0,0224 R² = 0,8952
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
ṁ A
ir (
kg/s
)
Diameter Pipa (Inci)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Gambar 4.14 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 4,63 x
10-5
Kg/s
Gambar 4.15 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 5,34 x
10-5
Kg/s
y = 0,0966x - 0,0286 R² = 0,9535
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
ṁ A
ir (
kg/s
)
Diameter Pipa (Inci)
y = 0,1093x - 0,0361 R² = 0,9841
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
ṁ A
ir (
kg/s
)
Diameter Pipa (Inci)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Gambar 4.16 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio 1:2
Pada Gambar 4.12 laju aliran massa air tertinggi juga diperoleh pada
diameter pipa 1,25 inci dan yang terendah pada 0,5 inci. Laju aliran massa air
tertinggi pada grafik laju aliran massa udara 5,34 x 10-5
Kg/s adalah 0,0973 Kg/s.
Sedangkan laju aliran massa air yang terendah ada pada grafik laju aliran massa
udara 3,78 x 10-5
Kg/s adalah 0,0123 Kg/s. Laju aliran massa air yang diperoleh
pada rasio terendam 1:2 selalu lebih tinggi dari laju aliran massa air yang
diperoleh pada rasio terendam 1:3. Jadi perbedaan rasio terendam mempengaruhi
hasil laju aliran massa air yang diperoleh.
Hasil yang diperoleh sesuai dengan penilitian yang dilakukan Korawan
(2019), dimana debit air naik tiap variasi diameter pipa yang diperbesar. Debit air
yang dihasilkan berbanding lurus dengan laju aliran massa air yang dihasilkan.
Dalam penelitian ini setiap pembesaran pada diameter menghasilkan debit yang
semakin besar (Berg, 1992), hal ini terjadi pada rasio terendam 1:2 dan 1:3.
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
ṁ A
ir (
kg/s
)
Diameter Pipa (Inci)
0,0000378 Kg/s 0,0000463 Kg/s 0,0000534 Kg/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa
kesimpulan yaitu :
1. Efisiensi tertinggi diperoleh pada diameter pipa 1,25 inci dengan laju aliran
massa udara 5,34 x 10-5
Kg/s dan rasio terendam 1:2 yaitu 15,037 %.
2. Debit air tertinggi didapat pada diameter pipa 1,25 inci dengan laju aliran
massa udara 5,34 x 10-5
Kg/s dan rasio terendam 1:2 yaitu 5,838 liter/menit.
3. Presentase kenaikan efisiensi dan laju aliran massa tertinggi adalah 184,121 %
yang diperoleh pada diameter pipa 0,5 inci dengan pipa 0,625 inci pada laju
aliran massa udara 3,78 x 10-5
Kg/s dan rasio terendam 1:2.
4. Pada penelitian ini, semakin besar diameter pipa penghantar maka efisiensi
dan laju aliran massa air yang dihasilkan pompa udara tekan akan semakin
besar.
5.2 Saran
Beberapa saran yang dapat disampaikan penulis untuk penelitian-
penelitian berikutnya :
1. Untuk pengujian selanjutnya dapat dilakukan penambahan variasi pada
diameter pipa.
2. Memastikan alat yang akan digunakan dalam penelitian dalam keadaan yang
baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Daftar Pustaka
Berg, R Rainer. 1992. “AN ANALYTICAL AND EXPERIMENTAL
INVESTIGATION OF THREE PHASE FLOW IN AIRLIFT PUMPS USED
FOR DIAMONDIFEROUS MARINE GRAVEL RECLAMATION” [Thesis].
South African : University of Cape Town.
Cabe, Mc dkk. 1993. “UNIT OPERATION OF CHEMICAL ENGINEERING” .
United States of America : McGraw Hill Book,Co.
Castro W.E et al. 1975. “PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF AIRLIFT
PUMPS OF SHORT LENGTH AND SMALL DIAMETER”. Proc. World
Mariculture Soc., Vol. 6, pp. 451-61.
Dare, A. A.and O. Oturuhoyi. 2007. “EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF
AIRLIFT PUMP” : African Journal of Science dan Technology (AJST),
Science and Engineering Series, Vol. 8, No.1, pp 56-62. Ibadan : University
of Ibadan.
Fujimoto, Hitoshi et al. 2003. “OPERATION PERFORMANCE OF A SMALL
AIR-LIFT PUMP FOR CONVEYING SOLID PARTICLES” : Transactions
of ASME Journal of Energy ResourcesTechnology, Vol.125, pp.17-25.
Korawan, Agus Dwi. 2019. “EFEK DIAMETER PIPA PENGHANTAR
TERHADAP DEBIT DAN POLA ALIRAN DUA FASE PADA AIR-LIFT
PUMP”. Indonesia : Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu.
Kumar, E.A., Kumar, K. R. V., & Ramayya, A. V. 2003. “AUGMENTATION OF
AIRLIFT PUMP PERFORMANCE WITH TAPERED UPRISER PIPE AN
EXPERIMENTAL STUDY” : Journal of the Institution of Engineers, Vol. 84.
India.
Makhsud, Abdul. 2008. “DESAIN DAN PENGUJIAN POMPA UDARA TEKAN
(AIR-LIFT PUMP)” : Jurnal Teknologi & Industri Faqih, ISSN. 1412-4165,
Vol.6 No.3. Indonesia : UMI.
Nenes, A. , A.N. Markatos and E Mitsailis. 1996. “SIMULATION OF AIRLIFT
PUMPS FOR DEEP WATER WELLl”. Canadian Journal of Chemical
Engineering, Vol. 74, p 448. Canada.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Nicklin, DJ. 1963. "THE AIR-LIFT PUMP : THEORY AND OPTIMIZATION ".
Trans. Inst. Chem. Eng., Vol. 41, pp 29-39.
Reinemann, D.J. et al. 1989. “THEORY OF SMALL-DIAMETER AIRLIFT
PUMPS” : International Journal of Multiphase Flow, Vol. 16, No. 1, pp 113-
122. New York : Cornell University.
Streeter, V.L., & Wylie, E.B. (1979). “FLUID MECHANICS (SEVENT END).
Weber, M. 1982. “VERTICAL HYDRAULIC CONVEYING OF SOLIDS BY
AIRLIFT” : Journal of Pipelines 3, No. 2, pp. 137-152.
White, Frank.M. (1986). Fluid Mechanics, second edition. New York : McGraw-
Hill, ltd.
Wurts, W.A., et al. 1994. “PERFORMANCE AND DESIGN CHARACTERISTIC
OF AIRLIFT PUMPS FOR FIELD APPLICATIONS”, Research Report,
World Aquaculture 25(4): 51-54, 1994.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Recommended