PENGARUH DIAMETER PIPA TERHADAP KINERJA POMPA …

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


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


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


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


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


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


4,63 x 10-5

Kg/s ..................................................................................................... 29


5,34 x 10-5

Kg/s ..................................................................................................... 30

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio terendam

1:3 .......................................................................................................................... 30


3,78 x 10-5

Kg/s ..................................................................................................... 31


4,63 x 10-5

Kg/s ..................................................................................................... 32


5,34 x 10-5

Kg/s ..................................................................................................... 32

Gambar 4.8 Grafik hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio terendam

1:2 .......................................................................................................................... 33


xiv

Gambar 4.9 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada ṁ udara 3,78 x

10-5

Kg/s ................................................................................................................ 34


10-5

Kg/s ................................................................................................................ 34


10-5

Kg/s ................................................................................................................ 35

Gambar 4.12 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio terendam

1:3 .......................................................................................................................... 35


10-5

Kg/s ................................................................................................................ 36


10-5

Kg/s ................................................................................................................ 37


10-5

Kg/s ................................................................................................................ 37

Gambar 4.16 Grafik hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio 1:2 ....... 38


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


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


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.


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.


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


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.


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


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)


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.


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

√ √


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)


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)


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


13

Gambar 3. 2 Kompresor

b. Tong air

Gambar 3.3 Bak Penampung


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


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


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.


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


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.


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


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.


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


22


No Waktu

(s)



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


No Waktu

(s)



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


23

Tabel 4.3 Lanjutan

No Waktu

(s)



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)



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


24


No Waktu

(s)



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


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


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


27


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


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


28


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.


29

4.3.1 Hubungan efisiensi terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:3


3,78 x 10-5

Kg/s


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 (

%)



30


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 (

%)


0

2

4

6

8

10

12

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50

Efis

ien

si (

%)


Hubungan efisiensi terhadap diameter pipa

ṁ 0,0000378 Kg/s ṁ 0,0000463 Kg/s ṁ 0,0000534 Kg/s


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


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 (

%)



32


4,63 x 10-5

Kg/s


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 (

%)


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 (

%)



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 (

%)


Hubungan efisiensi terhadap diameter pipa

ṁ 0,0000378 Kg/s ṁ 0,0000463 Kg/s ṁ 0,0000534 Kg/s


34

4.3.3 Hubungan ṁ air terhadap diameter pipa pada rasio terendam 1:3


10-5

Kg/s


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

)


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

)



35


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

)


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

)


ṁ 0,0000378 Kg/s ṁ 0,0000463 Kg/s ṁ 0,0000534 Kg/


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


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

)



37


10-5

Kg/s


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

)


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

)



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

)


0,0000378 Kg/s 0,0000463 Kg/s 0,0000534 Kg/s


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


Kg/s dan rasio terendam 1:2 yaitu 15,037 %.

2. Debit air tertinggi didapat pada diameter pipa 1,25 inci dengan laju aliran


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.


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.


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.


Documents

PENGARUH DIAMETER PIPA TERHADAP KINERJA POMPA …