Post on 06-Jan-2016
description
LAPORAN TUGAS AKHIR
ANALISA PERUBAHAN TEGANGAN DI POMPA DC
SENTRIFUGAL PADA ALAT ENVIRONMENTAL
DISCOVERY SYSTEM (EDS)
Disusun Oleh:
Alan Risky Berlianto
NIM: 12/332210/SV/00926
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
SEKOLAH VOKASI
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2015
ii
Lembar Nomor Persoalan
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA
TUGAS AKHIR
Disusun untuk melengkapi persyaratan kelulusan Program
Studi Teknik Mesin
Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada
Judul : Analisa Perubahan Tegangan di Pompa DC
Sentrifugal Pada Alat Environmental Discovery
System (EDS)
Di PT. Festo Indonesia
Nomor Persoalan : 124/05/PI/EW/09/15
Mata kuliah : Peralatan Industri
Nama Mahasiswa : Alan Risky Berlianto
NIM : 12/332210/SV/00926
Jurusan : Diploma Teknik Mesin
Yogyakarta, Agustus 2015 Dosen Pembimbing Tugas Akhir
Ir. F. Eko Wismo Winarto, M.Sc.,Ph.D. NIP : 196111181989031003
ix
ABSTRAK
Environmental Discovery System (EDS) for water management merupakan
peralatan pelatihan yang mensimulasikan proses inti pengolahan air dan air
limbah. Instalasi pengolahan air dan air limbah adalah salah satu pengguna energi
terbesar dan jumlahnya mencapai 35 persen dari konsumsi energi kota. Terutama
pompa dan aerasi mengkonsumsi sebagian besar energi dalam instalasi air dan air
limbah dan karenanya harus menjadi fokus khusus, maka perlu dilakukan
pengoptimalan energi pada instalasi pengolahan air dan air limbah. Dengan
dilakukannya pengoptimalan energi tersebut maka diharapkan dapat menekan
biaya penggunaan energi.
Dengan adanya permasalah diatas maka akan dilakukannya pengukuran dan
perhitungan efisiensi pompa DC sentrifugal terhadap varian tegangan yang
digunakan. Selain itu, juga akan dilakukan evaluasi terhadap pengaruh varian
tegangan pada pompa terhadap efisiensi pompa di alat EDS.
Dari beberapa varian tegangan yang digunakan dalam penelitian, efisiensi
pompa tertinggi adalah pada pengaturan tegangan 9 Volt dengan efisiensi pompa
adalah sebesar 15,67% dan daya listrik yang dibutuhkan pompa sebesar 21,06
Watt. Dalam penelitian ini dapat disimpulkan juga bahwa semakin tinggi
pengaturan tegangan pada pompa, belum tentu efisiensi pada pompa juga semakin
tinggi.
Kata kunci: Environmental Discovery System (EDS), varian tegangan pada pompa
DC, efisiensi pompa
Bab I Pendahuluan
Laporan tugas akhir 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Festo adalah perusahaan yang bergerak di bidang produksi mesin-mesin
perkayuan yang menggunakan peralatan pneumatik untuk meningkatkan efisiensi.
Pada tahun 1945 Festo mulai mengembangkan usaha di bidang pneumatik sebagai
penunjang otomasi industri. Festo banyak membuat produk-produk dan kegiatan-
kegiatan lain untuk memenuhi kebutuhan aplikasi industri, disusul dengan
pengembangan di bidang lain yaitu: Didactic (pelatihan), Cybernetic (sistem
pengontrolan), Sensoric (sensor), dan produk-produk Elektronik (PLC).
Pengembangan bidang-bidang tersebut bertujuan untuk memberi solusi otomasi
secara menyeluruh di industri yang berpengaruh terhadap peningkatan kualitas,
konsistensi dan efisien produksi.
Festo Didaktik adalah pemimpin global dalam pelatihan dasar dan lebih
lanjut dalam industri. Sebagai penyedia pengembangan keterampilan untuk
manufaktur dan otomatisasi proses, layanan yang ditawarkan berkisar dari
peralatan pendidikan untuk fasilitas pelatihan. Fasilitas tersebut digunakan sebagai
pelatihan dan nasihat untuk industri. Salah satu alatnya adalah Environmental
Discovery System (EDS). EDS merupakan peralatan pelatihan yang
mensimulasikan proses inti pengolahan air dan air limbah. Alat tersebut
menjelaskan bagaimana air dan air limbah dikumpulkan, diangkut dan dirawat di
alat EDS. Karena semua komponen sebagian besar sesuai dengan mesin nyata,
maka alat ini sangat bermanfaat digunakan dalam pembelajaran.
Instalasi pengolahan air dan air limbah adalah salah satu pengguna energi
terbesar dan jumlahnya mencapai 35 persen dari konsumsi energi kota. Terutama
pompa dan aerasi mengkonsumsi sebagian besar energi dalam instalasi air dan air
limbah dan karenanya harus menjadi fokus khusus, maka perlu dilakukan
pengoptimalan energi pada instalasi pengolahan air dan air limbah. Dengan
dilakukannya pengoptimalan energi tersebut maka diharapkan dapat menekan
biaya penggunaan energi.
Bab II Dasar Teori
Laporan tugas akhir 4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 The Environmental Discovery Sistem (EDS) Water Management
Gambar 2.1 Siklus penggunaan air manusia
EDS-pengelolaan air dirancang untuk mensimulasikan seluruh siklus
penggunaan air oleh manusia. Siklus air ini dimulai dengan memompa air tanah
sebagai sumber air, termasuk penyimpanan berikutnya dan proses pemurnian air.
Ini juga mencakup distribusi air untuk konsumen, dan penyebab air menjadi air
limbah. Selanjutnya pada transportasi air limbah dengan aliran air hujan dan
pengolahan air limbah yang direproduksi. Dalam sebuah pabrik pengolahan air
limbah, limbah akhir dibuang ke permukaan air, biasanya sungai. Siklus air di
EDS pengelolaan air menggunakan kembali limbah akhir sebagai masukan air
ke dalam sistem.
Peralatan pelatihan EDS mensimulasikan siklus air ini dengan empat sistem:
1. Pemurnian air
2. Pasokan air
3. Transportasi air limbah
4. Pengolahan air limbah
Proses seperti memompa, penyimpanan, flokulasi, desinfeksi dan distribusi
air dapat dipelajari melalui latihan praktis. Setelah menambahkan zat padat,
Bab II Dasar Teori
Laporan tugas akhir 5
kemudian mengikuti aliran air limbah dan menemukan proses seperti sedimentasi,
aerasi dan lumpur resirkulasi.
Dokumentasi komprehensif dengan masukan teoritis tambahan
meningkatkan keberhasilan pembelajaran. Empat dari buku kerja yang sesuai,
langsung ke sistem. Sedangkan dua buku kerja tambahan memberikan pengenalan
ke teknologi closed-loop control dan sebagai efisiensi energi.
The workbooks
1. Water purification
2. Water supply
3. Wastewater transport
4. Wastewater treatment
5. Monitoring, controlling and optimising operations
6. Energi optimisation in water and wastewater treatment plants
Setiap sistem dapat digunakan sebagai peralatan pelatihan yang berdiri
sendiri untuk modul pembelajaran individual. Peralatan pelatihan dapat
dimodifikasi secara individual sebagaimana pipa dan sensor yang digunakan
secara fleksibel. Jika keempat sistem terhubung mereka membentuk peralatan
pelatihan terintegrasi yang mencakup semua proses dan latihan-latihan yang
dijelaskan dalam workbooks. Dengan menggunakan sistem secara bersama-sama
memungkinkan mahasiswa untuk melihat bagaimana langkah-langkah proses
individu berinteraksi serta bagaimana tindakan yang diambil dalam satu area
mempengaruhi satu atau lebih dari sistem yang lain.
Seperti di dunia nyata, semua proses saling berinteraksi. Pabrik pengolahan
air limbah, misalnya, untuk memproses jumlah dan komposisi air limbah, air
limbah ditransportasikan oleh sistem saluran pembuangan. Demikian pula dengan
sistem peralatan pelatihan yang terhubung hanya dengan pipa, yang
mensimulasikan proses transportasi air. Sedangkan proses kontrol dalam setiap
sistemnya terpisah. Jadi EDS - pengelolaan air mengajak siswa untuk 'mencoba
segala sesuatunya' dan bahkan mensimulasikan masalah, menggunakan
pengaturan yang berbeda dan sistem terkait. Eksperimen ini dapat dilakukan tanpa
Bab II Dasar Teori
Laporan tugas akhir 6
mengeluarkan biaya atau menyebabkan kerusakan, hal tersebut berkebalikan
dengan pabrik pengolahan air dan air limbah yang sesungguhnya.
Setelah menyelesaikan modul pembelajaran yang dijelaskan dalam buku
kerja, keahlian siswa akan meningkat secara signifikan. Orientasi praktis yang
kuat membantu untuk mentransfer pengetahuan dan keterampilan yang diperoleh
selama pelatihan langsung ke lingkungan kerja mereka. Pelatihan profesional aktif
memberikan kontribusi untuk operasi yang aman dan efisien dari pabrik
pengolahan dan meningkatkan ketersediaan air minum yang bersih.
2.1.1 Data Sistem EDS Dimensi EDS pengelolaan air (tanpa tangki penyimpanan utama) meja
kerja, dan meja PC :
- Panjang : 2800 mm
- Lebar : 400 mm
- Tinggi : 1150 mm dari atas meja
Gambar 2.2 Peralatan pelatihan pengelolaan air EDS dengan keempat sistem
Bab II Dasar Teori
Laporan tugas akhir 7
2.2 Sistem Pemurnian Air Fungsi utama dari station water purification adalah sebagai disinfeksi air
dengan cara penambahan klorin dan/atau natrium sulfit yang terukur dari sensor
klorin
Penggunaan klorin dalam pengolahan air minum dimanfaatkan sebagai
desinfektan. Klorin merupakan bahan kimia bersifat oksidator yang berfungsi
untuk menghilangkan pertumbuhan mikroorganisme. Bahan kimia ini akan
membunuh mikroorganisme dengan daya oksidasinya. Konsentrasi maksimum
klorin jaringan distribusi tidak boleh melebihi 0,3 mg/l (WHO - World Health
Organisation Pedoman kualitas air minum).
Konsentrasi sisa klorin perlu diketahui karena apabila kurang maka proses
klorinasi tidak akan efektif. Sebaliknya, apabila berlebih maka akan
membahayakan organisme perairan.
Gambar 2.3 Sistem pemurnian air
Bab II Dasar Teori
Laporan tugas akhir 18
Tabel 2.2 Denominasi sensor
2.9 EasyPort EasyPort adalah antarmuka USB proses yang digunakan untuk transmisi dua
arah dari sinyal proses antara proses kontrol sebenarnya yang menggunakan
teknologi tegangan rendah (24 V DC) dan PC. Dalam rangka untuk memastikan
bahwa proses tidak mempengaruhi PC, hanya antarmuka elektrik terisolasi yang
digunakan untuk transmisi data antara EasyPort USB dan PC.
EasyPort USB dapat digunakan dalam berbagai macam aplikasi:
- Mengontrol proses kontrol sebenarnya dengan controller yang berjalan pada
PC
- Kontrol model proses simulasi dengan PLC sebenarnya
- Mengatur proses yang sebenarnya dari PC
- Rekam dan mengevaluasi nilai-nilai terukur dari proses actual
2.9.1 Display dan Panel Kontrol EasyPort USB
Gambar 2.15 EasyPort USB kontrol dan panel display
Bab III Metode Penelitian dan Hasil Penelitian
Laporan tugas akhir 26
BAB III
METODE PENELITIAN DAN HASIL PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
N
Y
Instalasi alat EDS
Menggunakan software FluidLab Water Management
Mengisi air di tangki B201
Mengatur pompa P201 dengan modus analog
Data cukup
Pengambilan data
Analisa data, kesimpulan dan saran
Preparation
MULAI
SELESAI
Pengolahan data
Bab III Metode Penelitian dan Hasil Penelitian
Laporan tugas akhir 30
c. Pin assignment
Gambar 3.5 Pin assignment motor controller
Tabel 3.3 Pin assignment
Bab III Metode Penelitian dan Hasil Penelitian
Laporan tugas akhir 34
3.2.4 DC-Wattmeter
Gambar 3.7 DC-Wattmeter
a. Fungsi
DC-Wattmeter adalah meter daya elektronik untuk max. 120 W untuk
keamanan ekstra-rendah tegangan >30 V DC pada metering arus maksimum
hingga 5 A. Konsumsi daya aktual dan total konsumsi diukur melalui tegangan
dan metering saat ini dan dihitung dengan controller a.
Langkah-langkah aktual dan total konsumsi ditampilkan dengan layar
LCD 16-digit dalam dua baris. Total konsumsi dapat direset oleh tombol push
(tekan 5s). Langkah-langkah aktual dan total konsumsi dapat diakses melalui
ethernet interface dengan protokol TCP / IP.
Tampilan dari pengukuran aktual dari tegangan, arus, konsumsi daya dan
alamat IP dapat diubah alih dengan menekan tombol push.
Konsumsi daya aktual tersedia sebagai sinyal tegangan standar 0-10 V dan
sinyal arus standar pada terminal 4-20 mA.
Bab III Metode Penelitian dan Hasil Penelitian
Laporan tugas akhir 45
5. Koneksi dari semua station ke water source
Gambar 3.18 Koneksi dari semua station ke water source
Keluaran akhir pada masing" station dihubungkan kembali ke water source.
3.3.3 Koneksi listrik 1. Koneksi listrik pompa submersible ke station water purification
Gambar 3.19 Koneksi listrik pompa submersible ke station water purification
Koneksi listrik
Bab III Metode Penelitian dan Hasil Penelitian
Laporan tugas akhir 46
2. Koneksi listrik screwing drive ke station wastewater transport
Gambar 3.20 Koneksi listrik screwing drive ke station wastewater transport
3.3.4 Perakitan koneksi pneumatik Hubungkan pneumatic service unit (station wastewater transport) ke
pasokan udara terkompresi. Hubungkan tubes di outlet ke 2-way ball valve with
pneumatic rotary actuator (station water supply) dan gate valve with pneumatic
actuator (station wastewater transport).
Gambar 3.21 Pneumatic service unit
Koneksi listrik
Bab III Metode Penelitian dan Hasil Penelitian
Laporan tugas akhir 47
3.3.5 Koneksi EasyPort USB
Gambar 3.22 Koneksi EasyPort USB
Koneksi hardware Compact Workstation - EasyPort USB
1. EasyPort USB
2. I/O terminal Syslink
3. SysLink cable
4. Analog terminal
5. Analogue cable, 15-PIN, parallel
6. Power supply 24 V DC, 4,5 A
7. Labor cable with Safty
plug(red/blue)
8. USB Cable oder PC data cable
RS 232
3.3.6 Menghubungkan DC Wattmeter dan catu daya ke EasyPort
Gambar 3.23 Menghubungkan DC Wattmeter dan catu daya ke EasyPort
Bab IV Analisa Hasil Penelitian
Laporan tugas akhir 54
b. Perhitungan efisiensi
= Pout / Pin dengan Pout = Phyd dan Pin = Pel
= 0,175 W / 6,5 W = 0,0269
= 2,7 %
Sehingga dapat dibuat tabel efisiensi pompa sebagai berikut :
Tabel 4.3 Efisiensi pompa
Kontrol Tegangan (V)
Daya Hidrolik (W)
Daya Listrik (W) (pump only)
Efisensi (%)
5 0,175 6,5 2,7
6 0,69 9,36 7,37
7 0,9 12,74 7,06
8 1,65 16,64 9,9
9 3,3 21,06 15,67
10 4 26 15,38
Kontrol tegangan semakin tinggi, maka daya hidrolik pompa semakin
besar, dan juga daya listrik yang dibutuhkan pompa juga semakin besar. Hal ini
akan mempengaruhi efisiensi pada pompa, namun efisiensi pada pompa belum
tentu juga semakin tinggi.
Dari tabel 4.3 dapat dilihat bahwa efisiensi pompa tertinggi pada
pengaturan tegangan 9 V dengan efisiensi pompa adalah sebesar 15,67 % dan
daya listrik yang dibutuhkan pompa sebesar 21,06 Watt.
Bab V Penutup
Laporan tugas akhir 56
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian analisa pengaruh perubahan tegangan pada centrifugal
DC pump terhadap efisiensi pompa tersebut, dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut :
1. Dari penelitian yang dilakukan, efisiensi pompa tertinggi adalah pada
pengaturan tegangan 9 Volt dengan efisiensi pompa adalah sebesar
15,67% dan daya listrik yang dibutuhkan pompa sebesar 21,06 Watt.
2. Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi pengaturan tegangan pada
pompa, belum tentu efisiensi pada pompa juga semakin tinggi.
5.2 Saran 1. Memperbanyak objek penelitian dengan variasi kontrol tegangan yang
lebih banyak.
2. Mengontrol perubahan tegangan dengan menggunakan PID-controller
untuk menurunkan fluktuatif tegangan.
Lembar PengesahanTUGAS AKHIRAnalisa Perubahan Tegangan di Pompa DC Sentrifugal Pada Alat Environmental Discovery System (EDS)Nomor Persoalan: 124/05/PI/EW/09/15TIM PENGUJI