RANCANG BANGUN BLOWER SENTRIFUGAL UNTUK …

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VII

YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

RANCANG BANGUN BLOWER SENTRIFUGAL UNTUKPENSIRKULASI UDARA

Yadi Yunus, Zaenal Abidin, Sigit Sudrajat

Jurusan Teknofisika Nuklir STTN-BATAN, JI.Babarasari Kotak pos 6101 YKBB 55281telp 0274-484085, 489716 Fax 0274-489715, email www.ac.id

ABSTRAK

RANCANG BANGUN BLOWER SENTRIFUGAL UNTUK SIRKULATOR UDARA. Dengan mengingatpentingnya peranan blower sentrifugal sebagai sirkulator udara dalam menunjang aktifitas kerja di lab-labataupun tempat-tempat kerja yang perlu kenyamanan,maka perlu dilakukan rancang bangun sebuah blowersentrifugal untuk sirkulator udara.Hal itu juga mengingat kondisi mesin blower lemari asam di Lab KimiaSTTN mengalami kerusakan sehingga dilakukan rancang bangun ini sekaligus sebagai media pembelajarandalam merancang dan membuat suatu komponen mesin. Dengan putaran maksimum 2890 rpm blowerdirencanakan dapat berfimgsi sebagai sirkulator udara dengan debit 80 m3/menit dan head 150 mRancangbangun ini meliputiperhitungan atas daya yang ingin dihasilkan, penentuan dimensi / ukuran dari impelerdan rumah keong, pemilihan bahan, pembuatan komponen hingga pengujian atas hasil rancangbangun.Hasii rancang bangun berupa blower dengan diameter sisi isap 01 200mm, diameter luar impeler02 350 mm, jumlah sudu impeler z sebanyak 20 sudu,lebar sudu/panjang impeler 110 mm.Hasil pengujian,menunjukkan bahwa blower mampu beroperasi dengan kemampuan daya hisap sebesar 74,4 m3/menit padaputaran 1456 rpm , dengan tinggi-tekan:::: 0, dan kondisi kebisingan rata-rata 108,47 dB tanpa ducting danperedam dudukan. Blower sengaja tidak diuji dengan putaran 2890 rpm karena daya hisap serta tingkatkebisingan sudah cukup tinggi meskipun head sangat rendah.

Kata kunci : Rancang bangun, blower sentrifugal, sirkulator IIdara.

ABSTRACT

DESIGN OF CENTRIFUGAL BLOWER FOR AIR CIRCULATOR.A design of centrifitgal blower as aircirculator was carried out and analyzed because it is the most usefitl mechanical rotodynamic machine influid works which widely used for ventilation and industrial process requirements,so that has been designeda centrifugal blower as for air circulator. A design also was carried out because the blower machine of theacid cabinet on STTN Chemical laboratory has broken and this is also for learning by doing how to design ofblower machine. On maximum rotation of 2890 rpm the volume flow rate 80 m3/menit , pressure head 150m . The design include calculation the working capability, the determination of dimension and measurementof the impeller and the volute, choosing of materials, components assembling, testing and discussion of theresult. The result of design is the blower machine with outside impeller diameter 350 mm, inlet/suction andoutlet/ discharge diamter duct 200 mm. After the result was tested the blower by revolution-speed of 1456rpm, it get sucking capacity of 74.4 m3/second that achieved at and head of:::: 0, and mean noice level108,47 dB without connect to duct and reducer. Tests with 2890 rpm rotation was not done intentionallybecause they spin 1470 rpm with just aflow rate and the noice level is quite high despite the low head.

Keywords: design, centrifugal blower. air circulator.

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 352 Yadi Yunus dkk

SEMINAR NASIONALSOM TEKNOLOGI NUKLIR VIIYOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

1. PENDAHULUAN

Penggunaan blower saat ini sudah bersifat universal,mulai dari industri, laboratorium hingga gedunggedung perkantoran komersial.Aplikasiblower diindustri lebih banyak sebagai salah satu komponendalam proses produksi. Sedangkan penggunaanblower pada rumah-rumah dan gedung-gedungperkantoran kebanyakan sebagai circulator danpenyegar udara (I).Oisampingblower sebagai sirkulator udara jugadapat berfungsi sebagai pembuang gas-gas beracunyang ada di dalam ruangan, baik itu gas beracunyang keluar akibat dari aktivitas kerja di dalamruangan terse but maupun gas-gas beracun yangsecara alamiah keluar dari permukaan bumi. Oisinilah letak pentingnyablower sebagai sebagaisaranapenunjang aktifitas kerja.Sebenamya blower jenis sentrifugal telah banyakdiproduksi oleh industri-industri besar nasionalmaupun intemasional, sebagai contohnya blowersentrifugalyang dibuat oleh CONTINENTALINDUSTRIE Company dengan model multi

stage.Oimana blower hanya dengan gay a sentrifugalkecil dapat membangkitkan tekanan hingga 15PSIG. Kemudian ada model blower sntrifugalregenratif yaitu dengan jumlah sudu yangdiperbanyak dan susunannya sedemikian mpasehingga udara yang terhisap masuk blower olehsudu-sudu yang berputar dan terdorang oleh gay asentrifugal dan mengarah ke dinding casing yangdibentuk ~piral sehingga udara mengarah kembalimasuk hampir ke awal mula udara mas uk blowersehingga sebagaimana telah disebutkan di atasbahwa tekanan output udara pada blower regeneratifini setingkat dengan tekanan output udara padablower multi stage(2).Ketika blower lemari asam lab kimia dasar STTN

BATAN mengalami kerusakan dan juga perlupengembangan karena adanya peningkatan gedung,dimanastack pembuangan udara output blower harusdipertinggi yang semula 4 m menjadi 16 m.Kebutuhan blower untuk mensirkulasi udara lemari

asam terse but begitu mendesak.Karena itu penulisberinisiatif untuk merancang bangun blowerkonvensional tingkat tunggal kemudian disajikandalam bentuk makalah dengan judul "RancangBangun Blower Sentrifugal Untuk SirkulatorUdara".

Blower pad a prinsipnya terdiri atas dua komponenutama, yaitu rada impeller dan rumah keong Iblowercasing(volute). Impeller bagian yang berputarbekerja sebagai transformer fluida dari tekananrendah ke tinggi dan cassing bagian yang diamsebagai pengungkung, agar udara tidak buyar keberbagai arah (4).

B/ower(3) berdasarkan penggunaannya sebagaisirkulator udara,jika sebagaiventi/atordiklasifikasikan sebagai berikut:

a. Tekanan rendah: 0-160 mm kolom air.

b. Tekanan sedang: 160-400 mm kolom air.c. Tekanan tinggi: 400-1000 mm kolom air.Sedangkan berdasarkan rasio tekanan Pd/Ps (tekan,isap):1. Ventilator Pd/Ps = lebih besar 1-1,12. Blower Pd/Ps = lebih besar 1,1-3,0

Lingkup permasalahan pad a penelitian ini dibatasipadajenis blower yang akan dirancang-bangunadalahblowwer sentrifugal konvensional tingkattunggal, denganputaran 2800 rpm kemampuan hisap80 m3/menit,dengan tinggi-tekan total H = 150 m,sedangkanketinggian stack riil (16 m) .Tujuan penelitian rancang bangun iniadalahmerancang dan membuatblower sentrifugal yangdapat digunakan untukmensirkulasi udara, denganspesifikasi kecepatan putaran 2890 rpm dayahisapnya mencapai 80 m3 per menit guna memenuhikebutuhan lemari asam pada lab kimia dasar STTNBATAN.

2. METODE RANCANG BANG UN

Situasi di lapangan menginginkan laju aliran udarablower (80 m3 per men it), ketinggian stack (16 m)dan putaran serta daya motor (2890 rpm, 5 Hp).Selanjutnya berdasar pada beberapa literaturdilakukan perancangan dan perhitungan, penyiapanalat dan bahan, pembuatan komponen, perakitan dandilakukan pengujian.

2.1. Perancangan

Perancangan meliputi perhitungan untuk penentuanukuran, dimensi dan pemilihan bahan dengandidasarkan pada kapasitas blower yang dinginkanserta faktor kekuatan mekanis dari bahanyang akan

digunakan.Agar dimensi dan ukuran yang dimaksudmudah diacu dalam pelaksanaan pembuatan, makaharus dilakukanpembuatan gambar, mulaidariimpeler,poras impeller, rumah keong (volute),hinggakerangka dudukan.Blower sentrifugal tersebut disamping dirancangmampu beroperasi pada putaran maksimal 2890rpm, kemampuan hisap udara sebesar 80 m3/menit,juga dengan tekanan yang dihasilkan ± 200 mmkolom air yang setara 2000 N/m2, pada kondisi suhuudara ruangan ± 26,7°C dengan rapat jenis 1,176kg/m3 (Tabel. I. b, Lampiran I ) dan dikondisikanpada tinggi-tekan (head) maksimal ISO m.

2.1.1. Perancangan Impeler

Oalam merancang impeler kecepatan spesifik perludiketahui.Jika dengan putarann = 2890 rpm,kemampuan hisap udara yang diinginkanQ = 80m3/menit= 1,333 m3/detik, dengan tinggi-tekan totalH = 150 m, maka kecepatan spesifik dapatditentukan dengan (DietzeI.F),

Yadi YlInlls dkk 353 Sekolah Tinggi Teknologi Nuk/ir-BATAN

n.•n/QH3/477,84 rpm

Denga kecepatan spesifik IIs= 77,84 rpm, makaimpeler merupakan impeler putaran cepat denganbentuk roda sekrup.



diperbesar hingga menjadi 25 mm. Sedangkan daritabel bearing dengan diameter poros 25 mmdiambilkan bearing yang diameter dalam 30 mm dandiameter luar 70 mm. Bila digambarkan bentuk danukuran poros yang direncanakan adalah sepertidiperlihatkan Gambar I.

2.1.2. Perhitungan poros impeler 00

p

Ao

2.1.3. Perhitungan dimensi impeler

00

Gambar I. Rencana dimensi poros impeler(ukurandalam mm)

Perhitungan dimensi impeler diawali denganmenentukan diameter leher poros (hub) pada bagiandepan D"yang ditentukan sebesar 1,4 x diameterporos Ds".

D"

J..I

= (1,4)Ds"= 35 mm,

danuntuk diameter leher poros pada bagian belakang(D,,') lazimnya dibuat lebih besar daripada diameterleher poros pad a bagian depan (Dh), yaitu :

D,,' = (1,5)Ds"

= 37,5 mmSelajutnya dengan kecepatan sisi isap melalui mataimpeler ditentukan Vo sebesar 50 m/detik dan debitaliran udara Q yang masuk pada mulut isap adalah1,333 m3/detik, maka luasan mulut isap adalah,

2Q ;rDh= -+--Va 4

= 0,02756 m2

dan diameter diameter mulut isapnya,

~A

= _O_ff

= 187 mm=diambil 190 mm.

Agartidak terjadi aliran turbulensi yang berlebihan,diameter ujung sudu sisi masuk Dldibuat =Do, ataubisa juga dibuat sedikit lebih besar, yaituDldirencanakan 200 mm.Dengan mengganggap bahwa kecepatan pada sisimasuk pada arah radialadalah VI = Vrl, makaVldibuat lebih besar dari pada Va. Dimana nilaiVaadalah 50 m/detik maka untuk VI ditentukan 53m/detik, sedangkan debit aliran udara yang tiap 1detik dianggap tetap yaitu 1,333 m3, maka denganmenggunakan persamaan (Church, A) luasan sisimasuk impeler AI adalah :

a-B

Sfl + Sh=12500 kN/m2

1m

= 9,29 N.mBahan yang digunakan untuk poros adalah baja asFe 360 yangtegangan tariknyaa-B= 150000 kPa (I Pa= I N/m2) (Tabel 8. Lampiran 2) dandenganmengambil faktor keamanan Sfi sebesar 6, danfaktor konsentrasi tegangan Sh sebesar 2 makategangan yang diijinkan untuk perancangan To

adalah,

Beban puntir yang bakal terjadi pada paros iniadalah beban dengan kejutan ringan dan fluida yangdipindahkan merupakan fluida gas, maka dianggaptidak terjadi tumbukan, sehingga faktor koreksibeban puntir untuk bahan dapat diambil = I, danfaktor beban lenturnya= 2, maka diameter porosdidapatkan dengan (Church, A),

[5.1 fJD.I,,= -;;; KtCbT

= 0,0204 m = 20,4 mm

Dengan memperhatikan pengaruh momen puntirsebenarnyaukuran poroscukup20,4 mm, tetapiberhubung poros juga harus dapat menahan momenbengkok yang terjadi. maka diameter poros yangdiproleh dari hasil perhitungan perlu sedikit

T

Perhitungan poros impeler dilakukan untukmenghitung daya yang bekerja dan momen torsiyang akan dideritanya. Dengan asumsi rapat jenisudara pada suhu ruangan sebesar 26,7°C adalah1,176 kg/m3(Tabel 5. Lampiran I), gravitasidianggapg = 9,8 m/detik2, dan sementara efisiensib/owerdirancang '7tr= 82% , maka daya kerja padaporos dapat dihitung dengan menggunakanpersamaan (DetzeI.F)yaitu,

PugQH

'7p

= 2810,22 Wdan mom en puntir dapat ditentukan dengan,

30P

Seko/ah Tinggi Tekn%gi Nuk/ir-BATAN 354 Yadi Yunus dkk

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VIIYOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

2Q lTD1= -+--VI 4

= 0,05655 m2

Karena diemeter sisi isap DIdan luasan sisi masukimpeler Altelah diketahui maka dengan mengambilfaktor ketebalan sudu pada sisi masuk €I= 0,85 makalebar sudu pada sisi masuk hi dapat dihitung yaitu,

Al7TD1 E 1

= 0,106 mdan akan diambil 110 mm.

Selanjutnya untuk menghitung sudut sudu pada sisimasuk fJI, kecepatan tangensial pada sisi masukimpeler III dihitung terlebih dahulu. Dengandiketahuin = 2890 rpm dan diameter sisi isap DI=0,2 , maka dengan persamaan (Dietze1.F).

lTDln

60

= 30,240 m/detik

sehingga tangen sudut fJlpada sisi masuk adalah,

-1 VI= tan

ul

= tan -11,752Harga ini dibuat 3% lebih besar untuk mengimbangikontraksi aliran pada sisi mas uk,

fJJ = tan -11,752 x 1,03= 61,01°

akan diambil fJI ~ 610.Selanjutnya untuk menghitung diameter luar impelerD2 dapat dicari dengan menentukan kecepatantangensial lI2 pada sisi keluarnya dengan persamaan(Dietze1.F)

lI2 = ~2gH

= 54,22 mJdetiksehingga,

60u2

Jm

= 0,358 mdan akan diambil D2= 350 mm.Dengan kemungkinan ada kebocoran-kebocoranmaka laju aliran udara pada sisi keluar impelerQ2<QI, yaitu menjadi ± 70 m3/menit atau = 1,166m3/detik. Adanya kebocoran-kebocoran jugaberpengaruh terhadap komponen radial Vr2pada sisikeluar impeler, dimana nilai Vr2 akan menjadi lebihkecil dari kecepatan absolut sisi masuk Vlyaitu ±sebesar 50 mJdetik, sehingga dalam hal ini luasluasan penampang sisi keluar dapat ditentukan yaitu,

2Q2 lTD2= -+--Vr2 4

= 0,1194 m2

Jika dengan mengambil faktor ketebalan sudu untuksisi keluar <=2= 0,95 maka lebar sudu sisi keluarjuga dapat ditentukan yaitu,

A2

lTD2 E 2

Gambar 3.Bentuk dan dimensi impeler (dalam m

= 0,114 mdiambil 110 mm.

Pada perancangan impeler pada sebuah blower sudutsisi keluar sudu fJ2berkisar antara 45° dan 90°.

Dengan sudut sudu pada sisi masuk fJI = 61°, makauntuk mengurangi beban tekanan udara yang lebihbesar pada volute, penentuan sudut sudu pada sisikeluar /32 harus dibuat </31, Untuk itu sudut sudupada sisi keluar /32akan diambil sebesar 55°. Besarsudut sudu masuk dan keluar bila digambarkan akan

seperti

Gambar 2.

Gambar 2. Sudut sudu sisi hisap dan sisi keluar

Selanjutnya jumlah sudu z ditentukan berdasardiameter sisi isapDI= 0,2 m, dan diameter luarimpeler D2= 0,35 m, . Dengan persamaan (Church,A) jumlah sudu impeler z dapat dihitung

D2 + DI fJ2 + fJIz =6,5---sm-

D2 - Dl 2

= 20,03::::diambil 20 sudu.Kemudian dengan faktor ketebalan sudu dan sudutsudu pada sisi keluar yaitu [;2 = 0,95 dan /32= 55°makadengan persamaan (CHURCH, A) tebal sudu(,dapat dihitung,

1fD2

I., = 0,002 m= 2 mm.

Yadi Yllnus dkk 355 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN



2.1.5. Perhitungan gaya berat pada poros

2.1.4. Perhitungan gaya radial di poros

Sedangkan ketebalan piringan (impeler) trdidapat,tr = 2 x t"

=4mm.

Bentuk dan ukuran impelerbila digambarkan sepertiGambar 3.

Tabel I. Volume serta gaya berat pada poros danimpeler

Volume

(mm3)

817887318902826017168

895205

A"

= 0,15 m = 150 mm dan berartidiameter leher voillte= 300 mm. Diameter volute

Djsendiribiasa dibuat 1,5-1,8 kali diameter luarimpeler D2. Pada perancangan ini di ambil 1,7sebagai faktor pengalinya, sehingga didapat,

Dj = 1,7xD2

= I,7x350 = 595 mm.Lebar valllleb 3 biasa dibuat lebih besar I ,4-1 ,8kalib2.

Hal itu dimaksudkan agar voillte dapat digunakanbagi impeler dengan tebal dan Iebar yang berbedabeda dan juga untuk mengantisipasi ketidaktelitiandalam pembuatan cetakan. Sehingga lebarvalutebj

dibuat maksimalyaitu,b3 = (1,8)b2

= 1,8 x 110 = 198 mm.Ukuran lain yang harus diperhatikan adalah jarakantara impeler dan lidah volute. Karena jikajaraknya terlalu kecil maka blower akan berisik danefisiensirendah dan jika terlalu besar, efisiensi jugaakan turlln dan akan diblltllhkanenergi tambahan,karena adanya sirkulasi pad a celah. Untuk itu jaraktersebutdapat dibuat 10% lebih besar dari jari-jariimpeler R2• Diameter luar impeler D2 = 350 mm,brarti jari-jari impelerR2= 175 mm, maka jaraktersebut dapat dibuat,

S = I, I X R2

= 192,5 mmBentuk dan ukuran Volute adalah seperti Gambar 4.

Cv

= 0,796 m2

Kemudian jari-jari leher vol lite r,didapat,

=f:

Vailltedirancang mampu untuk menahan tinggitekan akibat kecepatan aliran tluida yangkeluardariimpeler.Perhitungan dimensi volutediawali dengan menghitung kecepatan udara rerata.Pada n" = 77,84 rpm,menurut grafikGambar 5.diperoleh koefisien kecepatan rerata valuteK,v =0,27, sehingga kecepatan rerata udara dalamvaluteC"dapat dihitung (DietzeI.F) yaitu,

c.. = Kcv~2gH

=14,639 m/detikSetelah Cv diketahui, luas valuteA,. untuk sembarangsudut sentral merupakan fungsi jari-jari A,. = fir)dapat dicari. Agar kecepatan rerata konstan makaluas valuteA" = fir) harus sarna dengan luasantertentu yang merupakan fungsi sudut sentral. Jikadebit aliran udara yang melewativalutQjdianggap=I,333 m3/detik, maka luas voluteAv yang harus dipenuhi adalah,

Q3

Gaya Berat(N)63

2,4562,1761,322

68,954

Bagian

ImpelerPoros, bagian 1Poros, bagian2Poros, bagian3

Total

Gaya berat W yang membebani poros bergantungpada massa jenis bahanpb ,volume bahan v (impelerdan poros) serta gravitasi bumi g, yang dihitungdengan mengunakan persamaan :

W = Ph g vBahan yang digunakan untuk poros adalah baja asyang memiliki massa jenis Ph = 7,86 gr/cm3 = 7860kgim3, dengan gaya gravitasi g= 9,8 m/detik2,

setelah dikalkulasirincian gaya berat poros denganmemperhatikan volume bahan seperti disajikan padaTabell.

Akibat adanya distribusi tekanan yang tidakmerata di sekeliling vaillte maka akan timbul gayaradial, sehingga mengakibatkan detleksi tambahanpada poros. Bila kecepatan spesifik ns= 77,84 rpmpada kondisi Q = Qn maka koefisien gayaradialdapat ditentukan Kr = 0,03. Dengan kondisiblower yang bekerja pada tekanan p = 2000N/m2dandengan diameter luar impeler D2= 0,35 m,lebar sudu pada sisi keluar b2 = 0,11 m maka besargaya radial dapat dihitung dengan,Tr = K,pD2b2= 2,31 N.Sedangkan pada kecepetan spesifik sarna padakondisi Q = 0,5Qn diperoleh nilai Kr = 0,15dandidapat,Tr = KrP D2b2= 11,55 N.

:-1....~" ~-'''--.'-

.J::""'~~~.;w-~

\_--

2.1.6. Perancangan Volute

Sekalah Tinggi Teknalagi NlIklir-BATAN 356 Yadi lZlnus dkk

a,=



Gambar 4. Dimensi ukuran volute (dalam mm)

2.1.7. Perhitungan rangka

Rangka dihitung berdasarkan pada beban yangdiderita.Karena beban mencakup seluruh komponenblowerterdiri dari impeler, poros impeler, volule danmotor penggerak ± 55 kg yang setara dengan 55 x9,81 = 539,55 N. Bahan yang digunakan besi siku L45 x 45 x 3 mm dengan elastic section modulus Ssebesar 1,58 x 103 mm3, (}" ijin untuk bahan steelstruktural adalah 400 x 106 N/m2.Karena angkakeamanan diambil 3-4, maka dianggap a ijin = 100 x106 N/m2 = 100 N/mm2

(w/4)x(l/2)

Sdengan beban w = 539,55 newton, 1= 700 mm, danS = 1,58 x 103 mm3, diperoleh nilai a 1= 29,88N/mm2.

Hal ini berarti nilai a,yang didapat masih dibawah aijin, yaitu 100 N/mm2•

3.ALAT DAN BAHAN

3.1. Alat-alat yang diperlukan

Dalam rancang bangun ini peralatan yang digunakanterdiri atasmesin-perkakas dan peralatanpenunjangdi antaranya adalah, mesin bubut, mesingerinda, mesin pemotong plat, mesin roll plat,gergaji, mesin bor, las listrik, las asitelin, tang,obeng, palu dan lain-lain.

3.2. Bahan

Bahan yang akan digunakan antara lain: baja as Fe360 diameter 42,5 mm, plat besi tebal 4 mm, platbesi tebal 2 mm, besi siku 45 x 45 x 3 mm, murbaut 12 mm, elektroda las, bearing 6302 Z dll.

4. PEMBUATAN

Pembllatan blower dibagi menjadi 4 bagian yaitupembuatan impeler, pembuatan poros, pembuatan

volule dan pembuatan rangka. Sebagian besarkomponen blower dibuat dengan pengerjaanlangsung dan sebagian dibeli dipasaran sepertibearing/bantalan peluru, mur baut.

4.1. Pembuatan ImpelerDiameter luar impeler berarti = diameter piringanimpellerD2 = 350 mm dengan tebal Ir= 4 mm,diameter ujung sudu sisi masuk DJ = 200 mm,diameter lubang poros D.•,,= 25 mm, diameter leherporos (hub) pada bagian depan D" = 35 mm,diameter hub pad a bagian belakang D,,' = 37,5 mm,jumlah sudu z sebanyak 20, lebar sudu pada sisimasuk bJdan pada sisi keluar b2 adalah sama yaitu110 mm dengan tebal sudu I,= 2 mm dan sudut sudupada sisi masuk fJJ= 61°, sisi keluar sudu fJ2= 55°.Gambar 5 memperlihatkan susunan sudu-sudu padapiringan impeler.

Gambar 5. Susunan sudu-sudu padapiringan impeller

4.2. Pembuatan piringan impeler

Pembuatan impeller diawali dengan pembuatanpiringanimpellerdariplat besi tebal 4 mm. Awalnyapada platdibuat gambar lingkaran-lingkarandiameter piringan dan lain-lain serta sketsatempatdudukansudu-sudu pada piringan. Hasilnya sepertiGambar 5.Pembentukan plat menjadi lingkarandiameter 355 mmdilakukan dengan menggunakanlas asitelin, kemudian dibllbllt lIntllkfinishingmenjadi diameter 350 mm. Pembubutan jugadilakukan untuk membuat lubang pada titik pusatroda putar dengan diameter 37,5 mmuntuk tempatdudukan leher poros.Hasilnya bentuk dan ukuransesuai dengan Gambar 6.

Yadi Yunus dkk 357 Sekolah 7inggi Teknologi Nuklir-BATAN


YOGYAKARTA, ]6 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

perakitan komponen-komponen impeler (rod a putar,leher poros dan sudu-sudu) dilakukan dengan laslistrik.

4.6. Pembuatan Volute

Gambar 6.Piringan impeler

Pada perhitungan perancangan volute telah didapatukuran-ukuran antara lain:

]. jari-jari leher voluter,= 150 mm2. diameter voluteDJ = 595 mm3. lebar volutebJ = 200 mm4. jarak impeler dengan lidah volute= 192,5 mm.Volute ini terbuat dari serat fiber yang prosespembuatannya menggunakan cetakan.

4.7. Pembuatan Poros

Gambar 7. Dimensi ukuran leher poros (dalam mm)

4.3. Pembuatan leher poros(hub)

Pada posisi diameter leher poros 36,75 mm dibormelintang tembus 2 sisi untuk membuat lubang ulirsebagai tempat pena penguci poros.

Leher poros dibuat dari bahan baja as pejal, yangdilakukan dengan pemotongan bahan danpembubutanluar dan dalam yang hasilnya menjadibentuk dan ukuran seperti Gambar 7. Perlu diketahuibahwa dari perhitungan diameter leher poros bagianbelakang dengan ukuran 37,5 mm. Namun dalampembuatan direalisasikan 40 mm. Hal inidimaksudkan untuk memperkuat dudukan leherporos pada piringan putar.

4.8. Pemilihan Rantalan

4.9. Pembuatan Rangka

Pembuatan poros diawali dengan pemotongan bajaas pejal diameter 42,5 mm, panjang 150 mm.Selanjutnya dilakukan pengerjaan dengan mesinbubut untuk membentuk poros dengan diameter 25mm panjang 65 mm, diameter 30 mm sepanjang 40mm dan diameter 27 mm panjang 30 mm, sepertiGambar ].

Pembubutan pad a diameter 25 mm sepanjang 65mm dilakukan secara presisi, agar poros yang dibuatdapat secara tepat masuk kedalam leher porosimpeler yang dibuat sebelumnya.

Mengingat gaya radial yang bekerja pada poroslebih besar jika dibandingkan dengan gaya aksial,maka bantalan yang dipilih untuk blower ini adalahbantalan gelinding radial jenis banta Ian peluru duabaris.Selain itujenis bantalan ini mudah didapatkandipasaran.Bantalan yang digunakan adalah banta Ianmerk Nachi dengan nomor seri 30BG05S2DSproduksi dari Jepang.

1~

J

~~~

•.....•

4.4. Pembuatan sudu-sudu

Sesuai perhitungan sudu-sudu impeler dibuat daripelat besi tebal 2 mm. Sedangkan lebar sudu padakedua sisi adalah sarna yaitu 110 mm, dan jumlahsudu 20 buah. Proses pembuatannya adalahpemotongan dengan gunting mesin menjadi plat-platpersegi panjang ukuran 110 mm x 120 mm.Selanjutnya potongan pelat dibentuk sesuai denganpola yang telah digambar pada lingkaran roda putardengan mesin roll.

Kerangka merupakan tempat dudukan komponenblower yaitu volute, impeler, poros, bantalan porosdan penggerak. Kerangka dibuat dari bahan besisiku 45 x 45 x 3 mm.Ukuran panjangjadi 700 mm,lebar 600 mm dan tinggi untuk dudukan penggerak140 mm.Hasil bentuk rangka seperti Gambar 8.Adapun proses pembuatannya adalah denganpemotongan dan pengelasan listrik.

4.5. Perakitan komponen impeller

Mengingat komponen-komponen impellerketebalannya cukup, pemgerjaan lebih mudah danpraktis serta hasilnya juga lebih kuat, maka

358Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN Yadi Yunus dkk

SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VIIYOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011ISSN 1978-0176

No.

I.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

Tabel 2.Data kecepatan/debit udaraPutaran Kecepatanudara Debit udara(rpm) (m/detik) (m3/detik)1470 20,80 1,451456 17,77 1,241446 15,23 1,061438 13,20 0,921422 12,44 0,871380 11,68 0,811300 11,11 0,771250 10,97 0,761200 10,15 0,711040 9,39 0,66

Gambar 8. Sketsa rangka

4.10. Perakitan Blower

Perakitan blower dilakukan dengan sambungan murbaut M-12, agar nantinya mudah dilakukanperawatan dan perbaikan bila perlu.Komponenkomponen ini dipasang secara simetris, tegak lurus,alignment poros juga harus sesejajar mungkin agarblower dapat beroperasi dengan lancar dan balansserta efisien.

5. PENGUJIAN

5.1. Pengujian secara manual

Pengujian secara manual adalah pengujian yangdilakukan setelah perakitan komponen-komponenmekanik selesai, kemudian secara manualdigerakkan dengan tangan dan hasilnya diamati,apakah bagian mekanik yang telah dirakit dapatberfungsidengan baik. Perihal yang diamati dandiperhatikan di antaranya adalah, apakah alignmentporos sudah benar, putaran balans atau tidak, terjadigesekan atau tidak.

5.2. Uji coba sebenarnya

Blower sentrifugal hasilrancang bangun diujicobadenganputaran bervariasi antara 1000 rpm,hingga ± 1500 rpm.Pada tiap putaran tertentudiamatidan didata, kecepatan udara, tekanan, tingkatkebisingan, serta debit aliran yang dicapai.Tujuannya untuk mengetahui unjuk kerja blowerhasil rancang bangun.

5.2.1. Pengujian Kemampuan Sirkulasi Udara

Pengujian dilakukan dengan penggerak motor listrik3 fase yang putarannya diatur dengan memberikanvariasi tegangan.Data-data yang diperoleh adalah :Diameter sisi tekanlkeluaran 0,3 m, berarti luasansisi tekan adalah 0,070 m2. Data lengkap dari

pengujian ini ditampi\kan pada Tabe\ 2.

Debit udara pada sisi tekan dan sisi hisap hampirsama berarti rugi-rugi kebocoran pad a rumah keongkecil dan blower cukup efisien.Blower yang semula dirancang pada putaran 2890rpm mampu sirkulasi udaranya 80 m3/menit ::=1,33m3/detik, pada head total 150 m. Dari data pengujiantemyata pad a putaran 1456 rpm debit udara telahmencapai 1,24 m3/detik::= 74,4 m3/menit. Setelahdianalisa ternyata karena saat pengujian blower,debit diukur pad a kondisi head He:::. O.Gambar 9menunjukkan hubungan debit/mampusirkulasi blower yang bergantung pada putaran.

1.6

1,4

~ 1,2..,M 1Ei 0,8

-g 0,6

~ 0,4

0,2

200 400 600 BOO 1000 1200 1400 1600

puta ra n (rpm)

Gambar 9. Grafik perbandingan putaran dengandebit udara yang dihembus

5.2.2.Pengujian Tingkat Kebisingan Blower

Pengujian ini untuk mengetahui tingkat kebisinganblower saat beroperasi.Pengujian pertama dilakukandengan menempelkan alat ukur/desibel meterpadacassing blower ( jarak 0 m). Data yangdiperoleh adalah seperti disajikan pada Tabel3.

Tabel 3. Tingkat kebisingan blower pada jarak 0 mNo. Putaran blowerTingkat kebisingan

(rpm)

blower(dB)I.

1470 112,52.

1456 111,73.

1446 111,34.

1438 110,55.

1422 110,26.

1380 109,6

Yadi Yllnlls dkk 359 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

7. 1300 107,48. 1250 105,89. 1200 104,310. 1040 101,4

Dari data di atas bila ditampilkan dalam bentukgrafik ada]ah seperti Gambar 10.

114

112

1D 110:!!.

:i 108'".~ 106:D..;,t 104

102

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

putaran (rpm)

Gambar 10. Grafik tingkat kebisingan fungsi putaranpada jarak 0 m dari mesin blower

Pengujian kedua dilakukan dengan alat ukur padajarak I m dari blower. Data pengujian yangdiperoleh sepertti ditampilkan pada Tabe] 4.

Tabe] 4. Tingkat kebisingan bower pada jarak I mNo. Putaran blower Tingkat kebisingan

(rpm) blower(dB)I. 1470 99,82. 1456 99,23. 1446 99,04. 1438 98,65. 1422 98,56. 1380 98,37. 1300 98,08. 1250 97,89. 1200 97,610. 1040 96,3

Data yang didapat di atas bila ditampilkan grafiknyaadalah seperti Gambar I I.

100

99,5

99iD:!!. 98,5;go 98'iij:;; 97,5..""

97

96,5

96o 200 400 BOO BOO 1000 1200 1400 1600

puta.an (rpm)

Gambar I I.Grafik tingkat kebisingan fungsi putaranpada jarak 1 m


YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 201 1ISSN 1978-0176

menurunnya putaran dan semakin jauhnya jarak titikpengukuran. Pada kondisi blower tidakberperasidesibe] meter menunjukkan 64 dB, danketika mesin beroperasi alat ukur pad a jarak 0 mmenunjuk antara 1]2,5

Dari data menunjukkankebisinganmenurun seiring

bahwa

dengantingkat

semakin

Sekolah Tinggi Teknologi NlIklir-BATAN 360 Yadi Yunus dkk



101,4 dB. Tingkat kebisingan ini untuk sebuahblower sebagai sirkulator udara termasuk tinngi.Hal ini di antaranya disebabkan pada saat pengujiandan pengambilan data pengoperasian blowerdilakukan didalam ruangan yang tertutup sehinggabunyi pantulan juga juga terukur,blower belumdisambung dengan ducting pad a sisi hisap maupuntekan serta dudukan blower bel urn diberi peredam.

6. KESIMPULAN

Kesimpulan dari aktivitas rancang bangun blowersentrifugaladalah :a. Blower yang semula dirancang pada putaran

2890 rpm mampu hisapnya mencapai 80 m3 permenit dengan head 150 m, temyata pad a putaran1456 rpm mampu hisapnya sudah mencapai 74,4m3/menit, tetapi posisi head < 1 m (::::;0 m).

b. Belum terkoneksinya sisi tekan dan sisi hisapblower kemasing-masing ducting pasangannyadan juga dudukan bodi utama blower belumdipasang peredam, menjadikan tingkatkebisingan blower saat dioperasikan cukuptinggi, pada range putaran 1040-1470 rpmseacara gratis terlihat linier seiring denganmeningkatnya putaran yaitu dan 96,3-99,8 db.

c. Mengingat pada putaran 1470 rpm « 2890 rpmtingkat getaran/kebisingan dan juga dayasirkulasi sudah cukup tinggi maka percobaandengan putaran 2890 rpm tidak dilakukan.

d. Blower sentrifugal hasil rancang bangunmemiliki ukuran :

diameter luar impeler350 mmdiameter sisi hisap200 mmdiameter poros impeler 25 mmjumlah sudu 20tebal sudu 2 mmlebar sudu 110 mmsudut sudu sisi masuk dan keluar 610 dan 550

diameter volute 565 mmlebar vulote 200 mmdiameter leher volute 300 mm

e. Bentuk fisik impeller dan blower hasil rancangbangun seperti ditampilkan Gambar 12 dan 13pada Lampiran 5.

7. UCAPAN TERIMAKASIH

Atas kesempatan yang telah diberikan untukpenggunaan fasilitas dan dukungan,sehinggapenelitian ini dapat dilakukan, maka diucapkanban yak terimakasih kepada pengelolaLaboratorium listrik dan mekanik di STTN

BATAN Yogyakarta.

8. DAFTAR PUSTAKA

1. ASRIL, ABBAS, B., " Konstruksi, Perhitungan,

pemakaian Bagian-bagian Pesawat Sederhana ",H. Starn, Jakarta (1952).2. CHURCH, A., .. Pompa dan Blower

Sentrifugal", Penerbit Erlangga, Jakarta (1986).3. Dietzel, F., "Turbin, Pompa dan Kompresor",

Penerbit Erlangga, Jakarta (1992).4. FERDINAND.B,JOHNSONJr.RUSSEL, "Mecha

nics of material .., Mc.Graw-Hill Ltd,Singapore( 1987).

5. RUKIMIN," Desain sistem Lemari AsamLaboratorium Kimia Dasar di STTN-BATAN ",Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BadanTenagaNuklir Nasional, Yogyakarta (2005).

6. STOLK,J., KROS c., terjemah oleh H.HERDARSIN," Elemen Konstruksi dari BagianMesin", Erlangga, Jakarta (1984).

7. SULARSO, TAHARA. H, "Pompa danKompresor .., Pradnya Paramita, Jakarta (1991).

Yadi Yunus dkk 361 Sekolah Tinggi Teknologi Nuk/ir-BATAN


YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 201 1ISSN 1978-0176

Lampiran I.

Tabel 5. Sifat-sifat pendekatan dari beberapa gas

Sifat-sifat tluida

I,..

--.j

KerapatslJ p pada

Tetapan Gas RPangkat

Kekentalan kinematik v

Gas20~C. 1.013 bar

pada 20° C, 1.013 barkgfm3Jikg KIsentropik km2fdtk

• Udara

1.204287.11.401.486 x 1O-~Amoniak

0.718481.51.321.533Karbon dioksida

1.841187.81.300.845Metana

0667518.51.321.793Nitrogen

1.I 65296.81AO1.589Oksigen

1.329260.11.401.589

BeJerang dioksida2.720127.1126Q.520 x 10- \

Tabel 6. Beberapa sifat udara pada tekanan atmosfir

Suhu KerapatanKekentalan kine-Kekcntalan dina·

°c (oF)

p kgfm~matik m2/dtkmik Jl Pa dtk

-17.8 (O)

1.3821.171 x 10-~1.57 x JO-~

- 6.7 (20)

1.3261.163 168+ 4.4 (40)

1.2741.356 1.7315.6(60)

1.2221.468 1.7920.0 (68)

I 1.2021.486,- 180

---. 26.7 (SO)". 1.1761.570 •t.M

31.B (100)1.1'351.672 1.90

48.9 (120)1.1091.756 x IO-~1.95 x 1{}-~

Tabel 7.. Sifat-sifat mekanik air pada tekanan atmosfir

SuhuKerapat.Kekentalan

Tarik:mTckananModulus

°c (OF)

an kgfm3DinamikPermukaanUapElastik

Pa dtkN/mPaNfm2

o (32)

10001.796 x 10-;0.07565521.9X x 10"

4.4 (40)

JOOO1.550 0.07508272.()4

10.0(50)10001.311 0.0741I 1702.10

15.6(60)

10001.130 o.cms179{}2.16

21.1 (70) .

10000.977 0.072524802.20

26.7 (SO}":

9950.862 0.07 ) X:15202.2-1

32.2 (90)

9950.761 0.07094 X:lO227

:;7,8 (IOO)

9950.680 0.0699(, 6202::'8

48.9 mO)

9900.560 )( 10'.1O.06RO117002.29 ;< 10"

Sekolah Tinggi Teknologi NlIklir-BATAN 362 Yadi Ylinus dkk

~~:::::

§r;;

~;>;-

vJ'"vJ

~;>;-cis"":::-

::j~~-.~~cc~-.:<:::::

i:t:::;.

~~:<:

TEGANGAN-DESAIN dalam N/mm2 menurut C. Bach.

Fe 360Fa' 490Fe 590Fe 690GST 38GG 15

Keadaan tegangandari

sampaidarisar:npaldarisampaldarisampaidarisampaidarisampai

I901501201801502101802406012027JJ

rarikan ij t

II6010080120100

I

140 12016040801822III 305040 ,t;60507060802040911

--- "'"150 12mSO 1501 210

,C'))

I90 1802409015072100

tekanan~/II60100

~.~1::~r~:::

1.00~40120160601005466

I90 150 15021018024070120,

!engkung GbII6010080

I120 1001401201605080

III30504060507060802040

..•

o.

172 120961441201601441923468

putus-gescr T

II4880649680112961282J46m

244032484056486411j 23

I

6910487120105138

pumiran 1'",

11 466958807092

III233429403546 '

"

r1>0

3-a;:;.1>0

::3

N~0-~00

~(JQ

1>0

::3

(JQ1>0

::3

CJ(J)(/)1>0

::r"01>0a.1>0

~1>0()1>0

3:31>0

()1>0

31:01>0

::r1>0

::3----\/Jo:>?

0•••••

\D00.j::o'--'

--<\/J\/J~OCJtTJZO~~--<...,z~>-tTJ>00;;>;:;;>;:;;:0

b>-ZZ-"'0-.):;:?r>-"':'""O~-00"'-ZZZ>oCr<;;>;:tTJr~;;:;1:0<tTJ_;;:o-No

Appendix C. ProP<trtJCt'I of Rollod-StlHt1 Sh~P<t'

Angles

Equal Legs



Lampiran 3. Tabel 9. Profil Besi Siku dan Elastic Section Modulus (Ferdinand, F.B., 1988)r

nxz~ x. Jy

Ir Z

i i .• ..AxI.X-X.and Axil y.y 'Arl.

I " .. , .. ' ·z.;z'sa•• ndThldmon. mm =~g/m Area,m~~",~ ~ .•',~ ~: .~ .. x.::; .. ;:;~:..." ....• .....--.. ...,-

29.4 '37405.4124.2

3080LHi 18.8

24003.6215.2

19'102.96

23.1

29402.65HU

24;'.()2.24I 19001.80I H.9: 9.14

11601.14

J7.0

21701.6013.3

17001.298.20

10400.826. j 17800.892

I H.O11.0

14009.7256.78

8640.46!>I 9:42

12000.4597.66

976'0.3835.84

7440.300j7.85

10000.2684.90

6240.177I 2.52

3210.095

5.15

656

•. \ 0.118:!.!Xi

!101O.OIJ·j

2.05

2610.052

110 4S.SH.b:!9.:i

90.346.043 ..\29.4

74.746.142.:>29.6

58.6-46.94!.229.8

0' .57;1 .124.4 \

61.5:• 38.0

51.1' . M.436.0 21..5

40.238.8

34.9 I 24.7

32.639.134.2 2-1.8

38.3

30.030.8 19.531.9

30.·\2!lH I 19.:'

25.2

30.1525.i I 19.713.7.

3:.32i.2 i 19.9

25.6

27.227.217.620.2

27.626.2'17.612.7

28.124..717.9

17.3

22,423.S)406

15.822.822.'114.6

8.5823.321.0I 14.S

10.2

19.51,1.9112•78.56

19.819.212.7 I6.44

20.J18.512.8 II7.11

16.1lio410.; I4.54

)6.916.010.8 I2.:.9

17.314.911.0 '.... -, ....

..'.' .....3.82 '. 13,4 .. B.2 .8.76, ',' 2.00 15.71:1..18.7~1.58 .

14.11:!,4• 8.9~

,,013

l!;,(J" ISO x :20

161310

Ll~5 x 125 x 1613

10

8

, L! w x 100 x 1613

10

5

L.SAJ x 90 x 13

10

6

:...;;, x 7S xl3106

L6S x 65 x 1086

w;, x 55 x 106•v

L-IS x 15 x 8

G

,3

159.,

139.3 .

44.0

35.729.3

22.8

76005030

5600

4540

3750

2900

H~ 2~19~ 136

I\.(j~~8~6~

61.6 );.-162.6 54.a

39.339.i


SEMINAR NASIONALSDM TEKNOLOGI NUKLIR VIIYOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 201 IISSN 1978-0176

Lampiran 4.Tabel 10. Bantalan Peluru Radial (Asril dan Abbas, 1952)

SERIKAT PERUSAHAAN

DAN PEROAGANGAN

K 0 MIS I B E S A RUN T U K NOR MA LI S A S I

LEMB. KER. INSINJUR'

DINEGERI BF.lANDAH.'''~4'' 10.1 1'\••", ".1.1,h·•••••" ,j: •••••••• 1;<'01",

•• ~u,~u"••h, •.•.h"" 'hri bo,.H .•I.~.\Jj!#PC~lhu ••,.h "!.III>.".I.

:> •. '.fh~."I."d,.tH ~u··ul."."1 - .~lb~."(.•h'hHI \Wllj.nd••"jutl

•• I.hl \fhnlu"

4JHI' p.rt'I\io~IH1~' Irl'qih·.~.I""."•••••f JUt 4.J ••u t-.·, ,-}

••tNCI. ••••~i •••,.'AAN~ HnW_ ••••t. C. 0 .t.", t H'C,,,.C iihJMi ,.,..t».~~•.",n'll). 'C1h~,: (S) .~~ " .•nt ra), ••.•,ul~,., £ u·l .•j~.hn it'* 4¥I.IoM ,..."',' .• -.w ..•.•• t • .., (n) f~ "''''Cj,'\U .•~UII\ •.•• ,if, (U).

'(NjtMPANC-"N·\J¥V,,"A.N: U"'hf\ •• ~'''''.''J.'''"'if\-¥H''''. h~lla_ N .•••.,.

Yadi YllnllS dkk

.BANT ALAN2.PEL'URUBANT o\,LAN',PELURU TEKANAN·MELINT ANG

PER$AMBUNGAN I DAN 2

365

N 3611.1.0: 621.821

Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN



Lampiran 5, Gambar 12. Impeler hasil rancang bangun

Lampiran 6.Gambar 13. Blower hasil perancangan


RANCANG BANGUN BLOWER SENTRIFUGAL UNTUK …

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN BLOWER SENTRIFUGAL UNTUK …