Ilham Budi Santoso Moderator KBK Rotating Santoso_ilham@yahoo.com Ilhambudi.santoso@se1.bp.com
Definisi Pompa : peralatan yang digunakan untuk memindahkan cairan dengan cara menaikkan tingkat energi cairan. Cara menaikkan tingkat energi : Menaikkan tekanan dengan mengoperasikan sejumlah tetap volume cairan di dalam suatu ruang terbatas pompa positive displacement. Menaikkan tekanan dengan menggunakan sudu putar untuk menaikkan kecepatan fluida pompa dinamik.
Klasifikasi Pompa Positive Displacement
Klasifikasi Pompa Dinamik
Karakteristik Umum
Perbandingan Karakteristik
Kesamaan dalam Pompa Berlaku bagi dynamic dan positive displacement pump.
Applikasi dan Karakteristik Umum
Aplikasi umum Pompa Displacement
Pompa Reciprocating Double acting piston pump Diaphragm pump
Pompa Reciprocating Metering pump diaphragm type.
Pompa Reciprocating Pompa Diaphragm penggerak eksentrik cam Daya penggerak dari Motor Bakar
Pompa Reciprocating Pompa Diaphragma Ganda - Pneumatic
Karakteristik Aliran - Reciprocating Single Acting
Pompa Rotari Aksi pompa rotari disebabkan oleh gerakan relatif antara komponen rotari dengan komponen stationernya. Gerakan berputar komponen rotari dalam memberikan aksi pada cairan membedakan jenis pompa ini dengan pompa torak (reciprocating). Cocok untuk menangani kebutuhan dengan laju aliran rendah dengan tekanan atau head rendah hingga menengah.
Pompa Rotari Single Rotor Vane Sliding Vane Flexible member flexible liner Progressive cavity
Pompa Rotari Multiple Rotor Gear Pump Internal Gear Lobe Pump 3 lobes Screw Pump
Karakteristik Pompa Rotari Kapasitas aliran berbanding lurus dengan kecepatan putar Kapasitas aliran hampir konstan untuk harga head bervariasi.
Karakteristik Pompa Rotari Daya pompa sebanding dengan differential pressure (total head pompa). Differential pressure merupakan selisih tekanan di sisi inlet dan di sisi outlet pompa.
Summary karakteristik Constanst speed constant flow Variable head Not Self Priming Non-rotary Pulsating Flow TidakterpengaruholehSG. Pengaruh viskositas cairan: Reciprocating: Viscosity naik leakage naik efisiensi turun Rotary: Viscosity naik leakage turun efisiensi naik
Summary Performance Parameter
Pompa Dinamik
Aplikasi Umum Pompa Dinamik
Kelebihan dan Kekurangan
Komponen Utama
Komponen Utama
Tipe Rumah Pompa Pompa dengan rumah volute. Impeler membuang aliran fluida ke satu kanal spiral yang dihasilkan oleh rumah volute. Kanal spiral mengubah kecepatan fluida menjadi tekanan statis. Pompa dengan rumah difuser. Sejumlah kanal spiral pada rumah difuser untuk mengingkatkan efisiensi perubahan kecepat fluida menjadi tekanan statis.
Impeler dan Jenis Sisi Hisap Double Suction Single Suction Impeler menghisap fluida secara seimbang dan sama dari sisi kanan dan sisi kiri nya. Kecepatan pada sisi hisapnya tinggi sehingga ekonomis untuk pompa volute horizontal dengan diameter hisap yang besar (di atas 200 mm) Banyak dipakai pada pompa dengan kecepatan rendah pada sisi hisapnya seperti pada pompa difuser vertikal yang impelernya terendam.
Kecepatan Spesifik (n s ) dan Tipe Impeler Merupakan indeks jenis pompa Harganya dihitung dengan persamaan Q n s = n 3 4 H di mana n adalah kecepatan putar poros (rpm), H adalah head total (m), dan Q adalah kapasitas aliran. Ketiga harga pada persamaan di atas (n, H dan Q) diambil pada kondisi dimana pompa beroperasi di titik efisiensi maksimum. Pada kasus pompa double suction maka harga Q diambil setengah dari harga Q total. Demikian pula untuk pompa bertingkat banyak (multi stage) : harga H diambil pada harga H satu tingkat saja.
Kecepatan Spesifik (n s ) dan Tipe Impeler Contoh Perhitungan n s Data Pompa : Q = 10 m 3 /min, H=95 m, n=1750 rpm Tipe Pompa : Single-Suction, Single-Stage n s 10 = 1750 4 95 1750 3.16 = 30.4 3 = 182 Tipe Pompa : Double-Suction, Single-Stage 5 1750 2.24 n s = 1750 = = 129 3 4 95 30.4 Tipe Pompa : Single-Suction, 2-Stage 10 1750 3.16 n s = 1750 = = 306 3 4 47.5 18.1
Kecepatan Spesifik (n s ) dan Tipe Impeler Konversi n s untuk satuan yang berbeda Q m 3 /min l/s m 3 /s ft 3 /min A gal/min E gal/min H m m m ft ft ft n n s rpm 1 4,083 0,129 2,438 6,68 6,1 0,245 1 0,0316 0,597 1,635 1,492 7,746 31,6 1 18,82 51,5 47,2 0,410 1,673 0,053 1 2,73 2,5 0,4195 0,611 0,01935 0,365 1 0,915 0,164 0,67 0,0212 0,4 1,092 1
n s dan Desain Impeler Impeler untuk pompa dengan Head tinggi biasanya n s nya kecil Impeler untuk pompa dengan Head rendah biasanya n s nya besar Sarana Ahli Sejati April 2004
Konstruksi Impeler Tertutup (Closed) Terbuka (Open) Non-Clog Sesuai untuk pompa sentrifugal dengan head tinggi. Banyak digunakan pada pompa jenis aliran campur dengan head menengah Cocok untuk fluida yang sering membawa bendabenda asing seperti air hujan, air limbah rumah tangga, dll. Sesuai untuk memompakan fluida yang banyak pengotornya seperti serat dan lain-lain
Kurva Karakteristik Menunjukkan performansi pompa Menampilkan plot : Total Head (Total Head, TH), Brake HorsePower (BHP) atau daya poros (Shaft Power, SP) Efficiency (Eff) terhadap rentang kapasitas pompa. Kapasitas aliran pada titik efisiensi maximum dikenal sebagai aliran desain (design flow).
Kurva Karakteristik 80 70 Putaran, rpm A 100 60 50 Head B 80 60 150 40 30 Efisiensi SP 40 100 20 20 50 10 0 Efficiency, % 0 0 Shaft Power, kw Total Head, m 0 10 30 40 50 60 Kapasitas Discharge, m 3 /min
Head konstan Putaran operasi NPSH konstan BHP konstan Diameter luar impeler Efisiensi konstan Informasi karakateristik yang biasanya disediakan oleh pembuat pompa. Karakteristik pompa bila dioperasikan pada suatu putaran konstan dengan berbagai ukuran diameter impeler dari minimum hingga maksimum.
Definisi, Perhitungan dan Pemilihan Pompa
Pengertian Head P 1, V 1 P 2, V 2 h 1 h 2 Persamaan Bernoulli P 1 ρg + V 2 1 2g + h 1 = P 2 ρg + V 2 2 2g + h 2 + h f
Pengertian Head P 1 ρg V 2 + 1 + h 2 1 = g P 2 ρg + V 2 2 2g + h 2 + h f P = tekanan lingkungan pada titik 1 dan 2 [N/m 2 atau Pa] V = kecepatan aliran fluida pada titik 1 da n 2 [m/s] h = ketinggian permukaan fluida terhadapap datum [m] h f = kerugian aliran akibat gesekan pada pipa yang dinyatakan dalam tinggi permukaan air ekivalen [m] ρ = massa jenis fluida [kg/m 3 ] g = percepatan gravitasi [m/ s 2 ]
Pengertian Head P 1 ρg + V 2 1 2g + h 1 = P 2 ρg + V 2 2 2g + h 2 + h f P/ρg = Head tekanan di lingkungan pada titik 1 dan 2 [m] V 2 /2g = Head kecepatan pada titik 1 da n 2 [m/s] h = Head statik [m] h f = Head friksi [m] ρ = massa jenis fluida [kg/m 3 ] g = percepatan gravitasi [m/ s 2 ]
Head Tekanan pada sembarang titik di cairan dapat dipandang sebagai akibat dari berat suatu kolom air dengan ketinggian tertentu. Ketinggian air tersebut dikenal sebagai head statik yang dinyatakan dalam satuan meter cairan (IS) atau feet cairan (USCS). Hubungan antara tekanan pada suatu titik di dalam cairan dengan head statik nya ditentukan oleh Specific Gravity (SG) cairan tersebut. Agar dapat dihasilkan head yang sama untuk dua cairan yang berbeda maka diperlukan tekanan yang berbeda.
Head Statik Head Buang (Discharge) Statik (A), Head Statik Total (B), Lift Hisap (Suction) Statik (C), Head HisapStatik(D) B = A + C Sarana Ahli Sejati April 2004 B = A - D
Head Statik Head statik diukur relatif terhadap level referensi pompa Sarana Ahli Sejati April 2004
Head Kecepatan (h v ) dan Head Tekanan (h p ) Head Kecepatan (velocity head, h v ) adalah head yang sebanding dengan energi cairan sebagai akibat adanya alirannya dengan kecepatan V. Atau ketinggian yang diperlukan sehingga cairan yang mengalir dari ketinggian tersebut akan memiliki kecepatan sebesar V. Untuk cairan yang mengalir dengan kecepatan v maka h v adalah : 2 v Headkecepatan= h v = 2g g = gravity (32,2 ft/sec 2 atau 9,8 m/sec 2 ) v = kecepatan aliran (ft/sec atau m/sec)
Head Kecepatan (h v ) dan Head Tekanan (h p ) Kondisi tekanan dalam tangki yang tidak sama dengan tekanan atmosfir dikenal sebagai Head Tekanan (Pressure Head). HeadTekanan (ft) Tekanan (psi) 2. 31 = h p = SpesifikGravity Tekanan vacum (di bawah tekanan) atmosfir pada tangki hisap dan tekanan positif (relatif terhadap atmosfir) pada tangki buang ditambahkan ke head sistem pompa. Tekanan positif pada tangki hisap dan tekanan vacum pada tangki buang harus dikurangkan dari head sistem pompa.
Head Friksi, h f Head Friksi (Friction Head, h f ) adalah head yang dibutuhkan untuk mengatasi tahanan aliran pada pipa dan sambungan. Besarnya h f tergantung pada: diameter dan panjang pipa kondisi dan tipe pipa, jumlah dan tipe sambungan, laju aliran (flow rate) dan sifat cairan yang dialirkan. Tersedia tabel untuk penentuan h f ini.
Head Friksi, h f Contoh : Tabel h f pada aliran cairan di pipa baja sched. 40 Friction Loss for Water Sched. 40 Steel Pipe
Head Friksi, hf
Head Friksi, h f Contoh: head friksi dari pemasangan elbow dan fittings 2 v h f = K 2g v = kecepatan aliran sedangkan (ft/sec) g =percepatan gravitasi (32.2 ft/sec 2 )
Head Dinamik Total, TDH (h) Lift Suction dinamik total (h s ) adalah lift suction statik (h) dikurangi head kecepatan (h v ) pada flange hisap pompa dan ditambah dengan total head friksi (h f ) di sepanjang suction line. h s = h h v + h f Head Suction dinamik total (h s ) adalah head suction statik ditambah head kecepatan (h v ) pada flange hisap pompa dan dikurangi dengan total head friksi (h f ) di sepanjang suction line. h s = h + h v -h f
Head Dinamik Total (h) Head buang (discharge) dinamik total (h d ) is adalah head buang statik ditambah head kecepatan (h v ) pada flange discharge pompa dan ditambah dengan total head friksi (h f ) di sepanjang discharge line. Head dinamik total (TDH) : TDH = h d + h s pada kasus lift suction TDH = h d h s pada kasus head suction
Head dan Operating Point Kurva H-Q menyatakan kemampuan pompa dalam menghasilkan head H pada kapasitas Q yang ditentukan. Agar pompa dapat beroperasi, H harus dapat mengatasi head sistem Head sistem adalah head akibat hambatan aliran pada sistem pipa (hambatan pemipaan, pipeline resistance) dan head statik Hambatan pemipaan = head friksi + head velocity Titik potong antara Kurva H-Q dengan Kurva Sistem dikenal sebagai titik kerja (operating point) pompa.
Head dan Operating Point Sistem pompa tanpa pengangkatan Head friksi = Head Sistem
Head dan Operating Point Sistem pompa pengangkatan head positif
Head dan Operating Point Sistem pompa head negatif
Daya dan Efisiensi Daya pompa (water horsepower, whp) merupakan fungsi dari head dinamik total (TDH) dan berat dari cairan yang dipompakan per satu satuan waktu. Berat cairan yang dipompakan persatuan waktu dihitung dari kapasitas pompa (Q) dan Spesifik Gravity cairan. Konstanta 3960 diperoleh dari pembagian 33.000 ft pound per menit untuk satu hp dengan berat satu galon air ( 8.33 pound). Bila dinyatakan dalam satuan metric (Watt) maka 1 hp = 735.5 Watt
Daya dan Efisiensi Brake horse power (bhp) merupakan daya aktual yang diberikan ke poros pompa. Efisiensi pompa didefinisikan sebagai :
Net Positive Suction Head (NPSH) The Hydraulic Institute mendefinisikan NPSH sebagai besar relatif head suction total di sisi hisap pada level referensi pompa terhadap tekanan uap cairan yang dipompakan dan dinyatakan dalam feet absolut. Secara sederhana dapat dinyatakan sebagai analisis kondisi energi pada sisi hisap (suction) pompa untuk menentukan titik tekanan terendah dimana cairan akan mulai menguap di dalam pompa.
NPSH dan NPSH required (NPSH R ) NPSH adalah ukuran dari head suction terendah dari pompa yang masih memungkinkan bagi cairan untuk tidak mendidih dan menguap. NPSH required adalah NPSH yang dimiliki oleh pompa yang datanya disediakan oleh produsen pembuat pompa. NPSH required dihasilkan dari serangkaian pengujian yang dilakukan oleh produsen pompa
NPSH Available (NPSH A ) NPSH A adalah NPSH dari sistem di mana pompa akan dipasang dan dioperasikan. Harganya ditentukan oleh head suction atau lift suction, head friksi, dan seterusnya. NPSH A merupakan selisih antara head cairan saat berada di sisi hisap pompa dengan tekanan uapnya yang dinyatakan dalam satuan feet absolut. NPSH A = Tekanan atmosfir (dikonversikan ke head) + head suction statik(h s ) + head pressure tekanan uap cairan head friksi Pada prakteknya, persamaan di atas disesuaikan dengan kondisi sistem di mana pompa akan dipasang dan dioperasikan.
NPSH Available (NPSH A ) NPSH A h f P terbuka P h s h s h f NPSH A = Head tekanan atmosfir (P) h s h f head tekanan uap cairan NPSH A = Head tekanan atmosfir (P) + h s h f head tekanan uap cairan
NPSH Available (NPSH A ) NPSH A h f h s h s h f NPSH A = h p h s h f head tekananuap cairan NPSH A = h p + h s h f head tekanan uap cairan
NPSH A Sifat air pada beberapa temperatur dan ketinggian permukaan Fahrenheit Centigrade Vapor pressure lb/in2 A Vapor pressure (Bar) A 40 4,4 0,1217 0,00839 100 37,8 0,9492 0,06546 180 82,2 7,510 0,5179 212 100 14,696 1,0135 300 148,9 67,01 4,62
NPSH A Kondisi yang mempengaruhi NPSH A : Temperatur zat cair : Temperatur NPSH A Sifat cairan tekanan uap : Tekanan uap NPSH A Tekanan permukaan (h p ) pada tangki hisap h p NPSH A
NPSH dan Pemilihan Pompa Agar pompa dapat dioperasikan maka : NPSH Available sistem > NPSH Required pompa Hydraulic Institute Standard (ANSI/HI 9.6.1) menyarankan NPSH Available 1,2 hingga 2,5 kali NPSH Required. NPSH A di hitung dari sistem tersedia NPSH R diperoleh dari produsen pompa
NPSH dan Pemilihan Pompa Contoh : NPSH pada putaran tertinggi pompa
NPSH dan Kavitasi y Kejadian atau fenomena yang terjadi pada pompa bila NPSH Available sistem tidak mencukupi atau lebih kecil dari NPSH required dari pompa sehingga terjadi gelembung-gelembung uap akibat penguapan cairan yang dipompakan. Kerusakan impeler akibat cavitasi
NPSH dan Kavitasi Untuk menghindari kavitasi : NPSH A instalasi diperbesar : 1. Mengurangi Head Suction Lift, bila memungkinkan pompa dipasang submersible 2. Memperpendek saluran pipa hisap 3. Memperbesar diameter pipa hisap 4. Memperkecil kapasitas atau menurunkan kecepetan putar Dipilih pompa yang NPSH R nya lebih kecil
Pengaruh Viskositas
Summary karakteristik Constanst speed Variable flow Fixed head (differential pressure) at flow condition TerpengaruholehSG.
Ilham B Santoso Santoso_ilham@yahoo.com Ilhambudi.santoso@se1.bp.com