C. Pompa Dan Peranannya Dalam Jaringan Pipa
3. Efisiensi Pompa
Sebelumnya telah dibahas bahwa pompa menyesuaikan diri dengan tinggi tekanan di dalam sistem jaringan pipa. Jika dibutuhkan tekanan tinggi maka poma berkurang debitnya. Sebaliknya jika tinggi tekanan yang diperlukan rendah, aliran atau debit pompa tinggi.
Walaupun pompa dapat menyesuaikan sendiri dengan kondisi jaringan, namun efisiensi pompa akan aterpengaruh oleh perubahan tinggi tekanan dalam jaringan. Misalnya pompa harus menaikkan air setinggi tekanan maksimumnya, maka debit pompa akan nol. Dengan kata lain efisiensinya juga nol. Pada saat pompa hampir tidak perlu menaikkan tinggi tenaga (dalam hal ini debit yang mengalir melalui pompa) dapat dicapai karena sediaan selisih kehilangan energi dari simpul hulu ke simpul hilir), maka seolah olah pompa tidak beBantu sama sekali. Walaupun kincir berputar, tetapi praktis tidak menambah apapun baik debit maupun tinggi tenaga. Dengan kata lain jika pompa dilepas dari sistem, debit dan tinggi tekanan dalam sistem tidak berubah. Dengan demikian efisiensi pompa juga nol.
Efisiensi pompa tinggi pada saat yang tepat, yaitu pada ketinggian tekanan tertentu. TInggi tekanan (head) ini yang sebelumnya disebut sebagai Hd (design head). Pada saat itu tentu saja pompa efisien tetapi debit yang keluar dari pompa bukan yang tertinggi.
Energi yang ditambahkan oleh pompa pada air dalam sistem dapat dirumuskan sebagai :
dengan :
P : Energi yang ditambahkan k : koefisien
γ : berat unit
hp : total head pompa
Efisiensi pompa adalah perbandingan antara energi yang ditambahkan ke air dan energi motor yang melakukan penambahan energi tersebut:
Sedangkan efisiensi total merupakan perbandingan antara energi yang diterima air dengan energi yang diberikan oleh listrik :
Persamaan 5.14 juga disebut wire to water efficiency (Mays, L.W, 1996)
x 100%.
(5.12)
(5.13)
hisap. Agar lebih jelasnya berikut adalah faktor - faktor yang harus diperhatikan pada pemilihan pompa.
a.Tekanan Sistem Yang dibutuhkan
Pompa yang dipilih harus mampu memberikan debit yang diharapkan dalam sistim jaringan. Dalam hal ini sistim jaringan menentukan kebutuhan tekanan yaitu didasarkan pada kehilangan tenaga pada pipa (baik berupa gesekan maupun kehilangan tinggi tenaga sekunder), serta kebutuhan tinggi tekanan pada setiap node dalam jaringan.
b.Tekanan Uap.
Dalam kaitannya dengan tekanan uap, agar tidak air mulai menguap, maka pada sisi hisap tekanan air diusahakan tidak terlalu rendah. Untuk itu setiap produk pompa diuji oleh pabriknya untuk mengetahui NPSH yang dibutuhkan pompa. NPSH adalah singkatan dari Net Positif Suction Head (Tinggi Tekanan Hisap Positip). Pada pompa pompa rumash tangga NPSH tidak ditunjukkan oleh produsennya, mungkin karena pemakaiannya yang biasanya tidak terlalu berat.
NPSH yang tersedia harus lebih besar dari NPSH yang dibutuhkan oleh pompa.
NPSH yang tersedia dapat dihitung berdasarkan persamaan :
Jadi NPSH yang tersedia merupakan tekanan absolute yang masih tersedia setelah dikurangi tekanan uap.
NPSH yang diperlukan sama dengan berkurangnya tekanan air tepat sebelum masuk ke dalam pompa dan setelah air sampai di impeller dengan kecepatannya yang lebih tinggi.
Jika NPSH yang tersedia lebih besar disbanding NPSH yang dipelukan, maka pada saat air mencapai impeller (pada saat tekanan terrendah), air masih mempunyai tekanan absolute di atas tekanan uap pada suhu tersebut.
Dengan demikian tak akan terjadi penguapan.
NPSH yang diperlukan merupakan fungsi dari pompa (bentuk impeller, tebal impeller, rumah pompa dan kecepatan putar impeller). Spesifikasi tentang NPSH yang diperlukan (berdasarkan pompa) diperoleh dari pabrik.
Pada temperature yang berbeda, tekanan uap zat cair akan berbeda. Dengan demikian temperature perlu mendapat perhatian untuk memperhitungkan NPSH yang tersedia. NPSH yang tersedia sesuai dengan persamaan 3.15 juga merupakan sifat zat cair, dan tekanan pada permukaan zat cair yang diisap. Dalam kaitannya dengan NPSH yang tersedia, yang umumnya tidak terlalu besar, maka sistim jaringan pipa harus direncanakan hingga didapat NPSH yang masih lebih besar dari NPSH yang diperlukan. Ada beberapa tindakan yang dapat dilakukan.
dipasang setelah pompa, sedang saringan pertama hanya digunakan untuk mengamankan pompa terhadap material yang dipompa.
b.3. Pompa dipasang sedekat dekatnya dengan air yang akan diisap sehingga meninggikan head statis.
c. Biaya dan Kebisingan
Hicks dan Edwards(1971), mengingatkan bahwa pompa yang lebih besar dari yang dibutuhkan akan menambah kebisingan. Selain itu, biaya operasional dan investasi juga lebih besar.
d.Efisiensi
Ini adalah factor yang selalu diperhatikan dalam setiap perencanaan. Walaupun efisiensi total menyangkut berbagai hal lain namun efisiensi pompa itu sendiri harus dipenuhi. Pompa pompa direncanakan dengan karakter yang berbeda pada berbagai tinggi tekanan sistemnya. Perbedaan desain rumah pompa dan impeller sangat berpengaruh pada efisiensi pompa tersebut. Produsen biasanya menyertakan kurva kerja pompa sebagai referensi bagi calon pembelinya. Penyediaan kurva kinerja pompa tersebut juga karena rumah pompa dan impelernya dijual terpisah dari motornya (tidak seperti pompa rumah tangga yang motor dan impellernya sudah dalam satu unit). Dalam hal ini pembeli dapat memilih jenis impeller dan motornya untuk mendapatkan tinggi tekanan dan debit rencana yang sesuai dengan sistim jaringan distribusi yang direncanakannya.
Salah satu contoh kurva kinerja pompa tersebut ditunjukkan pada Gambar 5.9.
Pada gambar tersebut misalnya seseorang ingin memasang pompa dengan debit 900 liter/menit pada tinggi tekanan 20 m, maka ia akan memilih jenis rumah pompa dan impelernya tipe sedang motornya dengan daya .
e.Kondisi yang akan datang
Pompa tidak mudah diubah ubah baik impeller maupun rumahnya. Kadang perencana tertarik untuk memasang pompa yang lebih besar dari kebutuhan saat ini agar pada masa yang akan datang pompa tersebut masih dapat memenuhi kebutuhan sistim, sehingga tidak perlu membeli pompa lagi. Namun demikian Hicks dan Edwards menunjukkan bahwa membeli pompa untuk masa sekarang lebih baik dibanding membeli pompa yang berlebihan besarnya untuk kondisi yang akan datang. Hal ini sangat logis karena operasi pompa relatip mahal dibanding harga pompa tersebut. Misal pompa rumah tangga seharga 200 ribu rupiah, membutuhkan daya 200 watt. Jika dioperasikan 8 jam tiap hari membutuhkan biaya operasional sekitar 800 rupiah per hari atau 292 000 rupiah dalam setahun. Padahal umur pompa dapat mencapai 10 tahun lebih.
Pompa dengan daya 4 KWatt seharga 6 juta rupiah. Jika dioperasikan 12 jam per hari akan memerlukan biaya operasi sekitar 8,76 juta rupiah setahun. Dari hitungan kasar di atas memang kerugian operasional sangat besar pengaruhnya dalam hitungan ekonomi pompa.
f.Jumlah Pompa
Jumlah pompa yang harus disediakan umumnya lebih dari yang diperlukan. Hal ini dimaksudkan untuk memberikan kemanan operasional pompa, atau memberikan cadangan saat pompa harus direparasi. Selain itu jumlah pompa yang berlebih juga meringankan beban pompa sendiri, karena waktu operasi yang dapat digilir di antara pompa tersebut. Sularso dan Tahara (2000) mengatakan bahwa biaya fasilitas untuk pompa biasanya tidak banyak berubah dengan perubahan jumlah pompa apabila debit produksi sama.
Pompa dengan poros tegak dan pompa dengan poros mendatar Katagori cara memberikan tenaga pada air:
Pompa sentrifugal, pompa rotary dan pompa Torak
Pemilihan antara Poros horizontal dan vertical tergantung pada kondisi pemakaian. Sularso dan Tahara memberikan petunjuk pemilihan pompa berdasarkan kondisi pemakaian dan diberikan pada Tabel 5.3.
Tabel 5.3. Pompa yang diperlukan sesuai dengan kondisinya Sularso dan Tahara 1999)
Kondisi Pemakaian Pompa Yang Sesuai Ruangan Terbatas Pompa tegak
Untuk sumur dalam Pompa tegak jenis sumur dalam (deep well) dengan motor di atas atau di bawah pompa (submersible)
Fluktuasi sisi air yang
dihisap besar Pompa tegak
Ruang pompa boleh
terendam (banjir) Pompa tegak dengan lantai ganda Memompa air limbah atau
Lumpur Pompa volut tegak jenis sumuran kering(dry pit) Fluida yag dipompa tidak
boleh terkontaminasi oleh minyak pelumas
Pompa dengan pelumas air
Kebisingan rendah Pompa dengan motor terendam, pompa tegak jenis tromol sumuran
Tidak diperkenankan
Sularso dan Tahara juga memberikan perbandingan antara pompa tegak dan mendatar sebagai pada table 5.4.
Tabel 5.4. Perbandingan karkateristik pompa dengan poros tegak dan pompa dengan poros mendatar (Sularso dan Tahara,1999)
Hal Yang
dibandingkan Poros mendatar Poros tegak Keterangan Memancin g NPSH Luas ruang pompa Tinggi ruang pompa Berat Diperlukan Kecil Besar Rendah Kecil Tidak diperluk an Besar Kecil Tinggi Besar Untuk menghisap
Selain itu jenis material pompa harus juga disesuaikan dengan cairan yang akan dipompa.
(terjemahan oleh Penerbit Erlangga)
Chaudhry, M.H. (1998) Handbook of Water Resources, Principles of Flow of Water, Applications, Seventh Edition, McGraw-Hill, New York
Daougherty, R.L. dan Franzini, J.B., (1977), Fluid Mechanics With
Engineering Applications, Seventh Edition, McGrawHill, Kogakusha
Dziegieleweski B, Opitz E.M. dan Maidment D., 1996, Water Demand Analysis,
Water Resources Handbook, Mcgraw-Hill, New York.
Featherstone, R.E., (1983), Computational Methods in The Analysis and Design of Closed Conduit Hydraulic System, Developments in
Hydraulic Engineering, Applied Science Publishers, London
Haestad, (1998), Watercad for Windows, On-Line Help Text, Haestad, USA Hicks, dan Edwards (1971), Teknologi Pemakaian Pompa, (diterjemahkan
oleh Zulkifli Harahap, Erlangga
Mays, L.W., (1996), Water Distribution, Water Resources Handbook, McGraw-Hill, New York
Noerbambang, S.M. dan Morimura, T., (1985) Perancangan dan
Pemeliharaan sistem Plumbing, Association for Technical
Promotion, Tokyo
Stephenson, D., (1984), Development in Water science, Pipe FLow Analysis, Elsevier, Amsterdam.
Sularso dan Tahara (2000), Pompa dan Kompressor, Pemilihan,