BAB III DASAR TEORI
B. Dynamic Pump
3.5 Karakteristik Pompa Sentrifugal a. Kapasitas Pompa
Kapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu. Dalam pengujian ini pengukuran dari kapasitas dilakukan dengan menggunakan venturimeter. Satuan dari kapasitas (Q) adalah m3/s, liter/s, m3/h, atau ft3/s.
Q = 𝑣 𝑡 Q = V.A Keterangan:
Q = Kapasitas Pompa (m3/h) v = Kecepatan Aliran Fluida (m/h) t = Waktu (h)
V = Volume fluida (m3) b. Head Total Pompa
Head total pompa adalah head yang harus disediakan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan.
H = P + 𝑍 + 𝑉𝑑2 2𝑔
Keterangan:
H = Head Total Pompa P
25
Laporan Kerja Praktek 2015/2016
𝑍 = Head Statis Pompa (m) 𝑉𝑑2
2𝑔 = Head Kecepatan (m) - Head Statis Total
Head statis total adalah perbedaan ketinggian antara permukaan zat cair pada sisi tekanan dengan permukaan zat cair pada sisi isap. Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih tinggi dari sumbu pompa disebut suction head.
Z = Zad + Zas
Jika permukaan zat cair pada posisi isap lebih rendah dari sumbu pompa maka head statis total dapat dihitung sebagai berikut:
Z = Zad - Zas Keterangan:
Z = Head Statis Total (m)
Zad = Head Statis pada Sisi Tekan (m) Zas = Head Statis pada Sisi Isap (m) - Head Tekanan
Head tekanan adalah perbedaan head yang disebabkan perbedaan tekanan statis (head tekanan) fluida pada sisi tekan dan sisi isap. Head tekanan dituliskan dengan rumus sebagai berikut:
𝑃 𝛾 = 𝑃𝑑 𝛾 − 𝑃𝑠 𝛾 Keterangan : 𝑃 𝛾 = Head tekanan (m) 𝑃𝑑
𝛾 = Head tekanan fluida pada sisi tekan (m) 𝑃𝑠
𝛾 = Head tekanan fluida pada sisi isap (m) - Head Kecepatan
Head kecepatan adalah perbedaan antara head kecepatan zat cair pada sisi tekan dengan head kecepatan zat cair pada sisi isap. Head kecepatan dituliskan dengan rumus sebagai berikut:
ℎ𝑘 = 𝑉𝑑 2 2𝑔−
𝑉𝑠2 2𝑔
26
Laporan Kerja Praktek 2015/2016
Keterangan :
ℎ𝑘 = Head kecepatan (m) 𝑉𝑑2
2𝑔 = Head kecepatan zat cair pada sisi tekan (m) 𝑉𝑠2
2𝑔 = Head kecepatan zat cair pada sisi isap (m) c. Head Kerugian/Head Losses
Head Losses adalah kerugian energi fluida dalam pengaliran cairan pada sistem perpipaan. Head losses pada sistem perpipaan terdiri dari:
- Mayor Losses
Mayor losses adalah kerugian akibat dari bentuk pipa. hf = f x 𝐷𝐿 x 𝑉
2 2𝑔 Keterangan:
hf = Mayor Losses
f = Koefisien Kerugian Gesek L = Total Panjang Pipa (m) D = Diameter Pipa (m)
V = Kecepatan Rata-rata cairan dalam Pipa (m/s) g = Percepatan Gravitasi (m/s)
- Minor Losses
Minor losses merupakan kerugian head pompa akibat adanya katup (valve). h = k x 𝑉2 2𝑔 Keterangan h = Minor Losses k = koefisien gesekan
V = Kecepatan Rata-rata cairan dalam Pipa (m/s) g = Percepatan Gravitasi (m/s)
d. Net Positive Suction Head (NPSH)
Merupakan head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa (ekuivalen dengan tekanan absolut pada sisi isap pompa), dikurangi dengan tekanan uap jenuh zat cair di tempat tersebut. Pada pompa yang mengisap zat cair dari tempat terbuka dengan tekanan atmosfer pada permukaan zat cair maka besarnya NPSH yang tersedia adalah:
27
Laporan Kerja Praktek 2015/2016
ℎ𝑠𝑣 = 𝑃𝑎 𝛾 − 𝑃𝑣 𝛾 − ℎ𝑠 − ℎ𝑙 Keterangan: ℎ𝑠𝑣 = NPSH yang tersedia (m) 𝑃𝑎 = Tekanan atmosfer (N/m2) 𝑃𝑣 = Tekanan uap jenuh (N/m2) 𝛾 = Berat jenis cairan (N/m3) ℎ𝑠 = Head isap statis (m) ℎ𝑙 = Head losses (m)
Dengan hs bertanda positif (+) jika pompa terletak di atas permukaan zat cair yang dihisap dan negatif (-) jika pompa terletak di bawah permukaan zat cair yang dihisap.
Dari persamaan tersebut, dapat dilihat bahwa NPSH yang tersedia merupakan tekanan absolut yang masih tersisa pada sisi isap pompa setelah dikurangi tekanan uap. Besarnya tergantung pada kondisi luar pompa dimana pompa tersebut dipasang.
e. Kavitasi
Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Sehingga fluida dapat menguap ketika tekanannya cukup rendah pada temperatur fluida tersebut. Dalam hal ini temperatur fluida lebih besar dari temperatur jenuhnya.
Mekanisme dari kavitasi ini adalah berawal dari kecepatan air yang tinggi sehingga tekanannya rendah dan menyebabkan titik didihnya menurun. Karena fluida mencapai titik didihnya maka menguap dan timbul gelembung-gelembung yang pada kecepatan tinggi akan menabrak bagian sudu.
Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam pompa maupun di dalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan yang berkecepatan tinggi di dalam aliran, sangat rawan terhadap terjadinya kavitasi. Pada pompa misalnya, bagian yang mudah mengalami kavitasi adalah sisi isapnya. Kavitasi akan timbul jika tekanan isapnya terlalu rendah. Kavitasi di dalam pompa dapat mengakibatkan:
1. Suara yang berisik dan getaran dari pompa.
2. Performasi pompa akan menurun secara tiba-tiba, sehingga pompa tidak dapat bekerja dengan baik.
3. Jika pompa dijalankan dalam keadaan kavitasi secara terus menerus dalam jangka lama, maka permukaan dinding akan termakan sehingga menjadi
28
Laporan Kerja Praktek 2015/2016
berlubang-lubang. Peristiwa ini disebut erosi kavitasi, sebagai akibat dari tumbukan gelembung uap yang pecah pada dinding secara terus menerus. Karena kavitasi mengakibatkan banyak sekali kerugian pada pompa, maka kavitasi perlu dihindari. Adapun cara-cara untuk mencegah kavitasi antara lain:
4. Tekanan gas diperbesar di dalam pipa-pipa dimana fluida yang mengalir dipompakan.
5. Sebuah pompa booster dipasang pada ujung pipa isap.
6. Sebuah axial wheel atau helical wheel dipasang tepat di depan impeler pada poros yang sama. Hal ini dimaksudkan untuk membuat pusaran (whirl) terhadap aliran. Cara ini merupakan pilihan yang paling baik. Akan tetapi, apabila kecepatan putaran (n) dan debitnya (Q) sama dengan kecepatan putaran dan debit dari impeler, maka kavitasi justru akan terjadi pada runner pembantu itu sendiri. Oleh karena itu, dalam pemasangan runner pembantu diperlukan pertimbangan yang sungguh-sungguh.
Klasifikasi Pompa sentrifugal
Pompa Sentrifugal dapat diklasifikasikan, berdasarkan : 1. Kapasitas :
Kapasitas rendah = < 20 m3/jam Kapasitas menengah = 20 - 60 m3/jam Kapasitas tinggi = > 60 m3/jam 2. Tekanan Discharge :
Tekanan Rendah = < 5 Kg/cm2 Tekanan menengah = 5 -50 Kg/cm2 Tekanan tinggi = > 50 Kg/cm2 3. Jumlah / Susunan Impeler dan Tingkat :
Single stage = Terdiri dari satu impeler dan satu casing. Multi stage = Terdiri dari beberapa impeler yang tersusun
seri dalam satu casing.
Multi Impeler = Terdiri dari beberapa impeler yang tersusun paralel dalam satu casing.
29
Laporan Kerja Praktek 2015/2016
4. Posisi Poros : Poros tegak Poros mendatar 5. Jumlah Suction : Single Suction Double Suction
6. Arah aliran keluar impeler : Radial flow
Axial flow Mixed fllow