Perhitungan Pompa Sentrifugal Satu Tingkat
PERHITUNGAN POMPA SENTRIFUGAL SATU TINGKAT UNTUK MENDISTRIBUSI AIR BERSIH PADA PT X
1
Roganda Maulae Silalahi
2
Joko Prihartono ABSTRAK
Pompa merupakan alat pemindah fluida yang banyak dipergunakan saat ini. Pemakaian pompa secara terus menerus akan menyebabkan pompa cepat rusak. Dalam pemilihan pompa diperlukan pemahaman tentang kemampuan unjuk kerja pompa serta bagian pompa tersebut, sehingga diperoleh pompa yang ideal. Pompa sentrifugal merupakan jenis pompa yang sering di jumpai dan di gunakan dalam dunia industri. Pompa ini memiliki kelebihan yaitu mampu memindahkan fluida dengan kapasitas dan tekanan yang besar. Biaya pembelian dan perawatan relatif murah di bandingkan dengan pompa jenis lain. Melihat kapasitas pompa yang ada sudah tidak mampu menyediakan kebutuhan air, maka diperlukan penambahan pompa. Hasil perhitungan adalah sebagai berikut: kapasitas pompa (D2) 0,98 m³/min, head total pompa adalah 42 m, daya penggerak pompa (Np) 13186 watt, efisiensi 50%, putaran kritis 9581 rpm, NPSH yang tersedia 4.5 m, NPSH yang di butuhkan 2.6 m, putaran motor 2015 rpm, daya 20 KW.
.
Kata kunci : pompa sentrifugal, head, roda jalan.
ABSTRACT
Fluid transfer pump is a tool that is widely used today. Use pump continuously will cause the pump quickly broken. In the selection of pumps required an understanding of the performance capabilities of the pump and pump parts, in order to obtain the ideal pump. Centrifugal pump is a pump type often encountered and in use in the industrial world. This pump has the advantage that is able to move fluids with large capacity and pressure. Purchase and maintenance costs are relatively low in comparison with other types of pumps. Looking at the existing capacity of the pump is not able to provide the needs of water, then in need of additional pumps. The result of the calculation is as follows: the pump capacity (D2) 0.98 m³ / min, the total pump head is 42 m, the driving force of the pump (Np) 13186 watts, an efficiency of 50%, the critical rotation 9581 rpm, available NPSH 4.5 m, NPSH is needed is 2.6 m, the motor 2015 rpm, power 20 KW.
Keywords: centrifugal pump, head, wheel path.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Pompa merupakan salah satu alat yang sangat dibutuhkan dalam berbagai ruang lingkup kehidupan untuk memindahkan fluida air. Dimulai dari rumah tangga, perkantoran,
industri, berbagai sarana dan prasana umum lainnya.
Salah satu cara memenuhi kebutuhan akan air tersebut adalah dengan dibangunnya instalasi-instalasi produksi dan tangki-tangki penampungan air, baik instalasi kecil maupun instalasi yang besar dengan kapasitas dan penggunaan yang berfariasi dan
Salah satu bagian yang terpenting dari sebuah instalasi dari tangki-tangki penampungan air adalah pompa. Dimana pompa ini berfungsi untuk memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat yang lain melalui sistem perpipaan.
Mengingat akan pentingnya kegunaan pompa ini maka atas dasar tersebut penulis mengambil topik perhitungan pompa sentrifugal horizontal satu tingkat untuk mendistribusi air bersih pada PT X.
B. Batasan Masalah
Pada penelitian ini hanya akan membahas pada perhitungan-perhitungan dari konstruksi utama pompa, perhitungan komponen-komponen pompa, putaran kritis, perhitungan NPSH, serta perhitungan naiknya temperatur yang terjadi pada air memasuki pompa dan pada saat air keluar melalui pompa tersebut.
C. Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan penelitian ini adalah untuk menghasilkan sebuah pompa yang dapat beroperasi sesuai dengan kebutuhan, sehingga pompa ini dapat digunakan untuk memenuhi proses dilapangan dan performance yang baik serta diharapkan mengurangi biaya perawatan untuk para kalangan industri tersebut.
LANDASAN TEORI A. Pengertian Pompa
Pompa adalah mesin yang digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat yang lebih tinggi, atau dari suatu tempat yang bertekanan rendah ke tempat yang bertekanan lebih tinggi dengan melewatkan fluida tersebut pada system perpipaan(Pudjanarsa, Hal 30).
B. Kondisi Kerja Pompa
Menurut kondisi kerja pompa, dapat dibedakan atas:
sehingga
b) Kondisi hisap dan tekan:
sehingga
c) Kondisi sistem siphon:
sehingga
C. Unjuk Kerja Pompa
Unjuk kerja pompa umumnya dinyatakan oleh berbagai parameter:
1. Kapasitas pompa: menyatakan jumlah zat cair yang dihasilkan, dinyatakan dalam gallon/menit, ft³/menit, m³/menit. Untuk pompa torak dan plunyer, hasil pengisian tidak sebesar volume langkahnya mengingat terjadinya slip, yang faktornya sebesar 3 ÷ 25%(Pudjanarsa, Hal 36).
2. Efisiensi volumetrik: merupakan perbandingan antara volume fluida yang dipindahkan dengan volume saja. Seharusnya dipindahkan untuk pompa torak adalah sepanjang volume langkah.
3. Head total (efektif): head efektif pompa yang tersedia harus dapat mengalirkan fluida sejumlah yang dibutuhkan. Head efektif dicari dari persamaan:
4. Daya air (Water Horse Power, WHP): adalah energi yang secara efektif diterima pompa per satuan waktu yang dinyatakan oleh:
Perhitungan Pompa Sentrifugal Satu Tingkat Dalam sistem satuan British
Gravitational:
5. Daya pompa: adalah daya untuk menggerakkan pompa yang besarnya sama dengan daya air ditambah kerugian daya dalam pompa, dan dinyatakan sebagai:
6. Kecepatan spesifik: Kecepatan spesifik dari pompa yang diberi harga Q, H dan kecepatan kerja n adalah kecepatan putar sebenarnya, n dari pompa pembanding (q) yang mempunyai geometri sudu-sudu sama dan gambar kecepatan aliran fluida yang sama dan dapat menghasilkan tinggi kenaikan = 1m dengan kapasitas = 1m³/det
7. Efisiensi pompa
Untuk menghitung efisiensi pompa harus diperhitungkan dengan satuan British.
Persamaannya sebagai berikut: (sularso, Hal 5)
Dengan :
n = Putaran motor penggerak (rpm) Q = Kapasitas pompa (gpm)
H = Head manometris (feet)
Sedangkan efisiensi pompa terdiri atas: - Efisiensi hidrolis (manometrik):
- Efisiensi mekanis:
- Efisiensi termal:
- Efisiensi volumetrik
Dapat dihitung berdasarkan grafik hubungan Q-n (Walter K, Centrifugal
Pums Theory)
Dengan:
= berat dari uap yang disuplaikan (lb/jam)
= entalpi total yang diberikan (btu/lb)
= entalpi zat cair pada tekanan pembuangan (btu/lb)
D. Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik ke dalam energi hidrolik melalui aktivitas sentrifugal, yaitu tekanan fluida yang sedang dipompa. Pompa sentrifugal merupakan salah satu alat industri yang simpel, tapi sangat diperlukan. Pompa ini terdiri dari satu atau lebih impeller yang dilengkapi dengan sudu-sudu pada poros yang berputar dan diselubungi kasing(Pudjanarsa, Hal 42).
1. Perhitungan Kerugian Gesek Pompa Sentrifugal
Pada kasus ini akan dilakukan pemompaan fluida air dari level yang lebih rendah 8 feet dari center line pompa (Hs1= -8 feet). Pompa ini berada pada level 5000 feet di atas permukaan laut (Ha= 28,2 feet). Temperatur fluida adalah 50°F (Hvp = 0,411). Friction losses (kerugian gesek) adalah 1 (Hf = 1 foot) dan Hi = 2.
Sehingga:
NPSHa = Ha + Hs1 – Hvp – Hf – Hi = 28.2 + (-8) – 0.411 – 1 – 2
Maka untuk menghindari kondisi NPSHa yang tidak memadai ke pompa pada saat pemompaan fluida dari tangki maka NPSHr pompa haruslah kurang dari 10 feet.
E. Kavitasi
Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Misalnya, air pada tekanan 1 atmosfir akan mendidih dan menjadi uap jenuh pada temperatur 100˚C. Tetapi jika tekanan direndahkan maka air akan mendidih pada temperatur yang lebih rendah. Jika tekanannya cukup rendah maka pada temperature kamarpun air dapat mendidih.
Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir didalam pompa maupun didalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan/atau yang berkecepatan tinggi didalam aliran, sangat rawan terhadap terjadinya kavitasi. Pada pompa misalnya, bagian yang mudah mengalami kavitasi adalah pada sisi isapnya. Kavitasi akan timbul bila tekanan isap terlalu rendah.
akan timbul suara berisik dan getaran. Selain itu performansi pompa akan menurun secara tiba-tiba, sehingga pompa tidak dapat bekerja dengan baik. Jika pompa dijalankan dalam keadaan kavitasi secara terus menerus dalam jangka lama, maka permukaan dinding saluran disekitar aliran yang berkavitasi akan mengalami kerusakan. Permukaan dinding akan termakan sehingga menjadi berlubang-lubang atau bopeng. Peristiwa ini disebut erosi kavitasi, sebagai akibat dari tumbukan gelembung-gelembung uap yang pecah pada dinding secara terus-menerus.
Karena kavitasi sangat merugikan, yaitu mengakibatkan turunnya performansi, timbulnya suara dan getaran, serta rusaknya pompa, maka gejala ini harus dicegah dengan segala cara.
DATA PERHITUNGAN
Tabel. Data perhitungan
PERHITUNGAN
Tabel. Hasil perhitungan komponen pompa
KOMPONEN NILAI SATUAN
Putaran spesifik pompa (ns) 23 Rpm Efisiensi pompa (ηp) 50 % Daya pompa/poros (P) 16,82 kW Daya motor (Pw) 20 kW Diameter poros (dp) 25 Mm NPSH yang diperlukan 3,72 M Defleksi puntiran (θ) 0,01 ° (derajat) Putaran poros (Nc) 13146,54 Rpm Kenaikan temperature
(Δt) 0,106 °C
NO DATA KETERANGAN
1 Jenis Fluida Air Tawar
2 Kapasitas 0.98 m³/min = 258 GPM 3 Temperatur Masukan 30˚C = 86˚F (Asumsi) 4 Massa Jenis Fluida 1000 kg/m³ 5 Head Total 42 m = 138 Feet 6 Kondisi Kerja Kontinyu 7 Penggerak Motor Listrik 8 Putaran 2915 rpm 9 Impeller Jenis-radial
10 Jumlah Tingkat 1 Tingkat (1 Stage) 11 Poros Penggerak Horizontal
Perhitungan Pompa Sentrifugal Satu Tingkat Tabel. Hasil perhitungan dimensi impeller
KOMPONEN SIM
BOL NILAI
Diameter Poros Diameter Naaf
Diameter Mata Impeller Diameter Luar Impeller
25 50 100 230 Jari-jari mata impeller
Jari-jari luar impeller
50 115 Jarak sudu sisi masuk
impeller
Jarak sudu sisi keluar impeller
52,33 120,37 Lebar haluan sisi masuk
impeller
Lebar haluan sisi luar impeller
18,75 10 Sudut sudu masuk impeller
Sudut sudu keluar impeller
Β1
Β2
15° 22° Sudut absolut aliran 7° Tebal naaf S 12,5 Jumlah sudu impeller Z 6
KESIMPULAN
1. Pompa yang dihitung ulang yaitu make up water transfer memiliki kapasitas maksimum sebesar 0,95 m³/min dan head total sebesar 42 m.
2. Efisiensi dari pompa ini adalah 50% dan putaran kritis sebesar 9581 rpm, setelah dilakukan pengecekan dapat diketahui poros tersebut aman dimana tidak terjadi getaran maupun kerusakan yang bisa terjadi pada poros pada saat motor bergerak.
3. Karena NPSH yang tersedia sebesar 4,5 m dan telah diperhitungkan NPSH yang dibutuhkan sebesar 2,60 m maka dipastikan tidak akan terjadi kavitasi. 4. Motor penggerak awal dari pompa ini
dipilih jenis motor listrik yang memiliki putaran sebesar 2015 rpm dengan daya 20 KW, dimana daya ini sengaja
diperbesar guna mengimbangi kebutuhan tenaga yang lebih besar pada saat pompa akan mulai start.
DAFTAR PUSTAKA
Bandriyana B, Teknik Analisis Karakteristik
Pompa, Jakarta, 1983.
Bianchi, Ir. LWP, P. Bustraan, Pompa, Cetakan Keempat, Pradnya Pramita, Jakarta, 1978
Church, Austin H, Pompa dan Boiler
Sentrifugal, Erlangga, Jakarta, 1990
Edward, Hicks, Teknologi Pemakaian Pompa, Jakarta, 1990.
Karrasik I., J., Krutzch,W., Cincin, Warren F., Messina J., H., Pump Handbook, 2nd edition, Mc Graw Hill Company, USA, 1978
L. Victor Streeter, Benjamin E. Wylie, Prijono Arko, Mek. Fluida, edisi delapan, jilid I.
M. Khetagurov, “Marine Auxiliary Machinery
and Systems”, University Press of the
Pacific, USA, 2004
Mustafa, Bustani, Ir. M.Sc, Pompa Sentrifugal, Jakarta, 1998.
NN, Torishima Pump Hand Book, Toppan Printing Co, Ltd. Osaka, 1990.
NN, Dura Pump, Centrifugal Pump Hand Book.
NN, Clydeunion Pump, Centrifugal Pump Hand Book.
NN, Peerles Pump, Centrifugal Pump Hand Book.
Sularso, Ir. MSME, Harou Tahara, Prof. DR.
Pompa dan Kompresor, Cetakan
Ketujuh, Pradnya Pramita, Jakarta, 2000.
Sularso, Suga Kyokatsu, Dasar Perencanaan
dan Pemilihan Elemen Mesin, Prandya
