Agus Studio 2005 | Reference Alternative Blog

1. Kapasitas

Kapasitas (Q) biasanya dinyatakan dalam gallon per menit (gpm). Karena cairan tidak dapat dimampatkan, ada hubungan langsung antara kapasitas di pompa dan kecepatan aliran. Hubungan tersebut terlihat sebagai berikut:

Dimana
A = area pipa atau conduit feet persegi.
V = kecepatan aliran dalam feet per detik.
Q = Kapasitas dalam gallon per menit
NOTE: On vertical pumps the correction should be made to the eye of the suction or lowest impeller.

Atau secara umum dituliskan :

2. Head

· Total Suction Head

Total suction head merupakan hasil pembacaan hgs dari gauge yang berada pada bagian suction pompa, ditambah dengan velocity head pada gauge tersebut : hs = hgs + atm +hvs (3)

Sebelum instalasi, total suction head dapat diestimasi sebagai berikut :

hs = hss - hfs (4)

dimana hss = static suction head dan hfs= suction friction head

· Static Suction Head

Static suction head, hss, merupakan jarak vertikal yang diukur dari permukaan sumber cairan hingga garis pusat pompa, ditambah dengan tekanan absolut pada permukaan pompa.

· Total Discharge Head

Total discharge head, hd, merupakan hasil pembacaan hgd dari gauge yang berada pada bagian discharge pompa, ditambah dengan velocity head pada gauge tersebut :
hd = hgd + atm +hvd (5)

Sebelum instalasi, total suction head dapat diestimasi sebagai berikut :
hds = hsd - hfd (6)

dimana hsd = static discharge head dan hfd = discharge friction head.

· Static Discharge Head

Static discharge head, hsd, merupakan jarak vertikal yang diukur dari permukaan penerima cairan hingga garis pusat pompa, ditambah dengan tekanan absolut pada permukaan cairan.

· Total Static Head

Total static head, hts , merupakan selisih antara discharge dan suction static heads.

· Total Dynamic Head

Total dynamic head, H , merupakan selisih antara total discharge head dan total suction heads.

· Velocity

Karena cairan umumnya bersifat incompressible, hubungan antara laju alir dengan kecepatan linear pada suatu titik dan suatu waktu dinyatakan sebagai berikut :

Q = A . v (7)

Dimana, v = kecepatan linear rata-rata, Q = debit alir fluida, dan A = luas penampang aliran.

· Velocity Head

Velocity head merupakan jarak vertikal yang harus dilewati massa fluida untuk mendapatkan kecepatan linier sebesar v.

hv = v2 / 2g (8)

· Viscosity

Dalam fluida yang mengalir, adanya friksi atau tahanan internal terhadap pergerakan fluida harus diperhitungkan. Tahanan tersebut dikenal dengan viskositas, yang pada cairan umumnya akan berkurang seiring dengan bertambahnya temperatur. Semakin besar viskositas, friksi dalam aliran pipa dan jumlah daya yang diperlukan oleh pompa akan meningkat, sedangkan head, kapasitas, dan efisiensi pompa akan berkurang.

· Friction Head

Friction head merupakan jumlah tekanan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan alir dalam pipa maupun fittings. Perbedaan tinggi sambungan masuk dan sambungan keluar pada pompa biasanya dapat diabaikan, sehingga Za dan Zb dapat dikeluarkan. Jika Ha adalah tekanan total hisap, dan Hb adalah tekanan total buang, dan ›H=Hb-Ha, maka berlaku persamaan:

Daya yang diberikan kepada penggerak pompa dari sumbu luar ditandai dengan lambang Pb. Nilainya dihitung dari Wp dengan:

Daya yang diberikan pada fluida dihitung dari laju alir massa dan tinggi-tekan yang dibangkitkan pompa. Daya ini ditandap dengan lambang Pf dan didefinisikan sebagai:

Sehingga dapt didefinisikan faktor efisiensi:

Kerja yang dihasilkan oleh pompa

Dalam menentukan performa pompa, salah satu variabel yang perlu dihitung adalah output daya, yang merupakan fungsi dari total dynamic head dan massa cairan yang dipompa pada rentang waktu tertentu. Daya tersebut dinyatakan dalam kilowatt (kW) untuk satuan SI, dan horsepower (hp) untuk satuan US.

Dalam satuan SI,

kW = HQÁ / 3.670 × 105 (13)

dimana kW adalah daya keluaran pompa (kW); H = total dynamic head; m (kolom cairan); Q = kapasitas, m3/ h; dan Á = densitas cairan, kg/m3.
Dalam satuan US, KW = HQs / 3.960 × 105 (14)

dimana kW adalah daya keluaran pompa (kW); H = total dynamic head; ft (kolom cairan); Q = kapasitas, gal/mnt ; dan s = specific gravity, kg/m3.

Friksi atau kebocoran menyebabkan adanya daya yang hilang di dalam pompa, akibatnya
input daya ke dalam pompa lebih besar dari daya keluarannya. Efisiensi kerja pompa dinyatakan sebagai berikut :

Efisiensi pompa = (daya output) / (daya input) (15)

Salah satu fenomena yang harus dihindari dalam pengoperasian pompa adalah kavitasi. Jika fluida berada dalam fasa cair, dari segi energi tidak menjadi soal apakah tekanan pompa berada jauh di atas maupun di bawah tekanan atmosfer. Namun, jika tekanan isap hanya sedikit lebih tinggi dari tekanan uap, sebagian zat cair mungkin berubah menjadi uap (flash) di dalam pompa. Fenomena ini terjadi apabila terdapat fraksi uap yang masuk ke dalam pompa, membentuk gelembung yang terbawa ke daerah bertekanan lebih tinggi, lalu tiba-tiba pecah. Kavitasi menyebabkan pelepasan logam, getaran, kebisingan, melemahnya aliran, dan berkurangnya efisiensi. Untuk menghindari fenomena ini, maka Required Net Positive Suction Head (NPSH)R harus dipenuhi. (NPSH)R sama dengan total head cairan pada garis pusat pompa dikurangi tekanan uap p. Nilai NPSH yang diperlukan adalah 5 sampai 10 feet untuk pompa sentrifugal kecil, tetapi meningkat dengan kapasitas pompa, kecepatan impeller, dan tekanan buang.

Untuk pompa yang sangat besar nilai NPSH sebaiknya 50 ft. Nilai NPSH dapat dihitung dengan persamaan:

dimana pv adalah tekanan uap dan hfs adalah gesekan dalam pompa hisap.

Tiap pompa yang diproduksi telah dilengkapi dengan kurva hubungan (NPSH)R dengan kapasitas. Dalam instalasi pompa, Available Net Positive Suction Head (NPSH)A harus lebih besar atau sama dengan (NPSH)R untuk kapasitas yang diinginkan. Nilai (NPSH)A dapat dihitung sebagai berikut :

(NPSH)A = hss - hfs - p (17)

Jika (NPSH)A akan ditentukan pada pompa yang sudah diinstalasi, maka persamaan yang dipakai adalah sebagai berikut :

(NPSH)A = atm + hgs + hvs - p (18)

Pada prakteknya, NPSH yang dibutuhkan untuk operasi lebih besar dari pada nilai teoritiknya. (NPSH)R aktual bergantung pada karakteristik cairan, total head, kecepatanpompa, kapasitas, dan desain impeler.