Tugas Pompa [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar belakang dan Rumusan masalah



Pompa axial flow sering dinamakan sebagai pompa propeller karena aliran pompa berupa aliran axial. Pompa axial flow menghasilkan volume yang sangat tinggi, tetapi tekanan (head pressure) yang rendah, yang membuatnya sangat cocok untuk pengadukan. Elemen yang berotasi adalah sebuah propeller sederhana yang menempel pada sebuah pipa, atau tangki terbuka. Bilah-bilah dari propeller menggerakkan cairan secara aksial, dengan cara yang sama seperti kipas angin di atap (ceiling fan) menggerakkan udara. Adapun latar belakang dalam pembuatan laporan ini adalah sebagai nilai tugas dalam materi kuliah pompa dan kompressor. Adapun rumusan masalah ini meliputi pencarian head pompa , kapasitas alir pompa, daya pompa, dan efisiensi pompa serta penggunaan pompa ini.



1.2



Ruang Lingkup Kajian



Ruang lingkup Pompa axial flow yaitu head pompa axial flow, kapasitas alir pompa dan jenis aliran, daya pompa, kekurangan dan kelebihan dari pompa axial flow, kegunaan serta efisiensi pompa axial flow. 1.3



Tujuan Penulisan



Tujuan penulisan pompa axial flow yaitu agar mengetahui Letak head pompa axial flow, kapasitas alir dan jenis aliran, daya pompa, kekurangan dan kelebihan dari pompa axial flow, kegunaan serta efisiensi pompa axial flow. 1.4



Cara Memperoleh Data



Data diperoleh dari internet dan buku buku pustaka kemudian kita analisis kapasitas alir dan jenis alirannya sehingga kita memperoleh Letak head pompa axial flow, kapasitas alir dan jenis aliran, daya pompa, kekurangan dan kelebihan dari pompa axial flow, kegunaan serta efisiensi pompa axial flow. 1



http://alumni-atip.blogspot.com/2009/05/tentang-pompa.html



BAB II DESKRIPSI MASALAH 2.1 HEAD POMPA Pada uraian tentang persamaan Bernoulli yang dimodifikasi untuk aplikasi pada instalasi pompa, terlihat bahwa persamaan Bernoulli dalam bentuk energi “head” terdiri dari empat bagian “head” yaitu head elevasi, head kecepatan, head tekanan, dan head kerugian (gesekan aliran). Persamaan Bernoulli dalam bentuk energi head :



a. Head statis total Head statis adalah penjumlahan dari head elevasi dengan head tekanan. Head statis terdiri dari head statis sisi masuk (head statis hisap) dan sisi ke luar (head statis hisap). Persamaanya adalah sebagai berikut :



2



3



b. Head Kerugian (Loss) Head kerugian yaitu head untuk mengatasi kerugian kerugian yang terdiri dari kerugian gesek aliran di dalam perpipaan, dan head kerugian di dalam belokan-belokan (elbow), percabangan, dan perkatupan (valve) Hloss = Hgesekan + Hsambungan c. Head kerugian gesek di dalam pipa [Hgesekan ] Aliran fluida cair yang mengalir di dalam pipa adalah fluida viskos sehingga faktor gesekan fluida dengan dinding pipa tidak dapat diabaikan, untuk menghitung kerugian gesek dapat menggunakan perumusan sebagai berikut : 4



dengan : v = kecapatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s) C,p,q = Koefesien – koefesien λ = Koefesien kerugian gesek g = Percepatan gravitasi (m/s2) L = Panjang pipa (m) D = Diameter dalam pipa (m) Perhitungan kerugian gesek di dalam pipa dipengarui oleh pola aliran, untuk aliran laminar dan turbulen akan menghasilkan nilai koefesian yang berbeda, hal ini karena karakteristik dari aliran tersebut. Adapun perumusan yang dipakai adalah sebagai berikut :



5



d. Kerugian head dalam jalur pipa [Hsambungan] Kerugian head jenis ini terjadi karena aliran fluida mengalami gangguan aliran sehingga mengurangi energi alirnya, secara umum rumus kerugian head ini adalah : Hf = f.v2/2g



dengan f = koefesien gesekan



B. Pada perkatupan sepanjang jalur pipa Pemasangan katup pada instalasi pompa adalah untuk pengontrolan kapasitas, tetapi dengan pemasangan katup tersebut akan mengakibatkan kerugian energi aliran karena aliran dicekik. Perumusan untuk menghitung kerugian head karena pemasangan katup adalah sebagai berikut :



e. Head total Head total pompa yang dibutuhkan untuk mengalirkan air dengan kapasitas yang telah ditentukan dapat ditentukan dari kondisi insatalsi 6



pompa yang akan dilayani. Pada gambar diatas head total pompa dapat dirumuskan sebagai berikut :



2.2 KAPASITAS ALIR POMPA



dengan pengertian: Φ = diameter pipa (m) Q = debit aliran (m3/detik) V = kecepatan aliran (m/detik)



7



2.3 DAYA POMPA Besarnya energi atau daya yang dibutuhkan untuk memutar poros pompa dipengaruhi oleh kapasitas pompa, tinggi tekan total pompa, berat jenis fluidayang dipompakan, serta efisiensi total pompa tersebut. Daya yang dibutuhkanuntuk memutar poros pompa ( Psh) dirumuskan dengan persamaan (StephenLazarkiewich, Impeler Pump,



di mana : Psh= daya yang dibutuhkan pompa ( HP ) Q = kapasitas pompa ( m3/det ) H = tinggi tekan total pompa ( m ) γ= berat jenis fluida yang dipompa ( kg/m3) η= efisiensi total pompa



http://yefrichan.wordpress.com/2010/07/01/cara-menentukan-head-total-pompa/ http://www.scribd.com/doc/54824613/10/Daya-Pompa /



8



BAB III PEMBAHASAN 3.1



EFISIENSI POMPA



Efisiensi Pompa adalah perbandingan antara tenaga output dengan tenaga input.



............................................................ (1) Water Horse Power (WHP) adalah tenaga kuda teoritis yang diperlukan untuk memompa air dengan debit dan tinggi head tertentu. Head dan debit yang dinyatakan dalam daya kuda (horse power).



....... (2) 1 HP = 75 liter/detik.meter= 0,075 m3/detik meter = 0,74 KW CATATAN:    







Berdasarkan sistim Inggris (UK): 1 HP (Horse Power) = 550 ft-lbsf/sec = 550 x 0,305 x 0,454 m-kgf/sec = 76,2 m-kgf/sec = 76,2 liter air. m/det = 0,746 kW. Air pada suhu 20o C, 1 liter = 1 kgf. Berdasarkan sistim metrik 1 PS (Pferdestarke, Tenaga Kuda Jerman) = 75 mkgf/ sec = 75 liter air. m/det = 0,74 kW. Satuan Tekanan: 1 kN/m2 = 1 k Pa = 0,145 psi; 1 bar = 1 kg/cm2 = 100 kPa = 10 m kolom air = 14,5 psi Power (Daya/Tenaga) = r g Q H = g Q H = N/m3 x m3/det x J/N = J/det = Watt; Contoh: Q = 1 m3/det, H = 1 m (kolom air); Pada suhu 20o C, g air = 9,789 kN/m3, maka Daya = 9,789 x 1 x 1 = 9,789 kW = 13,2 HP 1 atm = 101,3 kPa =101,3 kN/m2 = (101,3 : 9,789) m kolom air = 10,35 m kolom air



Shaft Horse Power (SHP) adalah tenaga yang diperlukan pada poros pompa.



9



............................................................ (3) Brake Horse Power adalah aktual tenaga yang diperlukan oleh mesin untuk memompa:  Apabila digunakan sambungan langsung maka BHP = SHP  Apabila menggunakan sabuk (belt) atau penghubung lainnya maka:



......................................................... (4)



............................. (5)



........................... (6) KURVA KARAKTERISTIK POMPA ALIRAN AXIAL



Permasalahan 1 : Suatu pompa (Axial Flow) diperlukan untuk debit 93.600 liter/jam dengan total head 21 meter. Hitung besarnya WHP. Jika pompa mempunyai efisiensi 72%, berapa HP tenaga penggerak diperlukan. Jika motor listrik dengan drive langsung dengan efisiensi 80% digunakan sebagai tenaga penggerak. Hitung biaya energi listrik dalam sebulan 30 hari. Pompa dioperasikan 12 jam/hari untuk 30 hari. Biaya listrik adalah Rp.100/KWH. Penyelesaian 1 : 10



Karena pompa disambung secara langsung, maka SHP = BHP



Total Konsumsi Energi per bulan = 9,23 x 12 x 30 = 3322,8 KWH Biaya per bulan = 3322,8 x 100 = Rp.332.280,Permasalahan 2 : Suatu pompa sentrifugal yang digerakkan langsung dengan motor listrik dipasang dalam sumur gali. Debit pompa 18 liter/detik. Efisiensi pompa 67%. Pusat pompa berada 60 cm vertikal di atas muka air statik dan 6,2 meter di atas muka air selama pemompaan berlangsung. Panjang pipa isap 7,5 m dengan diameter 8 cm. Klep kaki dan saringan dipasang pada pipa isap. Pipa isap disambung pada inlet pipa dengansiku (long sweep bend) diameter sama. Air dipompa sampai ke puncak pipa yang disambungkan dengan sistem distribusi pipa dalam tanah. Jarak vertikal dari pusat pompa ke puncak pipa hantar adalah 16 m. Panjang total pipa hantar 24 m berdiameter 7 cm. Sambungan pipa pada pipa hantar adalah 3 buah siku (sweep bend), 1 kran (gate valve) dan 1 reflux valve (disebut juga check valve atau nonreturn valve), semuanya dengan diameter pipa sama. Semua pipa terbuat dari pipa besi baru. Berdasarkan data tersebut di atas, HITUNG: (a) Total head; (b) WHP; (c) BHP motor penggerak Penyelesaian 1 :



11



 







    



     3.2



Total Head = Total head tinggi isap + Total head tinggi tekan. Tinggi Isap Statik = 6,2 m. Head loss pada pipa isap (Q = 18 lt/det, diameter 8 cm, panjang 7,5 m, C = 130) = 0,171 x 7,5 m = 1,28 m (Gunakan rumus). Head loss pada siku, diameter 8 cm : Gambar 4.3: panjang ekuivalen = 1,5 m; Head loss = 0,171 x 1,5 m = 0,256 m . Head loss pada saringan = 0,95 x (3,6)2/(2x9,81) = 0,63 m. Head loss pada klep kaki = 0,80 x (3,6)2/(2x9,81) = 0,53 m. Velocity Head pada pipa isap = v1 2/2g = 3,62/(2x9,8) = 0,66 m. Total Head pada pipa Isap = 6,2 + 1,28 + 0,26 + 0,63 + 0,53 + 0,66 = 9,56 m. Tinggi Tekan Statik = 16 m. Head loss pada pipa hantar (diameter 7 cm; panjang 24 m): 0,33 x 24 = 7,92 m. Head loss pada 3 buah siku (diameter 7 cm): 3 x (1,4 x 0,33) = 1,39 m. Head loss pada gate valve, diameter 7 cm = 0,55 x 0,33 = 0,18 m. Head loss pada Reflux Gate = 0,8 x (4,742/2x9,81) = 0,92 m (menggunakan persamaan untuk klep kaki). Velocity Head pada outlet = (4,742/2x9,81) = 1,14 m. Total Head pada pipa hantar = 16 + 7,92 + 1,39 + 0,18 + 0,92 + 1,14 m = 27.55 m Total Head = 9,56 + 27,55 m = 37,11 m WHP = (18 x 37,11)/75 = 8,9 HP BHP motor penggerak = 8,9/0,67 = 13,3 HP PENGGUNAAN



Pompa tipe aliran axial terdiri dari suatu propeller yang ditempatkan di dalam tabung pipa yang ditempatkan di bawah muka air. Pompa jenis ini mempunyai karakteristik kecepatan spesifik yang besar yakni debit besar tetapi head kecil, sehingga biasanya digunakan untuk irigasi padi sawah atau untuk keperluan drainase.



12



Gambar 3.2 Hubungan antara kecepatan spesifik, bentuk impeller dantipe pompa



From Book : Sularso; H. Tahara, 1983. Pompa & Kompresor



BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN



4.1 KESIMPULAN Pompa axial flow sering dinamakan sebagai pompa propeller karena aliran pompa berupa aliran axial. Pompa axial flow menghasilkan volume yang sangat tinggi, tetapi tekanan (head pressure) yang rendah, yang membuatnya sangat cocok untuk pengadukan. Elemen yang berotasi adalah sebuah propeller sederhana yang menempel pada sebuah pipa, atau tangki terbuka. Total Head adalah jumlah dari Head statis total + Head Kerugian (Loss) + Head kerugian gesek di dalam pipa + Kerugian head dalam jalur pipa. Kapasitas alir pompa dapat dirumuskan : 13



Daya Pompa adalah Besarnya energi atau daya yang dibutuhkan untuk memutar poros pompa dipengaruhi oleh kapasitas pompa, tinggi tekan total pompa, berat jenis fluidayang dipompakan, serta efisiensi total pompa tersebut. Daya yang dibutuhkanuntuk memutar poros pompa ( Psh) dirumuskan dengan persamaan (StephenLazarkiewich, Impeler Pump).



Efisiensi Pompa adalah perbandingan antara tenaga output dengan tenaga input.



4.2 SARAN Karena Pompa tipe aliran axial terdiri dari suatu propeller yang ditempatkan di dalam tabung pipa yang ditempatkan di bawah muka air. Maka Pompa jenis ini mempunyai karakteristik kecepatan spesifik yang besar yakni debit besar tetapi head kecil, sehingga biasanya digunakan untuk irigasi padi sawah atau untuk keperluan drainase.



14