142
H. Kurva Head Kapasitas Pompa dan Sistem
Sebelum pelaksanaan instalasi pompa untuk keperluan tertentu, ada beberapa hal yang penting untuk diperhatikan, seperti pompa harus
dapat mengatasi head yang besarnya bergantung dari kapasitas atau laju aliran. Pompa melayani kebutuhan head yang tinggi dengan kapasitas
yang rendah, atau pompa harus melayani kebutuhan kapasitas yang besar dengan head yang rendah.
Hubungan antara head dan kapasitas pompa dan sistem disajikan dalam grafik kurva head kapasitas seperti terlihat pada gambar 6.25. Dari
grafik ini akan terbaca kemampuan dari pompa untuk memenuhi head pada kapasitas aliran tertentu. Pada operasinya, disamping harus
memenuhi head pompa, pompa juga harus memenuhi head dari sistem instalasi.
Head sistem adalah head yang diperlukan untuk megalirkan zat cair melalui sistem pipa, head ini sama dengan head untuk megatasi kerugian
gesek ditambah head statis sistem. Head statis adalah head potensial dari beda ketinggihan permukaan dan beda tekanan statis pada kedua
permukaan zat cair ditadah hisap dan ditadah ke luar. Dari grafik pada Gambar 6.25 dapat dilihat terdapat titik perpotongan antara head pompa
dengan sistem. Titik perpotong tersebut merupakan titik kerja pompa dan sistem. Pada titik ini menunjukkan bahwa head yang dibutuhkan sistem
sama dengan head yang dapat diberikan pompa pada kapasitas yang sama.
Kurva head laju aliran dari sistem berubah sebagai contoh karena head statis atau tahanan sistem pipa berubah. Apabila hal demikian
terjadi maka titik kerja pompa sistem juga berubah. Dapat dilihat pada Gambar 6.26 adalah contoh perubahan dari titik kerja. Head statis
berubah dari Hst1 menjadi H
st2
, kurva sisitem berubah dari S
1
ke S
2
dan titik kerja berubah dari K
1
menjadi K
2
. Kapasitasnya pun berubah dari Q
1
menjadi Q
2.
Pada Gambar 6.27 menunjukkan perubahan dari titik kerja K
1
mejadi K
2
, hal ini terjadi karena adanya perubahan kurva sistem S
1
menjdi S
2
. Dari perubahan itu mengakibatkan kapasitas berubah dari Q
1
menjadi Q
2.
Kenaikan tahanan pompa dapat terjadi karena katup pengaturan diperkecil pembukaannya.
Dari dua contoh di atas menunjukkan bahwa selama operasi pompa apabila terjadi perubahan head statis dan head kerugian gesek, akan
menggeser kurva sistem dari pompa. Sehingga titik kerja dari pompa juga akan berubah dan selanjutnya kapasitasnya pun berubah.
Di unduh dari : Bukupaket.com
143
Gambar 6.25 Grafik kurva head kapasitas
Gambar 6.26 Kurva head pompa dengan variasi head statis
head statis head H m
kapasitas Q m
3
head tekanan gesekan P pompa
S sistem
S
2
head H m
kapasitas Q m
3
P pompa S sistem
S
1
Q
2
H
st1
H
st2
Q
1
K
2
K
1
Di unduh dari : Bukupaket.com
144
Gambar 6.27 Kurva head pompa dengan kenaikan tahanan
I. Operasi Pompa pada Kapasitas tidak Normal
Operasi instalasi pompa dengan melayani head tertentu akan berjalan normal dan mencapai harga efisiensi maksimum pada kapasitas
aliran mencapai harga normal atau pada kapasitas penuh, seperti terlihat pada Gambar 6.28
Gambar 6.28 Grafik head kapasitas dengan variasi operasi pompa
S
1
head H
m
kapasitas Q m
3
P pompa S sistem
S
2
K
1
H
st2
K
2
Q
1
Q
2
kurang normal melebihi normal
normal
kapasitas
head total,efisiensi dan daya harga normal
Di unduh dari : Bukupaket.com
145
Dari grafik di atas, pompa yang beroperasi pada kapasitas tidak penuh atau berlebih, efisiensi operasinya rendah. Kasus khusus yaitu
pada kapasitas tidak penuh, daya poros yang diperlukan bertambah besar. Sebaliknya, untuk operasi pompa pada kondisi kapasitas melebihi
normal, daya poros bertambah turun, tetapi dengan head yang juga menurun. Jadi, ada dua kasus khusus operasi pompa yang tidak efisien,
dan ini mengakibatkan kerugian. Berikut ini penjelasan lebih lanjut kasus tersebut.
I.1. Operasi dengan kapasitas tidak penuh
Pompa yang beroperasi pada kapasitas tidak penuh akan timbul banyak permasalahan, akibatnya efisiensinya menjadi turun. Untuk
pompa radial pada kapasitas rendah, gaya radial menjadi besar, pada pompa aksial daya poros semakin besar [Gambar 6..29], timbul suara
dan getaran. Pada pompa volut dengan kondisi operasi tersebut gaya radial yang ditimbulkan sangat besar dan tidak seimbang, apabila pompa
beroperasi lama akan menyebabkan poros pompa patah. Gejala lain yang selalu muncul pada pompa dengan kapasitas aliran yang terlalu
kecil atau bahkan mendekati nol, yaitu pompa akan mejadi panas, dan ini adalah kerugian operasi. Panas akan timbul pada impeler karena kurang
pendinginan dari zat cair.
Gambar 6.29 Grafik head kapasitas pompa axial
di bawah normal
melebihi normal
head total,efisiensi dan daya harga normal
kapasitas
Di unduh dari : Bukupaket.com
146
Panas yang timbul pada operasi kapasitas tidak penuh akan terbawa aliran. Apabila pompa beroperasi dalam keadaan katup tertutup
atau terbuka sangat kecil, maka kerugian akan meningkat, sedangkan panas yang dibawa ke luar sangat sedikit. Hal ini mengakibatkan
temperatur pompa akan naik dengan cepat. Kenaikan temperatur pompa dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
η η
427 1
H t
− =
Δ
dimana
t Δ
= adalah kenaikan temperatur C
η
= efisiensi pompa pada titik operasi H = head total pompa pada titik operasi
Apabila pompa dengan head tinggi dioperasikan pada kapasitas rendah, temperatur akan naik dan menyebabkan kesulitan seperti
kavitasi, pada kondisi ini penguapan zat cair sangat banyak dan menimbulkan kerusakan pada komponen pompa, khususnya impeler.
Kerusakan akan lebih parah pada operasi pompa dengan zat cair panas. Untuk mengatasinya, sebagian zat cair terpaksa harus dibocorkan ke luar
bila laju aliran sangat kecil, hal ini dilakukan untuk mencegah naiknya temperatur melebihi batas normal. Kenaikan temperatur yang diizinkan
adalah 10
C, khusus untuk pompa yang digunakan untuk pengisi ketel, kenaikan yang diizinkan harus diperhitungkan atas dasar kondisi dimana
tidak akan terjadi penguapan pada ruang pengimbang.
I.2. Operasi dengan kapasitas melebihi normal
Permasalahan akan timbul pada operasi pompa dengan kapasitas melebihi normal atau di atas titik efisiensi optimumnya. Dapat dilihat pada
Gambar 6.5 pada pompa sentrifugal, dengan kenaikan kapasitas aliran efisiensi menurun dan daya poros naik. Permasalahan lain yang timbul
adalah terjadi kavitasi, karena NPSH yang diperlukan akan naik. Untuk mengatasinya perlu disediakan NPSH pada laju aliran maksimum yang
lebih besar dari pada NPSH yang diperlukan.
Jika pompa sentrifugal dengan n
s
rendah dan dioperasikan pada kondisi kapasitas melebihi normal, daya poros yang dibutuhkan akan
naik, untuk itu, perlu dipilih motor penggerak berdaya besar, sehingga mampu mengatasi operasi pompa yang berlaku. Jika hal tersebut tidak
dilakukan, motor akan mengalami pembebanan berlebih, dan dapat mengakibatkan kerusakan.
J. Kontrol Kapasitas Aliran