Tinjauan Pustaka Evaluasi Sistem Pompa Booster (Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar).
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013 191
Operasi pompa paralel bertujuan untuk mendapatkan kapasitas aliran yang lebih besar karena satu pompa tidak mencukupi, atau jika sistem aliran membutuhkan debit yang dibutuhkan bervariasi yaitu dengan
menghidup-matikan satu atau lebih unit pompanya. Jika tiga unit pompa yang sama dengan kapasitas Q diparalel maka debit yang dihasilkan secara teoritis Q
p
adalah [9] : Q
p
= 3 x Q 1
Namun karena makin besar debit aliran mengakibatkan kecepatan aliran dalam perpipaannya meningkat sehingga head losses yang terjadi meningkat pula maka debit aktual Q
pa
yang dihasilkan lebih kecil. Q
p
3 x Q 2
Perencanaan pompa pada umumnya adalah over-design atau melibihi spesifikasi kebutuhan awalnya untuk mengantisipasi kebutuhan di masa akan datang, sehingga operasi pompa harus dicekik pada katup dischargenya
untuk menyesuaian kondisi operasi pompa dengan spesifikasi pompanya. Memang hal ini dapat menghemat investasi di hari yang akan datang, namun mengakibatkan permasalahan di saat ini yaitu biaya pemeliharaan
yang muncul. Karena pencekikan kontrol valve yang berlebihan akan mengakibatkan proses throttling. Operasi throttling akan mengakibatkan :
a kerugian energi akibat head losses pada kontrol valvenya b memperpendek umur pompa dan perlengkapan perpipaannya
c energi akibat throtling dirubah menjadi panas dan getaran d dapat mengakibatkan defleksi pada poros pompa, dan mempercepat kerusakan pada seal dan bantalan
poros pompa e pompa akan berisikbising
Persamaan kontinyuitas untuk aliran tak termampatkan incompressible,
2 1
. .
v v
Q
3 Persamaan ini adalah sangat bermanfaat dalam analisa aliran dalam pompa.
Performansi pompa yang utama adalah kapasitas discharge atau laju aliran Q, dan head total pompa H. Kedua parameter tersebut harus diketahui dalam pemilihan pompa, disamping karakteristik lainnya seperti
efisiensi, daya, putaran dan lain sebagainya. Kapasitas pompa dihitung berdasarkan kebutuhan air yang harus ditransmisikan untuk memenuhi kebutuhan penduduk, atau berdasarkan kapasitas sumber air yang tersedia yang
akan dipompa jika kapasitas sumber air lebih kecil dari kapasitas yang dibutuhkan. Maka kapasitas pompa dapat dihitung dengan persamaan berikut:
] ,
].[ [
] ,
[
3
ha r i ja m
P ompa Oper a si
La ma P ompa
Jumla h ha r i
m Dibutuhka n
ya ng Air
Volume Q
p
4 Head merupakan energi spesifik yang dihasilkan oleh pompa. Head pada umumnya dinyatakan dalam
tinggi kolom air dan umumnya dalam satuan meter. Persamaan energi per satuan berat fluida untuk sistem pompa Gambar 4.1 adalah:
L d
d d
p s
s s
H g
v p
z H
g v
p z
2
2
2 2
Dimana: z
s
= head statis elevasi isapsuction pompa m z
d
= head statis elevasi buangdischarge pompa m p
s
= head statis tekanan isapsuction pompa Nm
2
p
d
= head statis tekanan buangdischarge pompa Nm
2
v
s
= head dinamis kecepatan fluida pada ujung isapsuction pompa mdet v
d
= head dinamis kecepatan fluida pada ujung buangdischarge pompa mdet H
p
= head pompa m H
L
= head losses total instalasi perpipaan sistem pompa m Oleh karena itu head total pompa adalah:
L s
d s
d s
d p
H g
v v
p p
z z
H
2
2 2
5
Head kerugian head losses yang terjadi pada instalasi pompa terdiri atas head kerugian gesek di dalam pipa mayor losses dan head kerugian di dalam asesories perpipaan minor losses seperti belokan-belokan,
reducerdiffuser, katup-katup dan sebagainya. Untuk menghitung kerugian gesek di dalam pipa dapat dipakai persamaan berikut, yaitu:
H
M
= ƒ.
g V
D L
2
2
6 Dimana:
H
M
= Head kerugian gesek dalam pipa m f = Koefisien kerugian gesek
G = Percepatan gravitasi mdt
2
L = Panjang pipa m D
= Diameter dalam pipa m Sedangkan kerugian pada assesories pipa dapat dihitung dari persamaan :
H
m
= K.
g V
2
2
7 Dimana:
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X 192
H
m
= Head kerugian gesek dalam pipa m K = Koefisien kerugian assesories pipa
Daya poros pompa adalah daya yang masuk pada poros pompa yang diberikan oleh mesin penggerak mula prime-mover, yaitu :
op p
p sh
H Q
P
.
.
8 Dimana:
P
sh
= Daya poros pompa Watt = Berat jenis air m
3
op
= Efisiensi total pompa Sedangkan daya listrik yang dibutuhkan pompa adalah :
mot sh
mot
P P
9
Cos I
V P
mot
. .
. 3
10
Dimana: P
mot
= Daya motor pompa Watt
mot
= Efisiensi motor listrik pompa V
= Tegangan suplai listrik volt I
= Arus listrik Amp. Cos
= Faktor daya listrik Shock losses adalah bentuk kerugian energi yang diakibatkan oleh turbulensi atau shock pada aliran fluida,
biasanya berhubungan dengan perubahan arah aliran atau perubahan tiba-tiba pada ukuran pipa yang mengakibatkan perubahan kecepatan yang drastis. Profil kecepatan yang telah stabil terganggu dan
mengakibatkan kerugian tekanan yang mana ditandai dengan adanya arus pusar eddy current. Pemisahan aliran yang utamanya terjadi pada pengecilan ataupun pembesaran pipa juga menjadi sebab terbentuknya shock
losses. Pemisahan terjadi ketika aliran utama fluida tidak lagi mengikuti dinding dan berpisah, menyebabkan arus yang tidak biasa di daerah yang kosong
[10]
. Salah satu bentuk shock losses yang terjadi pada sambungan atau fitting yaitu shock losses pada tee T.
Adapun skema aliran fluida yang mengalir didalam tee T dan dampak dari shock losses yang terjadi adalah adalah seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Aliran fluida pada dua buah tee T Seperti telah dijelaskan sebelumnya, arus pusar yang terjadi akan menyebabkan kekacauan aliran
fluida di dalam pipa. Gambar 3 menunjukkan bahwa aliran yang mengalir dari A menuju B akan terhalang oleh arus pusar yang terjadi di tee T
1
dan di tee T
2
sehingga fluida yang mengalir menuju B jumlahnya mengalami penurunan.
Sistem pompa terdiri dari tiga komponen utama, yaitu unit pompa, perpipaan dan panel kontrol. Jai perpipaan merupakan bagian integral dari sistem pompa
[1]
, sehingga perpipaan suatu sistem perpipaan sangat mempengaruhi unjuk kerja pompa tersebut. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merencanakan sistem
perpipaan suau pompa antara lain yaitu : a. Desain bak intake
Ketidak sesuaian desain bak intake akan dapat mengakibatkan gelembung-gelembung udara dan turbulensi masuk ke dalam pipa isap pompa
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013 193
Gambar 4. Pipa inflow dan buffle pada bak intake pompa
[1]
b. Jarak antara pipa isap pompa Jarak minimal antara pipa isap adalah tiga kali diameter pipa isap pompa.
Gambar 5. Jarak minimum pipa isap pompa
[1]
c. Percabangan Tee-Y Untuk mengurangi turbulensi aliran maka hindarkan pengunaan percabangan Tee-T, akan tetapi gunakan
Tee-Y.
Gambar 6. Tee-Y d. Panjang minimum pipa isap pompa
Panjang pipa lurus minimal sebelum isap pompa dan belokan adalah sepuluh kali diameter pipa isap pompa.
Gambar 7. Pipa lurus minimum pada sisi isap pompa e. Diameter pipa isap dan tekan
Hindari kecepatan aliran yang tinggi pada pipa isap pompa. Kecepatan aliran fluida pada mulut isap dan tekan pompa adalah berkisar 4,5 meterdetik. Dengan kecepatan setinggi itu akan mengakibatkan head
losses yang berlebihan. Untuk itu kecepatan aliran air dalam pipa yang direkomendasikan adalah 0,6 mdt sampai dengan 2,5 mdt. Jika kecepatannya rendah maka diameter pipanya harus besar sehingga biayanya
besar pula, dan sebaliknya jika kecepatannya tinggi head lossesnya tinggi maka dibutuhkan pompa dengan head atau daya yang besar pula. Khusus untuk pipa isap pada pompa, karena pipanya sangat pendek maka
sebaiknya diameter pipanya cukup besar supaya kecepatannya rendah sehingga turbulensi di sisi isap pompa dapat dihindari.
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X 194
f. Penggunaan eccentric reducer
Gunakan eccentric reducer untuk menghubungkan nozel mulut isap pompa.
Gambar 8. eccentric reducer pada mulut isap pompa
[1]