Penentuan Kapasitas Penentuan Head Pompa pada Instalasi

Gambar 3.2 Stopwach 2. Meteran Meteran digunakan untuk mengukur ketinggian air sebelum dan sesudah air dipompakan dengan waktu tertentu untuk mendapatkan beda ketinggian fluida sehingga diperoleh kapasitas pompa dengan bukaan katup isap 100. Gambar 3.3 Meteran

3.2 Penentuan Kapasitas

Dalam menentukan kapasitas kita perlu memperhatikan bagaimana bentuk instalasi yang kita rencanakan. Dalam hal in yang perlu di perhatikan adalah volume roof tank yang digunakan yaitu 400 Liter dan tinggi air yang hendak dipompakan yaitu setinggi 200 cm. Dengan mempertimbangkan data-data diatas maka kapasitas yang direncanakan adalah sebesar 90 ltrmnt.

3.3 Penentuan Head Pompa pada Instalasi

Head pompa adalah besarnya energy yang diperlukan pompa untuk memindahkan ataupun mengalirkan fluida dari keadaan awal menuju keadaan akhir. Head total pompa yang harus disediakan pompa untuk mengalirkan jumlah Universitas Sumatera Utara fluida seperti yang direncanakan dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa tersebut. Gambar system pemipaan pada pipa isap dan pipa tekan dapat dilihat pada gambar 3.1 . Dengan menyatakan bahwa titik 1 pada permukaan fluida tangki bawah dan titik 2 pada permukaan fluida tangki atas, maka head pompa secara umum dinyatakan dengan persamaan: Hpompa = ∆H P + ∆H V + H S + H L Dimana: ∆H P = perbedaan head tekanan m ∆H V = perbedaan head kecepatan m H S = head statis m H L = kerugian head m

3.3.1 Perbedaan Head Tekanan ∆H

P Head tekanan merupakan energy yang dibutuhkan untuk mengatasi perbedaan tekanan pada sisi isap dengan sisi tekan. Dalam system kerja ini tekanan air memasuki pompa adalah sama dengan tekanan keluar yaitu 1 atmosfir, maka beda head tekanan pada sistem ini adalah nol.

3.3.2 Perbedaan Head Kecepatan ∆Hv

Dalam menentukan perbedaan head kecepatan aliran maka terlebih dahulu dicari besarnya kecepatan aliran dalam pipa. Diameter pipa isapnya biasanya ditentukan sedemikian sehingga kecepatan alirannya 2 ms sampai 3 ms [ Soufyan M. Noerbambang, hal 98 ]. Untuk memperoleh kecepatan aliran dan diameter pipa isap yang sesuai, perhitungan awal sementara diambil batas kecepatan rata – rata 3 ms. Dari persamaan kontinuitas diperoleh: Q P = V S A S Dimana: Universitas Sumatera Utara Q P = kapasitas pompa = 90 ltrmnt = 3 10 2 3 − × m 3 s V S = kecepatan Aliran dalam pipa isap ms A S = π4 d is 2 = luas bidang aliran m 2 d is = diameter dalam pipa m sehingga diameter pipa isap adalah: d is = s p V Q π 4 = 3 10 2 3 4 3 × × × − π m = 0,02523 m = 0,99 inchi Berdasarkan ukuran pipa standart ANSI B.36.10 Schedule 40, maka pipa nominal 1 inchi dengan dimensi pipa: − Diameter dalam d is = 1,049 in = 0,0266 m − Diameter luar d os = 1,318 in = 0,0335 m Dengan ukuran pipa standart pipa tersebut, maka kecepatan aliran yang sebenarnya sesuai dengan persamaan kontinuitas adalah: V S = S P A Q = 2 4 is P d Q π = 2 3 0266 , 10 2 3 4 π − × × m s = 2,6992 m s Diperoleh kecepatan aliran fluida masih sesuai. Universitas Sumatera Utara Maka Head kecepatan aliran adalah: H V = g V 2 2 = 81 . 9 2 6992 , 2 2 × m = 0,3713 m Perbedaan Head Kecepatan aliran adalah nol oleh karena head kecepatan pada sisi isap dan sisi tekan yaitu 0,3713 m.

3.3.3 Perbedaan Head Statis ∆Hs

Head statis adalah perbedaan ketinggian permukaan air pada reservoir atas dengan reservoir bawah seperti yang tampak pada gambar 3.1 diatas. Dalam perencanaan ini, besarnya head statis adalah: Hs = 2 m Nilai head statis ini diasumsikan bahwa tinggi air pada permukaan ground tank dengan roof tank tetap.

3.3.4 Kerugian Head

Kerugian head sepanjang pipa terbagi atas 2, yaitu kerugian akibat gesekan sepanjang pipa kerugian mayor h f dan kerugian akibat adanya kelengkapan pada instalasi pipa kerugian minor h m . Kerugian akibat gesekan tergantung pada kekasaran dalam pipa dan panjang pipa. Kerugian akibat kelengkapan adalah kerugian akibat adanya perubahan arah aliran dan kecepatan aliran. Kerugian Head sepanjang Pipa Isap h ls a Kerugian Head Akibat Gesekan Pada Pipa Isap h fs Besarnya kerugian head akibat gesekan pada pipa isap menurut Darcy- Weishbach dapat diperoleh dengan persamaan berikut: h fs = f g V d L s is s 2 2 × Universitas Sumatera Utara Dimana: h fs = kerugian karena gesekan m f = factor gesekan diperoleh dari diagram Moody L s = panjang pipa hisap = 1,08 m d is = diameter dalam pipa = 0,0266 m V s = kecepatan aliran fluida = 2,6992 ms Untuk menentukan factor gesekan f terlebih dahulu ditentukan alirannya apakah laminar atau turbulen dengan mencari harga bilangan Reynold, dimana: υ is s d V = Re Dengan: Re = Reynold number υ = viskositas kinematik, dimana harganya 1,02 x 10 -6 m 2 s untuk tekanan 1 atm pada suhu 20 C Sehingga diperoleh: R e = 6 10 02 , 1 0266 , 6992 , 2 − × × = 70390,9 ≥ 4000 Maka aliran yang terjadi adalah “ Turbulen “ Bahan pipa isap yang direncanakan adalah Galvanized Iron dimana bahan pipa yang direncanakan tersebut mempunyai kekasaran sebesar 0,00015 m sesuai dengan table dibawah. Universitas Sumatera Utara Table 3.1 Kekasaran relative ε dalam berbagai bahan pipa Pipeline Material Absolute Rougness ε Ft mm Glass and varicus plastic e.g, PVC and PE pipes hydraulically smooth hydraulically smooth Drawn tubings e.g. coper or aluminium pipes or tubings 5 x 10 -6 1.5 x 10 -6 Comersial steel or wrought iron 1.5 x 10 -4 4.6 x 10 -2 Cast iron with asphalt lining 4 x 10 -4 0.12 Galvanized iron 5 x 10 -6 0.15 Cast iron 8.5 x 10 -4 0.25 Wood stave 6 x 10 -4 ÷ 3 x 10 -3 0.18 ÷ 0.9 Concrete 1 x 10 -3 ÷ 1 x 10 -2 0.3 ÷ 3.0 Riveted steel 3 x 10 -3 ÷ 3 x 10 -2 0.9 ÷ 9.0 Pump Handbook, Igor J. Karsik, William C. Krutzsc, Waren H. Frase, Joseph Messina Maka kekasaran relative ε d is adalah: is d ε = 0266 , 00015 , = 0,005639 Universitas Sumatera Utara Selanjutnya dicari harga faktor gesekan dengan menggunakan diagram moody. x 37,5 mm Gambar 3.4 Diagram moody Posisi Re = 70390,9 didalam garis horisontal diagram moody dapat dihitung dengan menginterpolasikan nilai yang ada terhadap skala jarak sehingga diperoleh: 0,15 = x = 31,78 mm Nilai kekasaran relative didalam garis vertikal diagram moody dapat diperoleh dengan menginterpolasikan nilai yang ada terhadap skala jarak sehingga diperoleh: 0,1527 = y = 5 mm Friction factor 0,04 0,03 f 15 mm 5 mm 0,006 = - 2,2218 ed is = 0,005639 = -2,2487 0,004 = - 2,3979 5,75 mm y 10 4 70390,9 10 5 Universitas Sumatera Utara Nilai koefisien gesek didalam garis vertikal diagram moody dapat diperoleh dengan menginterpolasikan nilai yang ada terhadap skala jarak sehingga diperoleh: log = f = 0,033 Dari diagram moody untuk bilangan Reynold = 70390,9 dan e d is = 0,005639 dengan cara interpolasi maka akan diperoleh factor gesek f = 0,033, sehingga besarnya kerugian gesek sepanjang pipa isap menurut Darcy-Weishbach adalah: h fs = f g V d L s is 2 2 × = 0,033 81 , 9 2 2,6992 0,0266 08 , 1 2 × × × = 0,4975 m b Kerugian Head Akibat Perlengkapan Instalasi h ms Besarnya kerugian akibat adanya kelengkapan pipa dapat diperoleh dengan persamaan: h ms = g V nk s 2 2 ∑ Dimana: h ms = kerugian head akibat kelengkapan pipa sepanjang jalur pipa isap n = jumlah kelengkapan pipa k = koefisien kerugian akibat kelengkapan pipa Untuk mengetahui berapa besarnya kerugian head yang terjadi akibat adanya kelengkapan pipa yang digunakan sepanjang jalur pipa isap, maka perlu diketehui terlebih dahulu jenis kelengkapan pipa yang digunakan sepanjang jalur pipa isap. Adapun jenis dan jumlah kelengkapan tersebut adalah sebagai berikut: − Gate valve 1 buah − Elbow 90 o long regular 1 buah Universitas Sumatera Utara Tabel 3.2 Nilai koefisien K untuk tipe screwed Nominal Screwed Diameter,in ½ 1 2 4 Valve fully open: Globe 14 8,2 6,9 5,7 Gate 0,30 0,24 0,16 0,11 Swing check 5,1 2,9 2,1 2,0 Angle 9,0 4,7 2,0 1,0 Elbows 45 regular 0.39 0.32 0.30 0.29 90 regular

2.0 1.5

0.95 0.64

90 long radius 1.0 0.72 0.41 0.23 180 regular

2.0 1.5

0.95 0.64

Bruce R.Munson ,Fundamental Of Fluid Mechanics 5 Th Edition Sesuai data dari table diatas maka koefisien kerugian k dari gate valve dan elbows 90 o untuk jenis screwed dengan diameter nominal pipa 1 inci adalah sebagai berikut: Jenis perlengkapan Jumlah n K Nk Mulut isap 1 0.4 ÷ 0.5 0.45 Gate valve 1 0.24 0.24 Elbow 90 o regular 1 1.5 1.5 Total koefisien kerugian 2.19 Maka besarnya kerugian head akibat kelengkapan pipa pada pipa isap adalah sebesar: h ms = 81 , 9 2 6992 , 2 2,19 2 × m = 0,813 m Dengan demikian diperoleh besar kerugian head sepanjang jalur pipa isap pompa sebesar: h ls = h fs + h ms = 0,4975 m + 0,813 m= 1,3105 m Universitas Sumatera Utara Kerugian Head sepanjang Pipa Tekan h ld a Kerugian Head Akibat Gesekan Pipa Tekan h fd Pipa tekan dari pompa menuju roof tank direncanakan menggunakan ukuran pipa standart ANSI B.36.10 Shcedule 40 dengan ukuran pipa nominal 1 inci dan bahan pipa adalah Galvanized iron yang sama dengan pipa hisap. Ukuran pipa tersebut adalah: − Diameter Dalam d is = 1,049 inci = 0,0266 m − Diameter Luar d os = 1,318 inci = 0,0335 m Karena bahan dan diameter pipa tekan ini sama dengan pipa hisap, maka bilangan Reynold Re adalah 70390,9 dan factor gesekan f = 0,033 serta panjang pipa tekan adalah 4,6 m, maka besarnya kerugian head akibat gesekan pada pipa tekan adalah: h fd = f g V d L s is 2 2 × = 0,033 81 , 9 2 6992 , 2 0266 , 6 , 4 2 × × = 2,1191 m b Kerugian Head Akibat Perlengkapan Instalasi pada pipa tekan h md Dari gambar instalasi sebelumnya telah tertera bahwa perlengkapan yang diperlukan adalah elbow 90 regular sebanyak 5 buah. Oleh karena jenis elbow pipa tekan sama dengan jenis elbow pada pipa isap maka besarnya koefisien kerugian k dari instalasi pipa tekan seperti pada tabel dibawah: Jenis perlengkapan Jumlah n K nk Elbow 90 o regular 5 1.5 7.5 Pipa keluar 1 1 1 Total koefisien kerugian 8.5 Universitas Sumatera Utara Maka harga kerugian head akibat perlengkapan instalasi pipa tekan adalah: h md = g V nk s 2 2 ∑ = 81 , 9 2 6992 , 2 5 , 8 2 × × m = 3,156 m Dengan demikian kerugian head pada pipa tekan ini adalah: h ld = h fd + h md = 2,1191 m + 3,156 m = 5,2751 m Maka kerugian head gesekan total adalah: h L = h ls + h ld = 1,3105 m + 5,2751 m = 6,5856 m Dari perhitungan sebelumnya maka dapat ditentukan head total yang dibutuhkan untuk melayani instalasi pemipaan: H total = ∆H P + ∆H V + ∆H S + ∆H L = 0 + 0 + 2 m + 6,5856 m = 8,5856 m Namun untuk pemakainnya dalam jangka waktu yang lama maka perlu diperhatikan hal – hal sebagai berikut: − Kondisi permukaan pipa yang dalam waktu jangka panjang akan semakin kasar, sehingga nantinya akan memperbesar kerugian yang terjadi. − Penurunan kinerja pompa yang dipakai dalam rentang waktu yang lama. − Kondisi – kondisi lain yang dapat mempengaruhi operasional pompa. Maka dalam perencanaannya head pompa perlu ditambah 10 ÷ 25 [pump handbook, hal 248]. Dalam perencanaan ini dipilih 15 , maka besarnya head pompa yang akan dirancang: H total = 8,5856 m x 1 + 0,15 = 9,87 m Universitas Sumatera Utara

3.4 Perhitungan Motor Penggerak Pada Pompa Yang Akan Digunakan

Dokumen yang terkait

Simulasi Pengaruh NPSH Terhadap Terbentuknya Kavitasi Pada Pompa Sentrifugal Dengan Menggunakan Program Komputer Computational Fluid Dyanamic Fluent

15 132 124

Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal dan Analisa Numerik Menggunakan Perangkat Komputer CFD Fluent 6.1.22 Pada Pompa Sentrifugal Dengan Suction Gate Valve closed 50%

10 83 120

Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal dan Analisa Numerik Menggunakan Program Komputer CFD Fluent 6.1.22. Pada Pompa Sentrifugal Dengan Suction Gate Valve closed 25%

15 120 153

Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal dan Analisa Numerik Menggunakan Program Komputer CFD Fluent 6.1.22 pada Pompa Sentrifugal Dengan Suction Gate Valve closed 75%

10 94 119

Analisa Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal Pada Putaran 3000 RPM Dengan Menggunakan Software CFD Fluent 6.1.22

12 66 119

Analisa Perancangan Instalasi Pompa Sentrifugal Pada Putaran 1500 RPM Dengan Menggunakan Software CFD Fluent 6.1.22

27 137 102

Simulasi Perancangan Pompa Sentrifugal Pada Instalasi Hotel Aryaduta Medan Dengan Menggunakan Program Komputer CFD Fluent 6.1.22

5 53 195

Simulasi Perancangan Pompa Sentrifugal pada Instalasi Rumah Sakit G.L.Tobing Tj.Morawa dengan Menggunakan Program Komputer CFD FLUENT versi 6.1.22

9 67 187

ANALISIS PERUBAHAN JUMLAH SUDU IMPELLER TERHADAP KECEPATAN DAN TEKANAN FLUIDA PADA POMPA SENTRIFUGAL MENGGUNAKAN FLUENT 6.23.26 PADA POMPA SENTRIFUGAL MENGGUNAKAN FLUENT 6.23.26 PADA POMPA SENTRIFUGAL MENGGUNAKAN FLUENT 6.23

1 8 18

Optimasi Desain Impeller Pompa Sentrifugal Menggunakan Pendekatan CFD

1 1 6