BAB III PERENCANAAN SPESIFIKASI POMPA
Dalam memilih suatu pompa untuk suatu maksud tertentu, terlebih dahulu harus diketahui kapasitas aliran serta head yang diperlukan untuk mengalirkan zat cair
yang akan di pompa. Selain dari pada itu, agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, perlu
ditaksir berapa tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk pompa yang terpasang pada instalasinya. Atas dasar tekanan isap ini maka putaran pompa dapat
ditentukan. Selanjutnya, untuk menentukan penggerak mula yang akan dipakai, harus
lebih dahulu dilakukan penyelidikan tentang jenis sumber tenaga yang dapat dipergunakan di tempat yang bersangkutan.
3.1 Skema Instalasi Pompa Yang Direncanakan
Instalasi yang direncanakan terdiri dari : −
Ground Tank Ground tank atau tangki bawah berfungsi sebagai sumber air yang akan
dialirkan oleh pompa dengan kapasitas maximum 2255 liter. −
Pompa Yaitu sebagai alat untuk memindahkan atau mentransfer air dari tangki bawah
ke tangki atas. −
Roof Tank Roof tank atau tangki atas berfungsi sebagai tangki tempat penampungan air
yang telah dipompakan dari ground tank dengan kapasitas maximum 800 liter.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1. Skema instalasi perancangan pompa
Gambar 3.2 Pompa Sentrifugal yang digunakan
3.2 Penentuan Kapasitas
Sesuai dengan percobaan yang di lakukan di Laboratorium Mekanika Fluida diperoleh waktu yang diperlukan untuk mengisi penuh air pada roof tank dengan
Universitas Sumatera Utara
volume 800 L adalah 36 detik, maka dengan menggunakan rumus perhitungan debit air Q=kapasitas dapat diketahui bahwa :
t V
Q
p
=
Dimana:
=
p
Q
kapasitas pompa V = volume reservoir atas
t = waktu sehingga kapasitas pompa adalah :
t V
Q
p
=
det 36
800L Q
p
=
jam m
s m
s L
Q
p 3
3
28 ,
80 0223
, 3
, 22
= =
=
Dari hasil perhitungan yang diatas, maka didapat jumlah kebutuhan air pada instalasi turbin adalah 80,23 m
3
jam. Dalam perencanaan ini perlu diperhitungkan kebocoran-kebocoran pipa dan kapasitas pompa sehingga diperlukan factor koreksi
1,1 sampai 1,15 kapasitas total [ Sularso, Haruo Tahara hal 15] sehingga kapasitas pompa adalah :
Q
p
= 1,15 x 80,23 m
3
jam = 92,322 m
3
jam = 92 m
3
jam = 0,0256 m
3
s
3.3 Penentuan Head Pompa
Head pompa adalah besarnya energi yang diperlukan pompa untuk memindahkan ataupun mengalirkan fluida dari keadaan awal menuju keadaan akhir.
Head total pompa yang harus disediakan pompa untuk mengalirkan jumlah fluida seperti yang direncanakan dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani
oleh pompa tersebut. Gambar sistem 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
Universitas Sumatera Utara
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 energi 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: Q
P
= kapasitas pompa =
s m
0256 ,
3
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
diameter dalam pipa isap diketahui dari data instalasi turbin pada Laboratorium Mekanika Fluida, sebesar 4 inch.
Berdasarkan ukuran pipa standart ANSI B.36.10 Schedule 40, maka pipa nominal 1 inchi dengan dimensi pipa:
• Diameter dalam d
is
= 4,0275 in = 0,1023 m •
Diameter luar d
os
= 4,5 in = 0,1143 m
Universitas Sumatera Utara
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
1023 ,
0256 ,
4
π
×
m s
=
0328 ,
1024 ,
= 3,122 m s Diperoleh kecepatan aliran fluida masih sesuai.
Maka Head kecepatan aliran adalah: H
V
=
g V
2
2
=
81 .
9 2
122 ,
3
2
×
m = 0,4968 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 diatas.
Dalam perencanaan ini, besarnya head statis adalah: Hs = 11 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:
Universitas Sumatera Utara
h
fs
= f g
V d
L
s is
s
2
2
×
Dimana: h
fs
= kerugian karena gesekan m f
= faktor gesekan diperoleh dari diagram Moody L
s
= panjang pipa hisap = 0,35 m d
is
= diameter dalam pipa = 0,1023 m V
s
= kecepatan aliran fluida = 3,122 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
1023 ,
122 ,
3
−
× ×
= 313118 ≥ 4000
Maka aliran yang terjadi adalah “ Turbulen “ Bahan pipa isap yang direncanakan adalah Glass and varicus plastic e.g, PVC
and PE pipes dimana bahan pipa yang direncanakan tersebut mempunyai kekasaran sebesar 0 m sesuai dengan table dibawah.
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
Kategori