3.2 Pemilihan Jumlah Pompa
Dalam penentuan jumlah pompa, ada beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain:
1. Pertimbangan Ekonomi Pertimbangan ekonomi menyangkut biaya investasi untuk pembangunan instansi maupun
biaya operasi dan pemeliharaannya. Agar biaya dapat ditekan maka jumlah pompa harus sesuai dengan kebutuhan.
2. Batas Kapasitas Pompa Kapasitas suatu pompa tergantung pada:
a. Berat dan ukuran pompa b. Lokasi dan cara pemasangan pompa
c. Jenis penggerak dan cara mentransmisikan daya dari penggerak ke pompa 3. Pembagian Resiko
Menggunakan hanya satu pompa untuk keseluruhan dalam instalasi mempunyai resiko yang tinggi untuk keperluan pabrik. Instalasi tidak akan berfungsi sama sekali jika pompa satu-
satunya itu rusak.
Tabel 3.1 Pemilihan Jumlah Pompa
Debit yang direncanakan m
3
jam Jumlah Pompa
Jumlah Pompa Cadangan
Jumlah Pompa Keseluruhan
Sampai 2800 2.500-10.000
lebih 9.000
1 2
3 1
1 1
2 3
4
Untuk memperkecil resiko dan sesuai dengan pertimbangan-pertimbangan di atas, untuk kapasitas pompa 10,35 m
3
jam 248,4 m
3
hari, maka direncanakan pompa sebanyak dua buah, yaitu satu buah pompa yang beroperasi dan satu buah lagi sebagai cadangan.
Universitas Sumatera Utara
3.3. Penentuan Head Pompa
Head pompa adalah kemampuan suatu pompa untuk memindahkan fluida dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi atau dari tempat yang bertekanan rendah ke tempat
yang bertekanan tinggi. Head pompa dinyatakan dalam satuan tinggi kolom air dalam meter yang harus dialirkan untuk memperoleh jumlah energi yang sama dengan yang dikandung
fluida oleh satuan berat fluida. Dari gambar 3.1 dengan menentukan titik Z
1
pada permukaan fluida pada tangki truk dan titik Z
2
pada permukaan fluida pada tangki penampungan, maka head pompa H
p
menurut [lit. 9 hal. 202] dinyatakan dengan :
1
+
1 2
2
+
1
+ =
2
+
2 2
2
+
2
+
−2
=
2
−
1
+
2 2
−
1 2
2
+
2
−
1
+
−2
=
Δ
+
Δ
2
2
+ Δ +
−2
Dimana :
Δ
=Perbedaan head tekanan
Δ
2
2
= Perbedaan head kecepatan Δ = Perbedaan head potensial pada kedua permukaan fluida
−2
= Kerugian head
Untuk menentukan besarnya head yang harus disediakan oleh pompa rancangan haruslah didasarkan pada kondisi instalasi, sifat fluida yang dipompakan dan rencana operasi
pompa.
Universitas Sumatera Utara
3.3.1. Perbedaan Head Tekanan
Perbedaan head tekanan yang dimaksud adalah perbedaan tekanan pada tangki truk dengan tekanan pada tangki penampungan. Dari survey didapat bahwa tekanan pada tangki
truk P
1
adalah sebesar 1 bar 1 x 10
5
Nm
2
dan tekanan dalam tangki penampungan P
2
= 1 x 10
5
Nm
2
- 0,25 x 10
5
Nm
2
= 0,75 x 10
5
Nm
2
Dengan demikian head akibat perbedaan tekanan ΔH
P
adalah : Δ
=
1
−
2
dimana : = berat jenis fluida = ρ.g
ρ = massa jenis lateks = 1100 kgm
3
maka : �
=
1−0,75 10
5 2
1100
3
9,81
2
Δ = 2,3 m
3.3.2. Head Statis
Head statis adalah perbedaan ketinggian permukaan lateks pada tangki truk dengan ketinggian permukaan lateks yang dipompakan pada tangki penampungan.
Pada gambar 3.1 dapat dilihat bahwa tinggi permukaan fluida Z
1
pada tangki truk adalah Z
1
= 2 m Sedangkan tinggi permukaan fluida Z
2
pada tangki penampungan adalah : Z
2
= 16 m Maka besarnya head statis Hs adalah : H
s
= Z
2
– Z
1
= 16 m
– 2 m = 14 m
Universitas Sumatera Utara
Gambar instalasi pemipaan dan gambar diagram isometris dapat dilihat pada gambar 3.1 dan 3.2
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
3.3.3 Perbedaan Head Kecepatan
Head ini timbul sebagai akibat adanya perbedaan kecepatan aliran lateks antara titik Z
1
dan titik Z
2
dalam menentukan perbedaan kecepatan aliran, terlebih dahulu diketahui besarnya kecepatan aliran dalam pipa. Umumnya kecepatan aliran di dalam pipa yang diizinkan
menurut [lit. 10 hal. 63] adalah sebesar 1 - 2 mdet untuk pipa diameter kecil dan 1,5 - 3 mdet untuk pipa berdiameter besar. Untuk memperoleh kecepatan aliran dan diameter pipa
isap yang sesuai, perhitungan awal sementara diambil batas kecepatan rata-rata 1,4 mdet. Dari persamaan kontinuitas diperoleh :
Qp = V
s
. A
s
………….lit. 3 hal. 94 dimana:
Q
p
= kapasitas pompa = 10,35 m
3
jam = 3.10
-3
m
3
det A
s
= luas penampang pompa isap m
2
V
s
= kecepatan aliran dalam pipa isap mdet Sehingga diameter pipa isap adalah:
Q
p
= Vs
4 2
d
s
=
4. .
=
4 3 10
−3
1,4.
d
s
= 0,0539 m = 2,12 in d
s
= 2 in direncanakan Menurut [lit. 5 hal.23] berdasarkan ukuran pipa standar ANSI B36.19 Shedule 40, maka
dipilih pipa nominal 2 in dengan dimensi pipa : • diameter pipa dalam d
i
= 2,067 in = 0,0525 m • diameter pipa luar d
o
= 2,375 in = 0,0603 m
Dengan menggunakan pipa tersebut di atas, maka kecepatan aliran yang sebenarnya sesuai dengan persamaan kontinuitas adalah :
V
s
= =
4.
2
Universitas Sumatera Utara
=
4 3 10
−3 3
.0,0525
2
V
s
= 1,47 mdet Bila kecepatan aliran pada sisi masuk v
1
adalah kecepatan pada saat fluida dari tangki truk memasuki ujung pipa isap dan kecepatan pada sisi keluar v
2
adalah kecepatan fluida pada ujung pipa tekan saat memasuki tangki penampungan, akibat kapasitas aliran
lateks dari tangki truk ke tangki penampungan sama dan ukuran pipa yang digunakan sama maka v
1
= v
2
= 1,47 mdet. Maka besarnya head kecepatan aliran adalah : =
Δ
2
2
=
2 2
−
1 2
2
=
1,47
2
−1,47
2
2.9,81
= 0
3.3.4 Kerugian Head sepanjang Pipa 3.3.4.1 Kerugian Head pada pipa isap
Kerugian head pada sisi isap terdiri dari kerugian head karena gesekan dan kerugian head karena kelengkapan pipa.
a. Kerugian head karena gesekan sepanjang pipa isap Besarnya kerugian head akibat gesekan pada sisi isap diperoleh menurut rumus “darcy-
Weisbach” yaitu :
H
fl
= .
.
2
2
……….lit. 9 hal. β0β Dimana :
f = faktor gesekan L = panjang pipa isap = 1,4 m
d
i
= diameter pipa dalam = 0,0525 m V
s
= kecepatan aliran fluida = 1,47 mdet g = percepatan gravitasi = 9,81 mdet
2
Universitas Sumatera Utara
Faktor gesekan f didapat dari diagram Moody dengan terlebih dahulu mengetahui bilangan Reynold Re menurut [lit. 9 hal. 208] dicari dengan rumus :
Re =
. �
Dimana : Re = bilangan reynold
� = viskositas kinematik fluida = 0,84x10
-4
m
2
det [Lit 1 hal. 46]. maka :
Re =
1,47 0,0525
0,84 10
−4 2
= 0,091875.10
4
Berdasarkan lit 9 hal 43
Re β000 → aliran laminar
dengan bilangan Reynold sebesar 0,091875.10
4
maka alirannya laminar. Bahan pipa isap yang direncanakan adalah Stainless Steel dengan standart ANSI
B36.19 Shedule 40 dengan kekasaran 0,046 mm.
Maka kekasaran relatif pipa yang digunakan εdi adalah :
�
=
0,046 52,5
= 8,76.10
-4
Dari diagram Moody untuk Re = 9,187.10
4
dan εdi = 8,76.10
-4
diperoleh faktor gesekan f = 0,022. Besarnya kerugian head gesekan sepanjang pipa isap menurut rumus Darcy
Weisbach : H
fl
= 0,022.
1,4 0,0525
.
1,47
2
2.9,81
= 0,0646 m b. Kerugian Head karena kelengkapan pipa isap
Besarnya kerugian head karena kelengkapan pipaisap dihitung dengan persamaan: H
m
=
2
2.
……………[lit. 9 hal. β1β]
Universitas Sumatera Utara
Dimana : n = jumlah kelengkapan pipa k = koefisien kerugian akibat kelengkapan pipa
Untuk mengetahui berapa besarnya kerugian head yang terjadi akibat adanya kelengkapan pipa, maka perlu diketahui terlebih dahulu jenis kelengkapan pipa yang digunakan sepanjang
jalur pipa isap. Jenis dan jumlah kelengkapan tersebut adalah :
Tabel 3.2 Koefisien kerugian kelengkapan pipa isap Jenis
Jumlah n k
n.k Mulut lonceng
Elbow 90
o
Katub pintu gate valve
1 3
1 0,05
0,36 0,15
0,05 1,08
0,15
Σnk = 1,28
Howard frase, ”proses perencanaan pemipaan,” John Willey and Sons Inc, New York 1963
Maka besarnya kerugian akibat kelengkapan pada pipa isap adalah : h
ms
= 1,28
1,47
�
2.9,81
= 0,141 m
Dengan demikian besar kerugian head sepanjang pipa isap pompa adalah sebesar : H
1-s
= h
fs
+ h
ms
= 0,0646 + 0,141 = 0,2056 m
3.3.4.2 Kerugian Head pipa Tekan
a. Kerugian head akibat gesekan pipa Dengan ukuran yang sama dengan pipa isap untuk fluida pada temperatur yang sama
35
o
C dapat diperoleh dengan persamaan : h
f-s
= .
.
2
2
Universitas Sumatera Utara
h
f-s
= 0,022.
16,9 0,0525
.
1,47
2
2.9,81
= 0,78 m b. Kerugian head akibat kelengkapan pipa
Adapun kelengkapan pada instalasi pipa tekan dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 3.3 Koefisien kerugian head pada kelengkapan pipa Jenis
Jumlah n k
n.k Elbow 90