BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
Salah satu akibat dari terbentuknya kavitasi menyebabkan kapasitas aliran pompa berkurang, head total pompa juga berkurang, terbentuknya gelembung-gelembung pada
pompa dan akan membuat bagian-bagian pompa mengalami kerusakan serta suara berisik. Agar pompa dapat beroperasi dengan aman dan terhindar dari peristiwa kavitasi, maka
sebagai syarat utama adalah harga NPSH yang tersedia NPSHa harus lebih besar daripada NPSH yang diperlukan NPSHr. Jadi, pada bab ini akan dibahas tentang hal-hal yang
mempengaruhi kavitasi dan efek yang ditimbulkan.
5.1 Kapasitas Pompa
Gambar 5.1. Skema instalasi pompa yang digunakan Kapasitas aliran didalam pipa dapat dituliskan sebagai Laju aliran yang menentukan
kapasitas pompa menurut kebutuhan pemakaiannya. Dalam operasi pompa, pada umumnya memerlukan pengaturan kapasitas untuk memenuhi keperluan debit yang bervariasi. Oleh
karena itu, untuk memeriksa pengaruh NPSH, maka yang harus dilakukan adalah merubah kapasitas dengan membuka katup pompa sebesar 0-100 dengan sudut bukaan 10 dan
melihat hubungannya dengan kecepatan aliran dan kecepatan spesifik pompa. Berdasarkan
dari pengujian yang dilakukan didapatkan data sebagai berikut mengenai kapasitas pompa berdasarkan pembukaan katupnya:
Tabel 5.1 Kapasitas pompa berdasarkan pembukaan katup
Penutupan Katup
Kapasitas m
3
s
0,00427 10
0,008536 20
0,012802 30
0,017068 40
0,021334 50
0,0256 60
0,029866 70
0,034132 80
0,038398 90
0,042664 100
0,04693 Dari hasil yang didapat dari hasil pengujian, maka selanjutnya yang dihitung adalah
kecepatan aliran pada masing-masing kapasitas dengan menggunakan persamaan 22 pada Bab II
V
S
=
S P
A Q
=
2
4
is P
d Q
π Maka, untuk masing-masing kapasitas, didapat kecepatan alirnya sebesar
Tabel 5.2 Perhitungan kecepatan aliran berdasarkan kapasitas
dan bukaan katup
Penutupan Katup
Kapasitas m
3
s Kec. Aliran
ms
0,00427 0,519764903
10 0,008536
1,039042908 20
0,012802 1,558320912
30 0,017068
2,077598916 40
0,021334 2,59687692
50 0,0256
3,116154924 60
0,029866 3,635432929
70
0,034132 4,154710933
80
0,038398 4,673988937
90
0,042664 5,193266941
100
0,04693 5,712544945
5.2 Head Pompa
Sebelum head tinggi kenaikan total pompa, ada beberapa parameter yang harus dihitung untuk mendapatkan head total pompa. Head total pompa yang dibutuhkan untuk
mengalirkan air dengan kapasitas yang telah ditentukan dapat ditentukan dari kondisi
insatalsi pompa yang akan dilayani. Untuk menghitung Head total pompa dapat dihitung sesuai dengan persamaan 19 pada Bab II:
di mana h
s
= head statis total, perbedaan tinggi muka air sisi keluar dan masuk Δh
p
= perbedaan head tekan yang berada pada permukaan air hl = berbagai kerugian head di perpipaan, katup, belokan,sambungan, dan lain-lain.
head kecepatan luar
1. Head Statis Total
Head statis adalah perbedaan tinggi antara muka air di sisi keluar dan di sisi isap. Tanda negatif - dipakai apabila muka air di sisi keluar lebih tinggi daripada sisi isap. Dari gambar 5.1 dapat
dilihat bahwa perbedaan tinggi antara muka air sisi keluar dan sisi isap pompa sebesar 1100 cm atau sebesar 11 m. Bertanda positip karena sisi kelaur lebih tinggi daripada sisi isap.
2. Head tekan pompa
Untuk mengihtung head tekan pompa dipakai rumus . Karena tekanan yang
bekerja pada permukaan air pada kedua tangki adalah tekanan atmosfir. Sehingga 3.
Head Kecepatan Dalam menentukan perbedaan head kecepatan aliran maka terlebih dahulu dicari besarnya
kecepatan aliran dalam pipa. Maka head kecepatan dihitung dengan persamaan :
Dari data pada tabel 5.2 telah didapatkan data kecepatan aliran, sehingga head kecepatan pada masing-masing kecepatan aliran adalah
Tabel 5.3 Perhitungan head kecepatan sesuai dengan kecepatan aliran
Kec. Aliran ms
Head Kecepatan m
0,519764903 0,013769396
1,039042908 0,055026002
1,558320912 0,12376983
2,077598916 0,220000879
2,59687692 0,343719151
3,116154924 0,494924644
3,635432929 0,673617359
4,154710933 0,879797295
4,673988937 1,113464454
5,193266941 1,374618834
5,712544945 1,663260436
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
×
Dimana: h
fs
= kerugian karena gesekan m f
= factor 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 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 0,9325 x 10
-6
m
2
s untuk tekanan 1 atm pada suhu 25
C Kemudian faktor gesek f dihitung dengan persamaan 16 pada bab II, yaitu
Dengan k merupakan relative roughness dari bahan pipa yang digunakan yaitu pipa PVC, yang menurut JICA untuk nilai k dari PVC,HDPE, MDPE, fiberglass dengan kondisi baru adalah
sebesar 0,003.
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:
Tabel 5.4 Koefisien kerugian kelengkapan pipa hisap
Jenis Jumlah
K nK
Mulut isap sharp-edged 2
1,0 2,0
Total koefisien kerugian 2,0
Pump Handbook, Igor J. Karasik, William C.Krutzsc, Waren H. Frase, Joseph Messina
Sehingga didapatkan secara perhitungan Bilangan Reynold, faktor gesek, dan head kerugian sepanjang pipa isap yang disajikan pada tabel 5.5 berikut ini
Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Bilangan Reynold, faktor gesek,dan head kerugian sepanjang pipa hisap
h
ls Kec. Aliran
ms Bilangan
Reynold Faktor gesek
f Hfs m
hms m
hls m 0,519764903
57020,85 0,001867843
8,80826 ×10
-5
0,027566893 2,765498×10
-2
1,039042908 113988,3
0,001359691 2,562379×10
-4
0,110164302 1,104205×10
-1
1,558320912 170955,74
0,001140148 4,832941×10
-4
0,247792251 2,482755×10
-1
2,077598916 227923,18
0,001007288 7,589502×10
-4
0,44045074 4,412097×10
-1
2,59687692 284890,63
0,000916762 1,079184×10
-3
0,688139769 6,892190×10
-1
3,116154924 341858,07
0,000712544 1,207776×10
-3
0,990859338 9,920671×10
-1
3,635432929 398825,51
0,000798275 1,841624×10
-3
1,348609447 1,350451
4,154710933 455792,95
0,000756611 2,279769×10
-3
1,761390095 1,763670
4,673988937 512760,39
0,000722157 2,753868×10
-3
2,229201284 2,231955
5,193266941 569727,83
0,000693056 3,262765×10
-3
2,752043012 2,755306
5,712544945 626695,28
0,000668059 3,805491×10
-3
3,329915281 3,333721
Kerugian Head sepanjang Pipa Tekan
a.
Kerugian Head Akibat Gesekan Pipa Tekan h
fd
Pipa tekan dari pompa menuju roof tank menggunakan ukuran pipa standart ANSI B.36.10 Shcedule 40 dengan ukuran pipa nominal 4 inci dan bahan pipa adalah Glass and
varicus plastic e.g, PVC and PE pipes yang sama dengan pipa hisap. Ukuran pipa tersebut adalah:
• Diameter dalam d
is
= 4,0275 in = 0,1023 m • Diameter luar d
os
= 4,5 in = 0,1143 m • Panjang Pipa Tekan 10,94 m
b. Kerugian Head akibat Perlengkapan Instalasi pada pipa tekan h
md
Untuk menghitung harga kerugian head akibat perlengkapan instalasi pipa tekan adalah:
h
md
=
g V
nk
s
2
2
∑
Tabel 5.6 Koefisien kerugian kelengkapan pipa
Jenis Jumlah
K nK
Gate valve katup gerbang 1
0,136 0,136
Ball valve katup bola 1
0,05 0,05
Elbow long 90
o
standard 3
0,51 1,53
Flanged inward projecting 1
0,78 0,78
Tee 1
0,34 0,34
Total koefisien kerugian 2,836
Pump Handbook, Igor J. Karasik, William C.Krutzsc, Waren H. Frase, Joseph Messina
Sehingga Head Kerugian pada sepanjang pipa tekan dapat dilihat hasil perhitungannya pada tabel di bawah ini
Tabel 5.7 Hasil Perhitungan head kerugian sepanjang pipa tekan h
ld
Kec. Aliran ms
Bilangan Reynold
Faktor gesek f
h
fd
m
h
md
m
h
ld
m
0,519764903 57020,85
0,001867843
0,002753213 0,039089855
0,04184307
1,039042908 113988,3
0,001359691
0,008009265 0,156212981
0,16422225
1,558320912 170955,74
0,001140148
0,015106391 0,351369413
0,3664758
2,077598916 227923,18
0,001007288
0,023722615 0,62455915
0,64828177
2,59687692 284890,63
0,000916762
0,033732206 0,975782193
1,0095144
3,116154924 341858,07
0,000712544
0,037751613 1,405038541
1,44279015
3,635432929 398825,51
0,000798275
0,057563906 1,912328195
1,9698921
4,154710933 455792,95
0,000756611
0,071259073 2,497651155
2,56891023
4,673988937 512760,39
0,000722157
0,086078048 3,161007421
3,24708547
5,193266941 569727,83
0,000693056
0,101984712 3,902396992
4,0043817
5,712544945 626695,28
0,000668059
0,118948786 4,721819868
4,84076865
Untuk melihat total head kerugian dapat dilihat pada tabel 5.8 dengan menjumlahkan h
ls
dari tabel 5.6 dan h
ld
dari tabel 5.7 yang disajikan pada tabel berikut ini
Tabel 5.8 Hasil Perhitungan total Head Kerugian
hls m
h
ld
m
h
l
m
hls
+
h
ld
2,765498×10
-2
0,04184307 6,949804
×10
-2
1,104205×10
-1
0,16422225 2,746428
×10
-1
2,482755×10
-1
0,3664758 6,147513
×10
-1
4,412097×10
-1
0,64828177 1,089491
6,892190×10
-1
1,0095144 1,698733
9,920671×10
-1
1,44279015 2,434857
1,350451
1,9698921 3,320343
1,763670
2,56891023 4,332580
2,231955
3,24708547 5,479041
2,755306
4,0043817 6,759687
3,333721
4,84076865 8,174489
Dari hasil perhitungan yang didapatkan dari perhitungan head kecepatan, head kerugian, head tekanan, dan head statis total maka dapat dihitung head total pompa. Untuk head
tekanan nilainya adalah 0, karena tekanan yang bekerja pada permukaan air pada kedua tangki adalah tekanan atmosfir. Sehingga
. Untuk head statis total didapat dari instalasi sebesar 11 m. Maka head total pompa dapat dihitung dan dilihat hasilnya pada tabel
5.9 berikut ini
Tabel 5.9 Hasil Perhitungan Head total Pompa
Penutupan Katup
Kapasitas m
3
s Head
Kecepatan m
Head Kerugian
h
l
m
+ h
s m
Head total m
0,00427 0,013769396
6,949804×10
-2
11
11,08327 10
0,008536 0,055026002
2,746428×10
-1
11
11,32967 20
0,012802 0,12376983
6,147513×10
-1
11
11,73852 30
0,017068 0,220000879
1,089491
11
12,30949
40 0,021334
0,343719151 1,698733
11
13,04245 50
0,0256 0,494924644
2,434857
11
13,92978 60
0,029866 0,673617359
3,320343
11
14,99396 70
0,034132 0,879797295
4,332580
11
16,21238 80
0,038398 1,113464454
5,479041
11
17,59251 90
0,042664 1,374618834
6,759687
11
19,13431 100
0,04693 1,663260436
8,174489
11
20,83775
Gambar 5.2 Grafik hubungan antara kapasitas pompa dengan head total pompa secara teoritis
Dari gambar 5.2 memperlihatkan bahwa kapasitas pompa berbanding lurus dengan head total pompa. Meningkatnya kapasitas pompa menyebabkan kenaikan head total pompa.
Kenaikan kapasitas pompa pada awal bukaan katup 0 sampai dengan 100 mengalami kenaikan hampir 46,82 dan kenaikan kapasitas pada masing-masing bukaan katup naik
secara perlahan sekitar 2 - 6
5.3 Hubungan antara Kapasitas dan Efisiensi Pompa
Kategori