BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI
Dalam pemilihan pompa untuk maksud tertentu, agar dalam pengoperasiannya pompa tersebut dapat beroperasi dengan baik dan benar seperti
yang diinginkan, terlebih dahulu harus diketahui kapasitas aliran dan head yang diperlukan untuk mengalirkan fluida yang akan dipompakan.
Selain itu agar pompa dapat bekerja tanpa kavitasi perlu diperhitungkan berapa tekanan minimum yang harus tersedia pada sisi masuk pompa.
Selanjutnya untuk menentukan penggerak mula yang akan digunakan, terlebih dahulu harus dilakukan penyelidikan tentang sumber tenaga penggerak
pada tempat pompa tersebut dioperasikan dan besarnya daya yang diperlukan untuk menggerakkan pompa tersebut.
3.1 KAPASITAS ALIRAN
Pada perancangan pompa ini, kapasitas air yang diperlukan disesuaikan dengan kapasitas yang diperlukan oleh turbin air. Dimana untuk menghasilkan
daya 2045 watt, turbin air membutuhkan daya air sebesar 2554 watt dengan kapasitas aliran Q=
s l
37 dan tinggi pipa pesat 7.65 m. Data tersebut diambil
dari data teknis proyek pembangkit listrik tenaga lau biro partisipasi pembangunan GBKP.
Dari data ini dijadikan patokan untuk penetapan spesifikasi pompa dan perancangan ukuran – ukuran utama pompa.
Universitas Sumatera Utara
90° 45
45
Bak Air Pump
Turbine
15cm 50cm
10cm
15cm
100cm
60cm
3.2. 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
sebagai berikut Gambar 3.1, dimana keterangan dari unit-unit pada instalasi tersebut adalah sebagai berikut:
Gambar 3.1. Instalasi
Universitas Sumatera Utara
a. Pertimbangan Ekonomis
Pertimbangan ini menyangkut biaya, baik untuk biaya pembuatan pompa pembangunan instalasi maupun biaya operasi pemeliharaannya. Komponen biaya
yang terpenting adalah biaya untuk energi atau daya yang diperlukan untuk menggerakkan pompa tersebut.
b. Kapasitas Aliran
Kapasitas suatu aliran pompa akan menentukan ukuran pompa dan daya yang dibutuhkan oleh pompa tersebut. Semakin besar kapasitas yang dialirkan oleh
pompa maka semakin besar pula ukuran dan daya pompa yang diperlukan.Menggunakan hanya satu pompa untuk melayani laju aliran
keseluruhan dalam instalasi yang penting pada suatu pabrik adalah besar resikonya. Instalasi tidak akan berfungsi sama sekali jika pompa satu-satunya itu
rusak. Jadi untuk memperkecil resiko, perlu dipakai pompa cadangan. Tetapi pada perancangan ini pemakaian pompa tidak terus-menerus Uncontinue maka
penggunaan hanya 1 pompa tidak menjadi masalah, karena sebelum beroperasi bisa dilakukan pemeriksaan dan perbaikan terlebih dahulu.
Kapasitas dalam perencanaan ini adalah Q= s
l 37
.
3.2.1. Perbedaan Head Tekanan
p
H ∆
Head tekanan merupakan energi yang dibutuhkan untuk mengatasi perbedaan tekanan pada sisi isap dengan sisi tekan. Dalam sistem kerja ini tekanan
air memasuki pompa adalah sama dengan tekanan keluar yaitu 1 atmosfer, maka beda head tekanan pada sistem ini adalah nol.
Universitas Sumatera Utara
3.2.2. Perbedaan Head Kecepatan Aliran
v
H ∆
Dalam menentukan perbedaan head kecepatan aliran maka terlebih dahulu dicari besarnya kecepatan aliran dalam pipa. Umumnya kecepatan aliran di
dalam yang diijinkan adalah sebesar 1 sampai 2 ms untuk pipa diameter kecil dan 1,5 sampai 3,0 ms untuk pipa diameter besar [Lit. 2. hal 98]. Untuk memperoleh
kecepatan aliran dan diameter pipa isap yang sesuai, perhitungan awal sementara diambil batas kecepatan rata-rata 2 ms.
Dari persamaan kontiniunitas diperoleh: Q
p
= V
s
.A
s
Dimana : Q
p
= kapasitas pompa = s
l 37
= 0,037 m
3
s V
s
= kecepatan aliran dalam pipa isap ms A
s
=
2
. 4
is
d
π = luas bidang aliran m
2
d
is
= diameter dalam pipa isap m Sehingga diameter pipa isap adalah:
d
is
=
s p
V Q
. .
4
π
=
2 .
037 ,
. 4
π = 0,1535 m = 6.04 in = 15,35 cm = 153,5 mm.
Berdasarkan ukuran pipa standart ANSI B.36.10 Schedule 40 Lampiran 2, maka dipilih pipa nominal 6 inch dengan dimensi pipa :
- Diameter dalam d
is
= 6,065 in = 0,1540 m - Diameter luar d
os
= 6,625 in = 0,1682 m
Universitas Sumatera Utara
Dengan ukuran pipa standar pipa tersebut di atas maka kecepatan aliran yang sebenarnya sesuai dengan persamaan kontiniutas adalah:
V
s
= A
Q
p
=
2
. .
4
is p
d Q
π
V
s
=
2
154 ,
. 037
, .
4 π
V
s
= 1,98 ms
Untuk pipa tekan dipilih Pipa atau selang plastik,dengan maksud mengurangi head loses dan menghemat biaya. Maka pipa plastik yang dipakai
dengan dimensi 5 in yang memiliki ukuran sebagai berikut : - Diameter dalam d
id
= 5,047 in = 0,1281 m - Diameter luar d
od
= 5,563 in = 0,1413 m V
d
= A
Q
p
=
2
. .
4
id p
d Q
π
V
d
=
2
1281 ,
. 037
, .
4 π
V
d
= 2,87 ms Maka perbedaan head kecepatan aliran ialah :
v
H ∆
=
g V
V
s d
2
2 2
−
v
H ∆
=
81 ,
9 .
2 98
, 1
87 ,
2
2 2
− =
0,22 m
Universitas Sumatera Utara
3.2.3. Perbedaan Head Statis
∆
H
S
. Head statis adalah perbedaan ketinggian permukaan air pada reservoir
bawah dengan ketinggian air maksimal pada reservoir atas seperti pada Gambar 3.1.. Dalam perencanaan ini head statis dapat dilihat pada Gambar 3.1 yaitu:
H
S1
= 1 m Adapun Head Efektif H
ef
untuk menghasilkan daya air sebesar 2554 Watt untuk menggerakkan turbin sebesar 7,05 m, sehingga :
H
S
= H
S1
+ H
ef
= 1 + 7,05 = 8,05 m
3.2.4. Kerugian Head H
L
Kerugian head sepanjang pipa terbagi atas 2 yaitu kerugian akibat gesekan sepanjang pipakerugian mayor h
f
dan kerugian akibat adanya kelengkapan pada instalasi pipakerugian minor h
m
.
3.2.4.1. Kerugian Head Sepanjang Pipa Hisap a. Kerugian head akibat gesekan pada pipa hisap
Besarnya kerugian head akibat gesekan pada pipa hisap menurut Darcy Weisbach dapat diperoleh dengan persamaan :
h
f
= f g
V x
d L
s s
. 2
2 1
..….. [Literatur 3. hal 133]
Dimana : h
f
= kerugian karena gesekan m f
= factor gesekan diperoleh dari diagram Moody L
s
= panjang pipa isap m
Universitas Sumatera Utara
d
i
= diameter dalam pipa = 0,1540 m V
s
= kecepatan aliran fluida = 1,98 ms Bahan pipa isap yang direncanakan adalah Pipa Commercial Steel dimana
bahan pipa yang digunakan tersebut mempunyai kekasaran sebesar 0,000046 mm. Maka kekasaran relative
ε d
i
adalah : ε d
i
= mm
mm 1540
, 000046
, = 0,000298 mm
Faktor gesekan f dapat diperoleh dari diagram Moody dengan terlebih dahulu mengetahui bilangan Reynold Re yaitu :
Re =
υ
i s
d x
V
..….. [Literatur 3. hal 131] Dimana : V
s
= kecepatan aliran fluida mdet d
i
= diameter dalam m υ = viskositas kinematik air pada suhu 20
C = 1,02 . 10
-6
m
2
s Sehingga bilangan Reynold Re adalah:
Re =
6
10 02
, 1
1540 ,
1,98
−
x x
= 2,989.10
6
turbulen Dari diagram Moody lampiran 1 untuk Re = 2,989.10
6
dan ε d
i
= 0,000298 diperoleh factor gesekan f = 0,015. Besarnya kerugian gesek
sepanjang pipa isap menurut Darcy Weisbach adalah: h
fs
= 0,015 x 81
, 9
2 1,98
1540 ,
948 ,
1
2
x x
= 0,0379 m
Universitas Sumatera Utara
b Kerugian head akibat peralatan instalasi pada pipa isap h
ms
Beasarnya kerugian akibat adanya kelengkapan pipa menurut dapat diperoleh dengan persamaan:
h
m
= Σ n.k
g V
s
. 2
2
..….. [Literatur 3. hal 152] dimana : n = jumlah kelengkapan pipa
k = koefien 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. Adapun jenis dan jumlah
kelengkapan tersebut adalah sebagai berikut: Tabel 3.1. Koefisien kerugian kelengkapan pipa isap
Jenis Jumlah
K n.k
Mulut isap sharp edged 1
0,5 0,5
Belokan 90 1
1,129 1,129
Sambungan 1
1,1 1,1
Belokan 45 1
0,236 0,236
2,965
Sehingga besarnya kerugian head akibat kelengkapan pipa pada pipa isap adalah sebesar :
h
ms
= 2,965 x 81
, 9
2 1,98
2
x = 0,592 m
Universitas Sumatera Utara
Dengan demikian, diperoleh besar kerugian head sepanjang jalur pipa isap pompa, yaitu sebesar:
h
Ls
= h
fs
+ h
ms
= 0,0379 m + 0,0592 m = 0,629 m
3.2.4.2. Kerugian head sepanjang pipa tekan H
Ld
a. Kerugian head akibat gesekan pipa tekan H
fd
Pipa tekan dari pompa menuju storage tank direncanakan menggunakan pipa selang plastik dengan ukuran diameter nominal 5 in Ukuran pipa tersebut
adalah: - Diameter dalam d
id
= 5,047 in = 0,1281 m - Diameter luar d
od
= 5,563 in = 0,1413 m Besarnya kerugian head akibat gesekan pada pipa tekan menurut Darcy
Weisbach dapat diperoleh dengan persamaan : h
f
= f g
V x
d L
d d
. 2
2 1
..….. [Literatur 3. hal 133] Dimana :
h
f
= kerugian karena gesekan m f
= factor gesekan diperoleh dari diagram Moody L
d
= panjang pipa tekan m d
i
= diameter dalam pipa = 0,1281 m V
d
= kecepatan aliran fluida = 2,87 ms
Universitas Sumatera Utara
Bahan pipa tekan yang direncanakan adalah Pipa Selang Plastik dimana bahan pipa yang digunakan tersebut termasuk “Smooth Pipe”.
Faktor gesekan f dapat diperoleh dari diagram Moody dengan terlebih dahulu mengetahui bilangan Reynold Re yaitu :
Re =
υ
id d
d x
V
..….. [Literatur 3. hal 131] Dimana : V
d
= kecepatan aliran fluida mdet D
id
= diameter dalam m υ = viskositas kinematik air pada suhu 20
C = 1,02 . 10
-6
m
2
s Sehingga bilangan Reynold Re adalah:
Re =
6
10 02
, 1
1281 ,
2,87
−
x x
= 3,6.10
5
turbulen
Dari diagram Moody lampiran 1 untuk Re = 3,6.10
5
dan ε d
i
dan kurva ”Smooth Pipe” diperoleh factor gesekan f = 0,014. Besarnya kerugian
gesek sepanjang pipa isap menurut Darcy Weisbach adalah: Pada gambar 3.1 pada instalasi terlihat ada pipa yang dipasang dengan
sudut 45 yang panjangnya
m 5
, ±
.Analisa perhitungan panjang pipa tekan menuju pipa masuk turbin air sebagai berikut:
L
45
=
45 cos
5 ,
= 0,707 m L = 0,15 + 0,15 + 0,707 + 0,1 = 1,107 m
besarnya kerugian head akibat gesekan pada pipa tekan: h
fd
= f x g
V x
d L
d id
d
. 2
2
dimana : L
d
= panjang pipa tekan = 1,107 m
Universitas Sumatera Utara
maka diperoleh: h
fd
= 0,014 x
81 ,
9 2
87 ,
2 1281
, 107
, 1
2
x x
= 0,051 m
b. Kerugian head akibat peralatan instalasi pada pipa tekan h
Kategori