7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

1/39

1. POMPA CENTRIFUGAL

1.1.Head

Tekanan di sembarang titik pada suatu fluida dapat dianggap sebagai suatu kolom

vertikal dari fluida tersebut, dimana beratnya menghasilkan tekanan yang sebanding

dengan tekanan pada titik yang dimaksud. Tinggi dari kolom ini disebut static head

dan diekspresikan dalam satuan feet of liquid.

Hubungan antara static head dengan tekanan spesifik di sembarang titik bergantung

pada berat dari fluida tersebut, sesuai dengan rumus berikut :

( ) ( )

Head feetpressurein psi

specific grafity=

!1.

"ompa centrifugal memisahkan kecepatan dari suatu fluida. #nergi kecepatan ini

kemudian sebagian besar diubah men$adi energi tekanan seiring dengan keluarnya

fluida tersebut dari pompa. %engan demikian, head yang dihasilkan sebanding

dengan energi kecepatan pada periphery dari impeller. Hal ini dapat di ekspresikan

dengan rumus berikut :

Hv

g=

%imana : H & Total head yang dihasilkan 'feet(v & )ecepatan pada periphery impeller 'feet per second(

g & !. feet*sec

)ita dapat memprediksi head dari pompa centrifugal dengan menghitung kecepatan

peripheral dari impeller dan memasukannya ke rumus di atas. +umus untuk

kecepatan peripheral adalah :

vRPM D

=

dimana % & diameter impeller 'inch(

+umus di atas menun$ukan mengapa kita harus berpikir dalam satuan feet ofliquid dan bukan dalam satuan tekanan, bila menger$akan sesuatu yang

berhubungan dengan pompa centrifugal. -uatu pompa dengan diameter dan

kecepatan impeller tertentu akan memompa fluida ke ketinggian tertentu tergantung

dari berat $enis fluida tersebut, seperti terlihat pada gambar 1.

1 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

2/39

Gb.1 Pompa identik dengan fluida kerja yang memiliki s.g. berbeda

-emua bentuk energi yang terlibat dalam sistem aliran fluida dapat diekspresikan

dalam feet of liquid. Total dari berbagai head ini menentukan total head dari

sistem atau ker$a yang harus dilakukan oleh sebuah pompa pada suatu sistem.

entuk/bentuk head didefinisikan sebagai berikut :

Suction liftter$adi bila sumber fluida terletak di ba0ah center line pompa. -ehingga

static suction lift adalah $arak vertikal dalam feet dari center line pompa ke

permukaan fluida yang akan dipompa.

Suction headter$adi bila sumber fluida terletak di atas center line pompa. -ehingga

static suction head adalah $arak vertikal dalam feet dari center line pompa ke

permukaan fluida yang akan dipompa.

Static discha!e headadalah $arak vertikal dalam feet antara center line pompa

dengan titik discharge atau permukaan fluida pada tangki discharge.

Total static headadalah $arak vertikal dalam feet antara permukaan bebas fluida

sumber dengan titik discharge atau permukaan fluida pada tangki discharge.

Fiction head "hf# adalah head yang diperlukan untuk menanggulangi hambatan

aliran dalam pipa dan sambungan. Hal tersebut tergantung dari dimensi dan tipe

pipa, la$u aliran dan sifat fluida.

$elocit% head "h adalah energi dari fluida sebagai hasil pergerakannya pada

kecepatan tertentu . 2ni adalah head dalam feet yang sebanding dengan head yang

diperlukan air untuk mencapai kecepatan yang sama. %engan kata lain head yang

diperlukan untuk percepatan air. elocity head dapat dihitung menggunakan rumus

berikut :

2 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

3/39

hv

gv =

dimana g & !. ft*sec. v & kecepatan fluida 'ft*sec(

Gb. a !uction "ift # Menunjukan !tatic Head pada !istem Pemompaan dimana

Pompa $erletak di atas $angki !uction

Gb. b !uction Head # Menunjukan !tatic head pada !istem Pemompaan dimana

Pompa $erletak di ba%ah $angki !uction

3ilai velocity head biasanya tidak signifikan dan dapat diabaikan dalam sistem

dengan head yang tinggi. 4kan tetapi velocity head dapat men$adi factor yang

berpengaruh besar dan harus dipertimbangkan dalam sistem dengan head yang

rendah.

3 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

4/39

Pessue headharus diperhitungkan bila suatu sistem pemompaan dimulai atau

berhenti pada suatu tangki yang memiliki tekanan selain tekanan atmosfer. Tekanan

dalam tangki tersebut harus diubah dahulu ke dalam satuan feet of liquid.

)evakuman dalam tangki suction atau tekanan positif dalam tangki discharge harus

ditambahkan ke dalam sistem head. 4tau tekanan positif pada tangki suction atau

kevakuman pada tangki discharge harus dikurangi. erikut ini adalah rumus

sederhana untuk mengkonversi kevakuman dalam inch air raksa ke feet of liquid.

( ) ( )

&acuum feet of li'uidvacuum inof Hg

sp gr=

11!.

. .

erbagai $enis head di atas, static, friction, velocity dan pressure head, digabungkanmen$adi total sistem head untuk suatu la$u aliran. erikut ini adalah definisi dari

gabungan atau dynamic head pada pompa.

Total d%na'ic suction lift "hs# adalah static suction lift dikurangi velocity head

pada suction flensa suction pompa ditambah friction head total pada pipa suction.

3ilai total dynamic suction lift, pada test pompa dapat dibaca pada pengukur di

flensa suction, dikonversikan ke feet of liquid dan dikoreksi terhadap center line

pompa, dikurangi velocity head pada titik pengukuran.

Total d%na'ic suction head "hs#adalah static suction head ditambah velocity head

pada flensa suction pompa dikurangi friction head total pada pipa suction. 3ilai

total dynamic suction head pada test pompa dapat dibaca pada pengukur di flensa

suction, dikonversikan ke feet of liquid dan dikoreksi terhadap center line pompa,

ditambah velocity head pada titik pengukuran.

Total d%na'ic discha!e head "hd#adalah static discharge head ditambah velocity

head pada flensa discharge ditambah friction head total padapipa discharge. 3ilai

total dynamic discharge head pada test pompa dapat dibaca pada pengukur yang

terpasang di flensa discharge, dikonversikan ke feet of liquid dan dikoreksi terhadap

center line pompa, ditambah velocity head pada titik pengukuran.

Total head "(# atau Total d%na'ic head "T)(#adalah total dynamic discharge

head dikurangi total dinamic suction head, atau ditambah total dynamic suction lift.

( )

( )

$DH h h h suction lift

$DH h h h suction head

d s s

d s s

= + =

= =

1.*. Ca+acit%

4 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

5/39

5apacity '6( biasanya diekspresikan dalam satuan gallon per menit 'gpm(. )arena

cairan merupakan fluida incompresible, terdapat hubungan langsung antara capacity

dalam pipa dengan kecepatan alir.

( ) & atau & (

)= =

1.!. )a%a dan Efisiensi

)er$a yang dilakukan oleh suatu pompa merupakan fungsi dari total head dan berat

fluida yang dipompa pada $angka 0aktu tertentu. )apasitas pompa dalam gpm dan

spesific gravity fluida biasa digunakan dalam rumus, dibanding berat aktual fluida

yang dipompa.

2nput pompa atau brake horsepo0er 'bhp( adalah daya aktual yang diberikan pada

poros pompa. 7utput pompa atau hydraulic horsepo0er '0hp( adalah daya fluida

yang dihasilkan oleh pompa.

%hp( $DH sp gr

= . .

!89

dimana 4 & uas penampang pipa atau konduit 'ft(

& a$u aliran 'ft*sec.(

bhp

( $DH sp gr

effisiensi pompa=

. .

!,89

)onstanta !89 diperoleh dengan membagi angka atau foot pound untuk satu

horsepo0er '!! 999( dengan berat satu gallon air ';.!! pound(.

rake horsepo0er atau daya input pompa lebih besar dari hydraulic horse po0er

atau output pompa karena adanya mechanical dan hydraulic losses yang ter$adi di

dalam pompa. %engan demikian, effisiensi pompa adalah ratio dari dua nilai ini.

*ff pompa%hp

bhp

( $DH sp gr

bhp.

. .= =

!89

1.,. -ece+atan S+esifi dan Ti+e Po'+a

)ecepatan spesifik '3s( adalah indeks design non dimensional yang digunakan untuk

klasifikasi impeller pompa berdasarkan tipe dan proporsinya. )ecepatan spesifik

didefinisikan sebagai kecepatan dalam putaran per menit 'rpm( dimana impeller

yang sama secara geometris akan beroperasi dengan ukuran tertentu untuk

menghantarkan fluida satu gallon per menit pada head satu foot.

"engertian dari definisi ini hanya signifikan untuk design engineering, dan kecepatan

spesifik seharusnya hanya dianggap sebagai inde< yang digunakan untuk

5 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

6/39

memprediksi karakteristik suatu pompa. +umus berikut ini digunakan untuk

menentukan kecepatan spesifik.

++ (

Hs = !

=

dimana 3 & )ecepatan pompa 'rpm(

6 & 5apacity 'gpm( pada titik dengan effissiensi terbaik '#"(

H & Total head per stage pada #"

)ecepatan spesifik menentukan bentuk umum atau klasifikasi impeller. %engan

meningkatnya nilai kecepatan spesifik, ratio dari diameter outlet impeller %

terhadap diameter inlet %1menurun. +atio ini sama dengan 1, untuk impeller yangmenghasilkan aliran a

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

7/39

Gb. , Design -mpeller vs !pecific !peed

1./. Net Positi&e Suction (ead "NPS(# dan -a&itasi

Hydraulic 2nstitute mendefinisikan 3"-H sebagai total suction head dalam feet

absolute, ditentukan pada nosel suction dan dikoreksi terhadap datum, dikurangi

vapor pressure dari fluida dalam feet absolute. -ecara sederhana merupakan analisa

dari kondisi energi di suction pompa untuk menentukan apakah fluida ker$a akan

menguap pada titik tekanan terendah dalam pompa.

Tekanan yang dihasilkan oleh suatu fluida pada lingkungan sekitarnya bergantung

pada temperaturnya. Tekanan ini disebut vapor pressure merupakan karakteristik

yang unik dari tiap fluida dan meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur.

"ada saat vapor pressure suatu fluida mencapai tekanan media sekitarnya, fluida

tersebut akan mulai menguap atau mendidih. Temperatur penguapan ini akan

berkurang seiring dengan berkurangnya tekanan pada media sekitarnya.

olume suatu cairan akan bertambah dengan cepat pada saat fluida tersebut

menguap. -atu kubik foot air pada temperatur ruang akan men$adi 1>99 kubik feet

uap pada temperatur yang sama.

Hal di atas menun$ukan bah0a bila kita ingin memompa suatu fluida secara efektif,

kita harus mempertahankannya dalam bentuk fluida cair. -ecara sederhana, 3"-H

adalah pengukuran dari $umlah suction head yang ada untuk mencegah ter$adinya

penguapan pada titik tekanan terendah suatu pompa.

3"-H yang dibutuhkan '3"-H+( adalah fungsi dari design pompa. -eiring dengan

mengalirnya fluida dari suction pompa ke impeller, kecepatan bertambah dan

tekanan berkurang. Ter$adi pula rugi tekanan akibat dari shock dan turbulensi yang

ter$adi pada saat fluida menabrak impeller. ?aya centrifugal sudu impeller

meningkatkan kecepatan dan mengurangi tekanan fluida. 3"-H+ adalah positive

head dalam feet absolute yang dibutuhkan pada suction pompa untuk

menanggulangi pengurangan tekanan ini dan mempertahankan tekanan fluida di atas

tekanan penguapan 'vapor pressure(. 3"-H+ bervariasi terhadap kecepatan dan

kapasitas pada suatu pompa. )urva dari pembuat pompa biasanya menun$ukan

informasi ini.

7 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

8/39

3"-H yang tersedia '3"-H4( adalah fungsi dari suatu sistem dimana pompa

beroperasi. 3"-H4 adalah tekanan lebih dari suatu fluida dalam feet absolute

terhadap vapor pressure seiring dengan sampainya fluida tersebut di suction pompa.

?ambar = di ba0ah ini menun$ukan empat tipikal suction sistem dengan rumus/

rumus 3"-H4 yang berlaku untuk masing/masing sistem.

"ada sistem yang sudah ber$alan, 3"-H4dapat ditentukan dengan pengukuran pada

suction pompa. erlaku rumus berikut :

+P!H P & Gr h) P v= +

dimana

?r & hasil pengukuran pada suction pompa dalam feet 'plus bila di atas

atmospheric, minus bila di ba0ah atmospheric( dikoreksi terhadap center line

pompa.

hv& velocity head pada pipa suction, pada tempat pengukur dipasang, dalam feet.

)avitasi adalah istilah yang digunakan untuk men$abarkan fenomena yang ter$adi

pada pompa dimana tidak terdapat nilai 3"-H4 yang mencukupi. Tekanan dari

fluida dikurangi sampai mencapai nilai setara atau di ba0ah tekanan uapnya, dan

gelembung/gelembung kecil atau kantong uap mulai terbentuk. %engan berkeraknya

gelembung/gelembung uap ini disepan$ang sudu impeller menu$u tempat dengan

tekanan lebih tinggi, gelembung/gelembung ini dengan cepat men$adi collapse.

Gb. / Perhitungan +P!H) untuk kondisi suction tipikal

"& arometric pressure 'feet absolute(

p & apor pressure fluida pada temperatur pemompaan maksimum

'feet absolute(

p & Tekanan permukaan fluida pada closed tangki suction tertutup

8 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

9/39

'feet absolute(

s& -tatic suction lift maksimum 'feet(

H& -tatic suction head minimum 'feet(

hf& +ugi akibat gesekan pada pipa suction pada kapasitas tertentu 'feet(

)arena cepat dan bertubi/tubinya gelembung/gelembung tersebut collapse, hal ini

akan menimbulkan suara berisik, seakan/akan anda sedang memompagravel. ?aya

yang ter$adi selama collapse tersebut biasanya cukup besar untuk menimbulkan

keretakan pada permukaan sudu impeller. Hal ini dapat berlangsung terus dan pada

kondisi yang buruk dapat menyebabkan kerusakan yang serius pada impeller.

unyi berisik yang ditimbulkan akibat proses ini, merupakan cara mudah untuk

mendeteksi ter$adinya kavitasi. -elain kerusakan impeller, kavitasi biasanya

menyebabkan berkurangnya kapasitas pemompaan karena adanya uap pada pompa.

Head pompa $uga akan berkurang dan tidak stabil, serta daya yang dibutuhkan oleh

pompa men$adi berlebih. ibrasi dan kerusakan mekanik $uga dapat ter$adi akibat

pompa beroperasi pada keadaan kavitasi.

-atu/satunya cara untuk mencegah efek buruk kavitasi adalah dengan meyakinkan

bah0a 3"-H pada sistem '3"-H4( lebih besar dari pada 3"-H yang dibutuhkan

pompa '3"-H+(.

1.0. -u&a -aateisti Po'+a

)emampuan ker$a suatu pompa sentrifugal dapat ditun$ukan dengan menggunakan

kurva karakteristik. )urva karakteristik umumnya menun$ukan total dynamic head,

brake horsepo0er, effisiensi dan 3"-H yang digambarkan sepan$ang batasan

kapasitas suatu pompa.

?ambar @, 8 dan > menun$ukan kurva non dimensional yang menun$ukan bentuk

umum dari kurva karakteristik untuk berberapa tipe pompa. )urva/kurva ini

nenun$ukan head, brake horsepo0er, dan effisiensi yang digambarkan sebagai

presentase nilai designnya atau titik denga effisiensi terbaik '#"*est #fficiency

"oint( dari pompa.

?ambar @ menun$ukan kurva head untuk pompa aliran radial relatif landai dan head

akan berkurang seiring dengan meningkatnya kapasitas aliran. 5atat bah0a brake

horsepo0er atau daya yang dibutuhkan pompa meningkat seiring dengan

meningkatnya kapasitas aliran, sehingga mencapai maksimum pada titik kapasitas

alir maksimum yang dapat ditanggung oleh pompa.

"ompa sentrifugal dengan aliran campuran 'mi

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

10/39

8 dan >. )urva head untuk pompa aliran campuran lebih curam dari pada untuk

pompa aliran radial. Head pada saat shut/off biasanya 1@9A sampai 99A dari

head design. rake horsepo0er hampir selalu konstan di sepan$ang kapasitas alir

pompa. "ada pompa aliran a.

"embagian berdasarkan tiga klasifikasi di atas tidaklah mutlak, dan ada banyak

pompa yang memiliki karakteristik terletak di antara ketiga klasifikasi pompa di

atas. Bisalnya sudu impeller Crancis memiliki karakteristik antara aliran radial dan

aliran campuran. )ebanyakan pompa turbine $uga berada pada batasan yang sama

tergantung dari kecepatan spesifiknya.

?ambar ; menun$ukan kurva pompa secara umum yang diberikan oleh pabrik

pompa. ?ambar ini adalh gambar kurva campuran yang sekilas dapat menun$ukan

karakteristik pompa pada suatu kecepatan tertentu dengan beberapa impeller

diameter dari maksimum hingga minimum. )urva/kurva daya ang dibutuhkan,

effisiensi dan 3"-H+ yang konstan digambarkan terhadap kurva beberapa nilai

head. ?ambar ini dibuat berdasarkan kurva/kurva test individual pada diameter

berbeda.

10 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

11/39

Gb. 0 Pompa )liran Radial

Gb. Pompa )liran 2ampuran

Gb. 3 Pompa )liran )ksial

11 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

12/39

Gb. 4 2omposite Performance 2urve

1.. (uu' -esei'2an!an

Hukum keseimbangan menun$ukan hubungan matematika antar beberapa variable

yang berpengaruh pada kemampuan ker$a suatu pompa. Hukum ini berlaku untuk

semua tipe pompa sentrifugal dan pompa aliranan a

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

13/39

c.HP

HP

D

D

1

1

!

=

ila nilai/nilai '61, H1 dan H"1( pada suatu kecepatan '31( dan diameter '%1(

tertentu diketahui, maka rumus/rumus di atas dapat dipakai untuk memprediksi nilai

'6, Hdan H"( pada suatu kecepatan '3( dan diameter '%( yang lain. #ffisiensi

akan bertahan pada nilai yang hampir konstan, dengan adanya perubahan kecepatan

dan sedikit perubahan pada diameter impeller.

Contoh 3

Dntuk menggambarkan kegunaan dari hukum di atas, silakan mengacu pada gambar

;. ?ambar tersebut menun$ukan kemampuan ker$a suatu pompa pada kecepatan1>@9 rpm dengan beberapa diameter impeller. %ata/data ini diperoleh dari test

aktual yang dilakukan oleh pabrik pembuat pompa. -ekarang anggaplah kita

memiliki diameter impeller maksimum 1!E, tapi kita menginginkan pompa tersebut

memiliki kecepatan 999 rpm.

Hukum keseimbangan yang terdapat di ba0ah point 1 di atas akan dipakai untuk

menentukan kemampuan pompa yang baru, dengan 31&1>@9 rpm dan 3&999

rpm. angkah pertama adalah dengan membaca pada kurva nilai/nilai capacity,

head dan horsepo0er pada beberapa titik yang terdapat pada kurva untuk diameter1!E pada gambar ;. -ebagai contoh, salah satu titik berada dekat dengan #" di

mana capacity & !99 gpm, head & 189 ft dan bhp kira/kira 9 hp.

!99 1>@9

999( = 6& !=! gpm

189 1>@9

999

H =

H& 9 ft

9 1>@9

999

!

HP =

H"& !9 hp

3ilai/nilai ini men$adi nilai #" pada kurva pompa dengan kecepatan 999 rpm.

%engan melakukan perhitungan yang sama untuk beberapa titik pada kurva 1>@9

rpm, kurva yang baru dapat dibuat untuk menun$ukan perkiraan kemampuan ker$a

pompa pada 999 rpm, 'gambar (.

5ara coba/coba dibutuhkan untuk memecahkan masalah ini secara kebalikannya.

%engan kata lain, anggaplah kita ingin menentukan kecepatan yang dibutuhkan

untuk menghasilkan capacity !=! gpm pada head 9 ft. )ita akan mulai dengan

13 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

14/39

memilih suatu nilai kecepatan tertentu dan menerapkan hukum keseimbangan untuk

mengkonversi nilai /nilai di atas dengan nilai/nilai yang bersesuaian pada 1>@9 rpm.

-aat kita sampai pada kecepatan yang tepat, dalam hal ini 99 rpm, nilai/nilai yang

bersesuaian pada kurva 1>@9 rpm akan $atuh pada kurva diameter 1!E.

Gb. 5

1.4. -u&a Siste'

"ada diameter impeller dan kecepatan tertentu, suatu pompa sentrifugal memiliki

kurva kemampuan ker$a yang tetap dan hasil prediksi. Titik pada kurva di mana

suatu pompa beroperasi tergantung dari karakteristik sistem di mana pompa tersebut

akan beroperasi, umumnya disebut kurva head sistem. %engan menggambarkan

kurva head sistem dan kurva pompa bersama/sama, kita dapat mengetahui :

1. %i titik mana pada kurva, pompa tersebut akan beroperasi.

2. "erubahan apa yang akan ter$adi bila kurva head sistem atau kurva kemampuan

ker$a pompa berubah.

1.4.1. Static S%ste' (ead

%engan anggapan suatu sistem seperti terlihat pada gambar 19. )arena pipa yang

digunakan berukuran besar dan relatif pendek, friction head 'head akibat gesekan(

sangat kecil dibandingkan dengan static head. Dntuk contoh ini, head sistem akan

dianggap sama dengan static head, dengan gesekan yang diabaikan.

14 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

15/39

4sumsikan fluida ker$a memiliki specific gravity 1.9, 3"-H4& 1!. a$u alir yang

dibutuhkan adalah 199 gpm. )arena head sistem ditentukan dari ketinggian dan

perbedaan tekanan, head tersebut tidak bervariasi terhadap la$u alir.

Head sistem normal adalah @9 T%H '1 perbedaan ketinggian ditambah !1

perbedaan tekanan(. )arena tekanan tangki discharge dapat bervariasi F ! psi, maka

head sistem akan bervariasi antara =! dan @>.

4ndaikan suatu pompa akan beker$a pada 199 gpm dan @9 T%H, dengan kurva

kemampuan ker$a yang relatif landai seperti pada gambar 11. 5atat bah0a pompa

akan shut/off*mati pada @= T%H. "ada tekanan maksimum tangki discharge,

pompa akan berhenti menghantarkan fluida karena head sistem lebih besar dari

T%H pompa.

"ertimbangan kedua yang baerhubungan dengan static system head adalah beban

berlebih yang ditanggung motor pada saat runout pompa. -ekali lagi perhatikan

gambar 11 pada head sistem minimum =!. "ompa ini akan memiliki kapasitas 1!9

gpm pada head =!. %aya yang dibutuhkan akan meningkat dari ;. H" pada

199 gpm men$adi 1 H" pada 1!9 gpm. Botor dengan daya 19 hp akan

menanggung beban lebih pada kondisi ini.

Basalah 3"-H dapat timbul pula bila ter$adi penambahan la$u alir yang besar.

"ada kapasitas 199 gpm dan @9 T%H, 3"-H+pompa hanya 19 dengan 3"-H4

1!. "ada head sistem yang lebih rendah =!, pompa tersebut membutuhkan 1!.@

3"-H4dan terdapat kemungkinan ter$adinya kavitasi.

"emilihan yang baik akan mengarah pada pompa dengan karakteristik seperti pada

gambar 1. )urva karakteristik pompa yang curam akan membatasi kapasitas aliran

antara 9 gpm pada @> T%H dan 119 gpm pada =! T%H. -edikit peningkatan

kapasitas pada kondisi head rendah tidak akan mengakibatkan beban lebih pada

motor. )arena kapasitas alir maksimum adalah 119 gpm, 3"-H+ maksimum

sebesar 1 dan popa tidak akan mengalami kavitasi.

15 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

16/39

Gb. 16

Gb. 11

16 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

17/39

Gb. 1

1.4.*. )%na'ic s%ste' head

"ada frictional system dimana hambatan alir meningkat, karakteristik head sistem

akan membentuk kurva. Head sistem pada tiap kapasitas alir merupakan hasil

pen$umlahan dari system static head ditambah rugi akibat gesekan pada kapasitas

alir yang dimaksud. 5ontoh umum dari tipe sistem ini dapat dilihat pada gambar 1!.

Gb. 1,

Tidak seperti sistem static, frictional sistem selalu memperbaiki sistem itu sendiri

pada tingkatan tertentu. 4nggap sistem di atas memiliki kebutuhan 8999 gpm pada

1@9 T%H. 4sumsikan $uga bah0a level dari tangki discharge mungkin berkurang

19. )urva head sistem yang baru akan se$a$ar dengan kurva semula, tapi lebih

rendah 19 seperti terlihat pada gambar 1=. )apasitas pada head yang telah

dikurangi ini adalah 8899 gpm pada 1== dan bukan 8999 gpm pada 1@9.

"eningkatan kapasitas ini akan memberikan kecenderungan bagi level pada tangki

discharge untuk kembali ke normal.

Hambatan gesek dari pipa dan sambungan akan meningkat seiring dengan tingkat

keausan material tersebut, mengakibatkan mankin lengkungnya kurva head sistem.

-edikit penurunan pada kurva head pompa dapat $uga diakibatkan dari

meningkatnya keausan dan sirkulasi ulang pompa. "erubahan ini lebih sedikit

mempengaruhi kapasitas pada dynamic system 'kurva curam( dibandingkan pada

static system 'kurva landai(.

17 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

18/39

Gb. 1/

1.4.5. O+easi +aalel

)adang/kadang kita perlu menggunakan dua atau lebih pompa paralel dibanding

menggunakan satu pompa yang besar. Hal ini lebih menguntungkan bila kebutuhan

kapasitas sistem sangat bervariasi. -alah satu pompa dapat dimatikan saat

kapasitan yang dibutuhkan berkurang, dengan begitu membuat pompa/pompa lain

yang masih beroperasi dapat beker$a dengan effisiensi terbaiknya. Hal ini $uga

memudahkan untuk memperbaiki atau mera0at salah satu pompa tanpa harus

menghentikan seluruh sistem.

"erhatian khusus harus diberikan dalam memilih pompa untuk operasi paralel.

7perasi dari satu buah pompa dalam sistem harus dipertimbangkan sebagaimana

pula operasi paralel. 4nggaplah suatu sistem seperti terlihat pada gambar 1@.

3"-H4 digambarkan sepan$ang kurva head sistem. )arena meningkatnya rugi

masukan dan pipa seiring dengan meningkatnya kapasitas, maka 3"-H4berkurang

dengan meningkatnya kapasitas.

18 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

19/39

Gb. 10

)apasitas yang dibutuhkan adalah 18999 gpm. )ita ingin menggunakan dua buah

pompa secara paralel, tetapi tiap pompa dapat pula beroperasi sendiri. Baka head

sistem total pada 18999 gpm adalah 1=9. Tiap pompa harus didesign untuk ;999

gpm pada 1=9 T%H. 3"-H+tiap pompa harus lebih kecil dari ; untuk operasi

paralel. 4nggaplah kita menggunakan dua pompa yang masing/masing memiliki

karakteristik seperti pada gambar 18. Dntuk mempela$ari operasi dari pompa

tersebut bila di$alankan secara paralel atau individual, kurva head/kapasitas untuk

operasi paralel atau individual harus digambarkan bersamaan dengan kurva head

sistem.

)urva head/kapasitas pompa untuk operasi paralel digambarkan dengan

menambahkan kapasitas dari tiap pompa untuk beberapa head yang berbeda,

kemudian gambarkan nilai kapasitas yang baru untuk tiap head. Head pada saat

shut/off untuk dua buah pompa yang dioperasikan secara paralel atau individual

adalah sama. )urva 3"-H digambarkan dengan cara yang sama seperti tertera

pada gambar 18. -ebagai contoh, 3"-H+untuk satu pompa pada ;999 gpm adalah

1=. Baka, pada operasi paralel 18999 gpm dapat dipompakan dengan 3"-H +1=

oleh tiap pompa.

19 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

20/39

Gb. 1

)urva menun$ukan bah0a tiap pompa akan mengalirkan ;999 gpm pada 1=9 T%H

saat beroperasi paralel. %aya yang dibutuhkan untuk tiap unit adalah !=9 hp,

3"-H+& 1= dan 3"-H4& ;.

%engan hanya satu pompa beroperasi, kapasitas alir adalah 11999 gpm pada 19;

T%H. H" & !@@ hp, 3"-H+& 8 dan 3"-H4& !9. %ibutuhkan motor dengan

daya =99 hp.

5ontoh ini menun$ukan bah0a $ika kita memilih motor dengan daya !@9 hp untuk

operasi secara paralel, maka motor tersebut akan menerima beban lebih pada

operasi individual. "engoperasian pompa secara individual $uga kritikal dalam

masalah 3"-H. -ebagai contoh, $ika 3"-H4 sistem ada di sekitar 9, maka

operasi secara paralel akan ber$alan dengan baik, tapi operasi pompa secara

individual akan menyebabkan kavitasi.

1.6. Ru'us )asa dan Si'2ol

Ru'us7u'us 3

GPM

lbhr

sp gr=

999.

. .

Hpsi

sp gr=

!1.. .

Hin hg

sp gr=

11!=. . .. .

h &g

&v = =

9 91@@.

( )&

GPM

)

GPM

- D=

=

9 !1 9 =9

. .

. .

HPGPM H sp gr

*ff

GPM psi

*ff=

=

. .

. .!89 1>1@

*ffGPM H sp gr

HP.

. .=

!89

++ GPM

Hs = !

=

20 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

21/39

Hv

g=

v

+ D=

( )Deg 2 Deg 7. .= ! @, ( )Deg 7 Deg 2. .= +@ !

-imbol :

?"B & gallon per menit

b & pound

Hr & hour * $am

sp.gr. & specific gravity

H & head dalam feet

psi & pound per square inch

2n.Hg. & inch air raksa

hv & velocity head dalam feet

& kecepatan dalam feet per second

g & !.18 ft*sec'percepatan gravitasi(

4 & luas penampang dalam inch kuadrat

2.%. & diameter dalam 'inch(

H" & brake horsepo0er

#ff. & effisiensi pump dalam desimal

3s & kecepatan spesifik

3 & kecepatan dalam putaran per menit 'rpm(

v & kecepatan peripheral impeller dalam feet per second

% & diameter impeller dalam inch

21 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

22/39

*. POMPA TUR8INE $ERTI-AL

*.1. Istilah %an! )i+aai

a. )atu' atau !ade: tinggi permukaan pondasi pompa

b. Static li9uid le&el'level fluida statik( / $arak vertikal dari grade ke level fluida

dimana tidak ada fluida yang dikeluarkan dari sumur atau sumbernya.

c. )a:do:n / $arak antara level fluida statik dan level fluida saat pemompaan

pada kapasitas yang diperlukan.

d. Pu'+in! li9uid le&el'level fluida yang dipompa( / $arak vertikal dari grade ke

level fluida pada saat pemompaan di kapasitas rated. evel fluida yang dipompa

setara dengan level air ditambah dra0do0n

e. Settin!/ $arak antara grade dan puncak dari bo0l pompa.

f. TPL;total +u'+ len!th'pan$ang total pompa( / $arak antara grade dengan titik

terendah pompa.

22 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

23/39

g. Rated +u'+ head / lift di ba0ah discharge ditambah head di atas discharge

ditambah rugi akibat gesekan pada pipa discharge. 2ni adalah head yang men$adi

tanggung $a0ab pemakai dan tidak termasuk kerugian yang terdapat dalam

pompa.

h. Colu'n dan discha!e head fiction losses'kerugian akibat gesekan column

dan discharge head( / )erugian head pada pompa karena adanya gesekan pada

column assembly dan discharge head. )erugian akibat gesekan diukur dalam

feet dan bergantung pada dimensi column, dimensi poros, setting dan dimensi

discharge head.

i. 8o:l head/ head total yang dihasilkan bo0l assembly pada capasitas rata/rata.

2ni adalah kurva kemampuan ker$a.

j. 8o:l efficienc%/ effisiensi dari bo0l unit. 3ilai ini dibaca langsung dari kurva

kemampuan ker$a pompa.

k. 8o:l hose+o:e / %aya yang dibutuhkan oleh bo0l untuk menghantarkan

kapasitas tertentu terhadap bo0l head.

o%l hpbo%l head capacity

bo%leffisiensi=

!89

l. Pu'+ head total / head pompa rat/rata ditambah kerugian pada column dan

discharge head.

m. -eu!ian !esean +oos / daya yang dibutuhkan untuk memutar poros pada

bearing.

n. 8ae hose+o:e +o'+a'daya yang dibutuhkan pompa( / pen$umlahan dari

daya yang dibutuhkan bo0l ditambah kerugian pada poros 'dan kerugian pada

thrust bearing penggerak pada kondisi tertentu(.

o. Total +u'+ efficienc%'0ater to 0ater( * #ffisiensi total pompa / #ffisiensi dari

pompa secara keseluruhan tanpa penggeraknya dengan memperhitungkan

kerugian/kerugian pada pompa.

*ffisiensihead pompa capacity

brakehorsepo%er=

!89

p. O&eall efficienc% '0ire to 0ater( * #ffisiensi keseluruhan / effisiensi

keseluruhan pompa dan motor. 7verall efficiency & total pump efficiency !

>=8

.

Static head fluida ( ) ( )

feettekanan static psig

specific gravity=

!1.

$elocit% head fluida ( ) ( )

feetkecepa fluida

g ft=

=

tan

. * sec

!

$isositas a2solut

'centipoise( & specific gravity < viskositas kinematik 'centistrokes(

$isositas ine'ati

( ) ( )( )ssuityvissaybolt

ssuityvissayboltescentistrokcos

1;9cos.9 ==

Teanan a2solut 'psia( & tekanan atmosferic lokal F tekanan pengukuran 'psig(

Gallon +e e&olution @

( ) ( )!1

plungerjumlahinstrokedaripanjanginplungerpenampang

8ael +e hai @ gal*rev < kecepatan pompa 'rpm( < !=.!

S+ecific !a&it% 'pada 89oC( &( )derajatgravity)P-+@.1!1

@.1=1

8olt cla'+ load 'lb( & 9.>@ < proof strength 'psi( < tensile stress area 'in(

34 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

35/39

Tosi 2aut "ft.l2# @

( )( ) ( )lbloadclampboltinalnodiameter

atau

min1@.1.9

9. untuk dry

9.1@ untuk 0asher yang mendapat pelumasan, plating dan pengerasan

Men!hitun! effisiensi &olu'eti ai

#fisiensi volumetrik pompa reciprocating, berdasarkan kapasitas pada kondisi

suction, menggunakan tabel kompresibilitas air, dihitung dengan cara seperti di

ba0ah ini :

!tPtd

d

c

tPtdvolumetrik*ff

+=

1

11.

%imana :

t & faktor kompresibilitas pada temperatur t 'Cahrenheit atau 5elcius(

c & volume liquid chamber pada $alur chamber antar valve, pada saat

plunger berada pada u$ung stroke discharge 'in!(

d & volume perpindahan per plunger 'in!(

"td & tekanan discharge kurang tekanan suction 'psi(

- & -lip, dinyatakan dalam nilai desimal

Contoh 3

Tentukan efisiensi volumetrik suatu pompa reciprocating dengan kondisi sebagai

berikut :

Tipe pompa : plunger diameter ! in < triple< stroke @ in

Cluida yang di pompa : air

Tekanan suction : 9 psig

Tekanan discharge : 1>;@ psig

Temperatur pemompaan : 1=9 C

c : 1>.= in!

d : !@.!=! in!

- : 9.9

Tentukan t dari tabel kompresibilitas air

t & 9.99999!9@ pada 1=9 C dan 1;99 psia

35 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

36/39

!tPtd

d

ctPtd

volumetrik*ff

+

=

1

11

.

( ) ( )

( ) ( )9.9

99999!9@.991>;@1

!=!.!@

=.1>199999!9@.991>;@1

+

=

& 9.898

& 8 persen

Table 2 Kompresibilitas Air

7aktor 8ompresibilitas t ; 16nit &olume Per Psi Pressure.

8ompresibilitas dari 1/.3 Psia pada 4 7 dan 1 7 dan dari $ekanan !aturasi pada

,5 7

Te'+eatue Te'+eatue

Pessue

Psia

* C

04 F

1 C

*1* F

* C

56* F

Pessue

Psia

* C

04 F

1 C

*1* F

* C

56* F

8999 .;= !.1= @.9 999 .81 .= !.>@

>999 .; !.19 @.9 !999 .@ .!; !.8;

;999 .;9 !.9@ =.> =999 .@; .!! !.81

999 .>; !.91 =.;> @999 .@> . !.@@

19999 .>8 .8 =.>8 8999 .@8 .= !.=11999 .>@ . =.88 >999 .@@ .9 !.=!

1999 .>! .;> =.@> ;999 .@@ .1@ !.!>

1!999 .>1 .;! =.=> 999 .@= .11 !.!1

1=999 .>9 .>; =.!; !9999 .@! .98 !.8

1@999 .8 .>= =. !1999 .@ .9 !.1

18999 .8> .8 =.1 !999 .@1 1.> !.18

1>999 .88 .8@ =.1! !!999 .@9 1.! !.11

1;999 .8@ .89 =.9@ !=999 .= 1.;; !.9>

1999 .8= .@8 !.> !@999 .= 1.;= !.9!

9999 .8! .@1 !.; !8999 .=; 1.> .

1999 .8 .=> !.;

Men!hitun! efisiensi &olu'eti h%doca2on

#fisiensi volumetrik suatu pompa reciprocating berdasarkan kapasitas pada kondisi

suction, dengan menggunakan faktor kompresibilitas hydrocarbon, dihitung dengan

cara seperti di ba0ah ini :

=

s

d

d

c!volumetrik*ff

11.

36 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

37/39

%imana :

c & volume liquid chamber pada $alur chamber antar valve, pada saat

plunger berada pada u$ung stroke discharge 'in!(

d & volume perpindahan per plunger 'in!(

" & tekanan 'psia( dengan "s& tekanan suction 'psia( :

"d& tekanan discharge 'psia(

"c & tekanan kritikal fluida 'psia(

"r & Tekanan yang sudah dikurangi 'reduced pressure(

( )

( ) Pc

P

psiakritis$ekanan

psiaaktual$ekanan=

"rs & reduced suction pressure &Pc

Ps

"rd & reduced discharge pressure &Pc

Pd

- & slip, dinyatakan dalam nilai desimal

t & temperatur dalam dera$at +ankine

& dera$at C F =89 'ts& temperatur suction dalam dera$at +ankineL

td& temperatur discharge dalam dera$at +ankine(

Tc & temperatur kritikal fluida dalam dera$at +ankine

Tr & reduced temperatur

&( )

( ) $c

t

Rankinederajatkritikaltemperatur

Rankinederajataktualtemperatur=

Trs & reduced suction pressure &$c

ts

Trd & reduced discharge pressure &$c

td

#ff. ol. & efisiensi volumetrik dinyatakan dalam nilai desimal

& ( )!*=.81

1ftlbfluidadensitas=

s & densitas pada tekanan suction 'lb*ft!(

d & densitas pada tekanan discharge 'lb*ft!(

& faktor ekspansi fluida

37 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

38/39

1

1& konstanta karakteristik 'gr*cm!( untuk fluida apapun yang ditetapkan oleh

pengukuran densitas dan nilai/nilai yang terkait pada tabel !.

Tabel 3

Tc Pc +l;:l

Ca2on

Ato's Na'e

)e!ee

Ranine

L2 Pe

S9 In

Ga's

Pe cc

1 Bethane !=! 8>! !.8>

#thane @@9 >1> =.=

! "ropane 888 8= =.;9!

= utane >88 @== @.99

@ "entane ;=> =; @.1;

8 He Heptane > != @.;@

; 7ctane 19@ !8 @.!=9

3onane 19>! !! @.!;

19 %ecane 111= !9; @.=1=

1 %odecane 11;@ > @.=@

1= Tetradecane 1=; == @.=;!

Contoh 3

Tentukan efisiensi volumetrik pompa reciprocating seperti contoh di atas dengan

kondisi sebagai berikut :

Tipe pompa : plunger diameter ! in < triple< stroke @ in

Cluida yang dipompa : propane

Temperatur suction : >9 C

Temperatur discharge : ;9 C

Tekanan suction : = psig

Tekanan discharge : 111 psig

Tentukan densitas pada tekanan suction :

>,@.9888

>9=89=

+==

$c

t$rs

s

( )

( )

!*=.!1=.819=;.9;9!.==.8

1

1

=19=;.9

,!;9!.=1

1

=.98=

@>

ftlb

gambardari

propanetabeldari

Pc

PsP

s

rs

===

=

=

===

38 of 42

7/22/2019 Pump Bab-1,2,3

39/39

Tentukan densitas pada tekanan discharge:

( )

!*8=.!=.819;.9;9!.==.81

1

=19;.9

9.!8=

18

;1.9888

;9=89

ftlb

gambardari

Pc

PdP

$c

t$rd

d

rd

d

===

=

===

=+

==

-ehingga

=

=

=.!1

8=.!1

!=!.!@

=.1>9.9111..

s

d

d

c!vol*ff

& 9.;!>8

& ;!.>8 persen