Teknik Cara Kerja Pompa Sentrifugal

TEKNIK POMPA SENTRIFUGAL

Setiap pompa mempunyai karakteristik tersendiri, sesuai dengan apa yang telah direncanakan oleh pabrik pembuat atau si pperencananya (designer). Praktikum ini bertujuan mengetahui karakteristik dari pompa sentrifugal, sehingga para praktikan dapat langsung membandingkan antara hasil pengujian dengan teori yang pernah didapat. Praktikum pengujian ini juga bertujuan memberikan pengalaman praktis kepada setiap praktikan bagaimana mengoperasikan dan melakukan pengukuran terhadap parameter-parameter dari suatu pompa sentrifugal.

Pompa adalah suatu alat yang dipakai untuk memberikan atau menambah tenaga dinamis (kinetis) dan tenaga potensial pada cairan. Cairan diisap melalui tengah  impeller dan ke luar secara radial dengan kecepatan (absolute) yang merupakan kecepatan putar (tangensial) dan kecepatan air yang meluncur mengikuti impeller (relative).

Didalam volute (rumah pompa), kecepatan air berkurang karena luas bidang yang dilalui bertambah besar dan tenaganya berubah menjadi tenaga tekanan, maka cairan akan mengalir ke luar pompa. Pompa dapat dijalnkan bila rumah pompa dan pipa isap telah terisi penuh dengan air. Pada pelaksanaannya, cairan masuk impeller dengan kecepatan resultante V₁ pada radius R₁ dan meninggalkan impeller pada kecepatan resultante V₂ dan radius R₂.

Kecepatan-kecepatan yang terjadi mempunyai komponen-komponen yang arahnya tegak lurus satu dengan yang lain :

  ? Aksial atau parallel dengan sumbu perputaran impeller.

  ? Radial atau meronial tegak lurus dengan sumbu perputaran impeller (m)

  ? Tangensial tegak lurus pada arah radial dan aksial (t).

Persamaan ini biasa disebut dengan “Euler Equation”, untuk pompa yang menggambarkan besarnya energi yang ditransfer dari impeller ke cairan/fluida. Persamaan ideal di atas didasarkan atas asumsi-asumsi tertentu, yakni tidak terjadi aliran yang turbuken, tidak terjadi gesekan dan aliran fluida mengalir dengan arah yang sempurna.

Energi maksimum yang dapat dirubah adalah saat momentum sudut pada inlet sama dengan 0, sehingga V­_1t sama dengan 0, persamaannya menjadi :

Berdasarkan kontinuitas, maka volumetric flow yang melalui pompa adalah :

Dimana :            A₂           = luas penampang sisi ke luar

                                V_2m         = kecepatan radial ke sisi luar

                                D₂           = diameter luar impeller

                                b₂            = lebar sisi ke luar impeller

               

Pump Performance characteristic

Karakteristik yang sebenarnya dari suatu instalasi pompa dapat diperoleh dari teori-teori tersebut diatas, akan tetapi diperoleh dari hasil pengamatan dan pengukuran yang langsung dilakukan pada pompa yang sebenarnya atau model pompa tersebut.

Karakteristik performance dari pompa biasanya merupakan gambaran dari head, efisiensi, dan brake horse power (BHP) sebagai fungsi dari kapasitas. Dan gambaran ini akan merupakan suatu tabel-tabel atau grafik-grafik. Di bawah ini adalah karakteristik pompa secara teoritis dari head terhadap kapasitas untuk lengkungan suatu forward, radial, atau backward.

Di bawah ini dapat dilihat kurva kapasitas tinggi tekanan aktual. Kurva tinggi tekan (head) semu, akan dikurangi oleh beberapa kerugian yang terjadi.

Pertama akibat pengaruh aliran sirkulasi, maka besarnya head akan berkurang seperti dapat dilihat pada gambar di bawah.

Kerugian akibat gesekan yang terjadi pada laluan sisi masuk, bagian dalam dari impeller dan pada bagian laluan ke luar pada volute (keong). Kerugian akibat turbulensi aliran, akan mengakibakan head yang dicapai menjadi semakin berkurang. Turbulensi terjadi karena aliran fluida yang masuk impeller tidak mempunyai sudut yang sama dengan sudut sisi masuk β₁.

Head yang terjadi setelah dikurangi oleh beberapa kerugian diatas digambarkan pada garis H.

Gambar : Impeller

§  NPSH (Net Positive Suction Head)

Istilah ini mempunyai hubungan dengan kondisi aliran pompa agar pompa dapat bekerja dengan baik, antara flensa pemasukan pompa dengan permulaan sudu harus terdapat perbedaan tekanan yang cukup besar, supaya air dapat masuk ke sudu.

Tekanan statis terendah dalam instalasi tercapai sedikit sebelum permukaan sudu  kipas, karena sesudah itu tekanan meningkat kembali. Yang harus diusahakn adalah agar tekanan terendah ini tidak menjadi rendah dari tekanan di mana air yang dipompakan mulai mendidih pada suhu kerja atau tekanan uap jenuh. Bila keadaan demikian maka akan terjadi kavitasi.

Gambar: Kurva kapasitas-tinggi tekanan aktual

Berhubung dengan masalah tersebut di atas, maka dalam teknik pompa di masukan pengertian NSPH, disini diadakan perbedaan antara :

? NPSHA (available), yang berhubungan dengan tekanan yang tersedia pada flensa siap pompa.

? NPSHR (required), yang berhubungan dengan tekanan yag diisyaratkan.

NPSHA besarnya tergantung dari pemasangan instalasi pompa sedang NPSHR tergantung dari pompanya sendiri yang biasanya telah ditentukan dari pabrik pembuatannya. Dalam prakteknya NPSHA harus lebih besar dari NPSHR supaya tidak terjadi kavitasi.

§  Head Total

Dalam istilah yang lain biasanya juga disebut head manometrik yang berarti head actual yang harus diatasi pompa supaya air dapat mengalir. Besarnya harga ini akan diterangkan saat briefing laporan akhir.

§  WHP dan BHP

WHP atau water horse power merupakan daya yang dihasilkan pompa. Besarnya sangat tergantung kapasitas pompa tersebut. BHP atau brake horse power merupakan daya masukkan ke pompa yaitu daya yang dibangkitkan oleh motor penggerak. Besarnya harga ini akan diterangkan saat briefing laporan akhir.

§  Efisiensi Pompa

Efisiensi pompa adalah perbandingan WHP dengan BHP.

§  SPESIFIKASI ALAT PRAKTIKUM DAN PROSEDUR

1.       Pompa

Pabrik pembuat           : Gilbert Gilkes & Gordon Ltd.

                                                  Kendal – England

                                                  Serial No. EE 41441

Putaran                              : 3000 rpm

Input                                    : 9 kW

Discharge                         : 300 GPM

Rated Head                     : 28 meter

Brake Arm Radius       : 283 mm

2.       Pompa Penggerak

Pabrik Pembuat           : BKB Elektric motors Ltd.

                                                  Birmingham – England

                                                  Serial No. 50791/1-BS.2613/170

Jenis                                    : DC motor

Daya                                     : 12 HP

Putaran                              : 3000 rpm

Ampere                              : 22 A

Voltage                              : 500 V

Rating                                 : Compound

Date                                     : 12/73

PROSEDUR MENJALANKAN ALAT PRAKTIKUM

o   Periksa semua sambungan listrik apakah sudah terpasang dengan baik, dan periksa apakah variable untuk motor sudah dalam posisi minimum “nol”.

o   Sambungkan panel listrik ke jaringan kistrik tetap.

o   Pasanglah switch utama dan lihat apakah lampu control nyala atau tidak, jika lampucontrol tidak menyala, berarti ada kerusakan pada jaringan listrik, jangan dilanjutkan dan segera beritahu asisten atau penganggung jawab praktikum.

o   Bila lampu control telah menyala, motor penggerak dapat distart, variable putaran dinaikkan perlahan-lahan dan katup discharge dalam keadaan terbuka, sedangkan katup suction dalam keadaan penuh, katup suction dibuka sedikit demi sedikit bila putaran telah mencapai 1200 putaran per menit.

Pengamatan dilakukan pada tiap kedudukan katup delivery dan perubahan kecepatan putar, yang diamati adalah :

  ? Kecepata putar

  ? Kedudukan katup

  ? Momen torsi dari motor penggerak

  ? Tinggi muka air raksa pada kedua kaki manometer

  ? Tinggi muka air dalam saluran flow-meter

Pengamatan yang dilaksanakan selama pengujian berlangsung dilakukan secara serentak dan dilaksanakan apabila keadaan pada parameter pengujian “ready”.

PROSEDUR MENGHENTIKAN ALAT PRAKTIKUM

1)      Apabila percobaan ttelah selesai dilaksanakan dan alat-alat yang dipergunakan hendak dimatikan, maka terlabih dahulu dilakukan :

a.      Penutupan semua alat ukur yang dipakai

b.      Penutupan katup suction dan discharge dengan terlebih dahulu menurunkan putaran motor sampai seminimum mungkin atau sampai penunjukkan angka “nol”.

2)      Matikan switch penggerak motor “off”

3)     Switch utama pada panel listrik dimatikan “off”, dapat dilihat bahwa lampu ikut mati.

4)     Hubungan panel listrik ke jaringan listrik tetap diputuskan.

Bila terdapat hal yang meragukan atau mencurigakan dalam mengoperasikan alat, maka segera lapor ke asisten atau penanggung jawab praktikum.

               

                PERCOBAAN 1

Putaran konstan, bukaan katup berubah

·                    Tabel

n = 850 rpm
Katup	H total	WHP	BHP	η	Q aktual	Q teoristis	ns
	(m)	(watt)	(watt)	(%)	(m3/s)	(m3/s)	(rpm)
6/6	1,15	79,87302	81,86787	97,56333	0,00708	0,02184	64,40390
5/6	1,15	79,87302	88,16540	90,59452	0,00708	0,02065	64,40390
4/6	1,15	79,87302	88,16540	90,59452	0,00708	0,01874	64,40390
3/6	1,15	79,87302	88,16540	90,59452	0,00708	0,01806	64,40390
2/6	1,05	72,92754	81,86787	89,07956	0,00708	0,01584	68,95148
1/6	0,95	65,98206	75,57034	87,31211	0,00708	0,00708	74,32636

·                    Grafik

Gambar ; BHP VS Aktual

               

ANALISA DAN KESIMPULAN

ANALISA

Membandingkan grafik pada percobaan dengan grafik referensi

§  PERCOBAAN 1

Gambar : H Total VS Q Aktual

§  Analisa Grafik H_TOT vs Q_AKT

Pada grafik percobaan H_TOT vs Q_AKT , grafik menunjukkan bahwa H pompa  cenderung menurun walaupun Q aktual memiliki nilai yang tetap.  Sedangkan referensi menunjukkan bahwa nilai head H akan berbanding terbalik dengan debit Q. Maka seharusnya apabila Q memiliki nilai yang sama, maka nilai H seharusnya tidak berubah. Perbedaan grafik praktikum dan referensi dapat disebebkan oleh beberapa hal berikut:

 ? Terdapat kesalahan praktikan dalam pengambilan data

 ? Kesalahan pada alat, yaitu ompa sentrifugal. Baik di alat inti ataupun bagian pengukurnya.

§  Analisa Grafik BHP vs n

Pada grafik percobaan BHP vs n diatas menunjukkan bahwa kurva BHP meningkat dengan semakin besarnya nilai n, yaitu kecepatan putar pompa. Dan dapat kita lihat pula pada grafik referensi BHP juga meningkat seiring dengan naiknya nilai n. Hal ini dapat mengacu pada ketepatan pengambilan data oleh praktikan serta bekerja dengan baiknya alat praktikum.

 

Gambar : BHP VS N

§  Analisa Grafik Q_AKT dan Q_TEO vs pembukaan katup

 

Gambar : Grafik  Q_AKT dan Q_TEO vs pembukaan katup

Terlihat perbedaan yang cukup signifikan pada Q_AKT  vs pembukaan katup dan Q_TEO vs pembukaan katup. Dimana nilai Q yang teorinya semakin meningkat dengan melakukan pembukaan katup hingga 100% namun pada percobaan nilai Q tersebut tidak berubah sama sekali. Hal ini dapat disebabkan karena kesalahan dari sang praktikan ataupun error dari alat praktikum.

Jika melihat superposisi grafik dari kedua grafik tersebut, terlihat bahwa antara Q aktual dan Q teoristis hanya berbeda sedikit nilainya. Dan tentu saja nilai Q teoristis lebih besar daripada Q aktual. Perbedaan ini akan dipengaruhi oleh efisiensi dari pompa sentrifugal itu sendiri yang didapat dari perhitungan yaitu sekitar 90%.

? KESIMPULAN

1.    Saat kapasitas aliran flow rate Q bertambah, Head pompa sentrifugal akan menurun. Dan sebaliknya.

2.      Perubahan nilai laju kapasitas Q ataupun perubahan head H idak mempengaruhi nilai efisiensi. Efisiensi cenderung menurun apabila putaran pompa N dipercepat.

3.   Bertambahnya nilai kapasitas aliran Q dan atau meningkatnya putaran pompa berakibat meningkatnya nilai BPH dan WHP.

4.      Head H dan kapasitas aliran Q akan bertambah seiringnya bertambahnya nilai putaran pompa N.

? Pengaruh perubahan bukaan katup dan rpm pada pompa

? Semakin besar bukaan katup, semakin besar pula head total pompa

? Semakin cepat putaran rpm pada pompa, semakin besar pula head totalnya.