t

TUGAS HIDROLIKA-IISOAL-SOAL DAN PEMBAHASAN TENTANG POMPA

DIKERJAKAN OLEH :AHMAD SAFII NIM : 08 0404 018

DOSEN :IVAN INDRAWAN ST.MT.

2011

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

1. Sebutkan parameter apa saja yang perlu diperhatikan dalam pemilihan suatu pompa?

Karakteristik yang diperhatikan dalam pemilihan suatu pompa adalah : y y y y y Kecepatan rotasi Debit yang dihasilkan Tekanan pompa Daya yang dihasilkan Efisiensi pompa

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan spesific speed? Dan jelaskan bagaimana aplikasinya dalam pemilihan jenis pompa?

Spesific speed adalah kombinasi dari tiga parameter utama

yaitu kecepatan

rotasi, debit yang dihasilkan dan tekanan. spesif ic speed adalah standar internasional yang digunakan unutk menilai karakteristik suatu pompa. Semua pompa memiliki spesific speed -nya masing-masing. fitur tertentu dari kecepatan spesifik adalah sebagai berikut : a. Nilai efisiensi mulai menurun secara drastis ketika kecepatan spesific di bawah 1000. b. Kecepatan spesifik tinggi di atas 5000 juga memiliki nilai efisiensi yang lebih rendah daripada batas kecepatan spesifik standar. c. Pada semua kecepatan spesifik, kapasitas pompa yang lebih kecil memiliki efisiensi yang lebih rendah dibandingkan dengan pompa kapasitas yang lebih tinggi.

y

Pompa sentrifugal radial memiliki kecepatan spesifik antara 500 sampai 3500 dan cocok untuk debit rendah di bawah tekanan yang relatif tinggi.

y

Pompa aliran campuran dari kecepatan spesifik dalam rentang 3500-7500 digunakan untuk arus lebih dari 1000 gpm.

y

Pompa aliran aksial dengan kecepatan spesifik antara 7500 dan 15.000 memberikan debit tinggi lebih dari 5000 gpm

Aplikasi dalam pemilihan jenis pompa adalah pada pemilihan Pompa, jika kita membutuhkan arus yang lebih dari 1000 gpm dengan nilai kecepatan spesific 7000, maka pompa yang dipilih adalah pompa aliran campuran.

3. Jelaskan apa yang dimaksud dengan afinity law s? Affinity laws digunakan dalam hidraulik dan HAVC yang termasuk didalam centrifugal dan axial flow, yang mana ketentuan dalam mengatur hubungan antara parameter parameter yang termasuk dalam pompa atau fan yaitu : tekanan, kecepatan aliran rata rata, shaft speed dan daya. berdasarkan : y y Impeller diameter held constant Shaft speed held constant Ketentuan

4. Sebuah model pompa diameter 5,x menghasilkan tenaga 0,5 hp pada kecepatan 9XY rpm dengan tinggi tekan (head) 3,Z ft. Sebuah pompa lain yang serupa s ecara geometrik diameter 20 dioperasikan dengan efisiensi yang sama dan tinggi tekan sebesar 60 ft. Hitunglah berapa kecepatan dan power yang dihasilkan ? (XYZ = 018) Jawab :

5. Jelaskan apa yang dimaksud performance characteristic ? Performance characteristic adalah Karakteristik sebuah peralatan, ditentukan selama pengujian atau selama operasi, Sedangkan Karakteristik pompa biasanya digambarkan secara grafis oleh produsen sebagai kurva kinerja pompa. Kurva pompa menggambarkan hubungan antara debit dan head untuk pompa yang sebenarnya. Informasi penting lainnya untuk pemilihan pompa yang tepat juga disertakan efisiensi kurva, NPSHr kurva, kurva pompa untuk diameter impeller beberapa kecepatan yang berbeda, dan konsumsi daya.

Peningkatan diameter impeler atau meningkatkan kapasitas aliran laju - dan kurva pompa bergerak ke atas.

kecepatan

head

dan

Kapasitas head dapat ditingkatkan dengan menghubungkan dua atau lebih pompa secara seri, atau kapasitas laju aliran dapat ditingkatkan dengan menghubungkan dua atau lebih pompa secara paralel.

6. Hasil dari pengujian sebuah pompa diperoleh kapasitas = 5XYZ rpm, head = 4ZY ft, Power = 19Z hp. Tentukanlah performa pompa tersebut pada 15ZX rpm. Kemudian jika diameter impeller dikurangi dari 20 menjadi 1Z, tentukanlah karakteristik pompa yang baru tersebut ? ( XYZ = 018 )

Diketahui :

Diminta : a) Performa pompa pada 1580 rpm b) Karakteristik, jika diameter impelar dikurangi dari 20 menjadi 18

Penyelesaian : a) Performa pompa

b) Karakteristik pompa

7. Head pompa adalah energi yang di berikan kedalam fluida dalam bentuk tekanan. Dimana tekan merupakan ketinggian fluida harus naik untuk memperoleh jumlah energy yang sama dikandung satu satuan bobot fluida pada kondisi yang sama.

Dari Persamaan Bernoulli dalam bentuk energi head terdiri dari empat bagian head yaitu head elevasi, head kecepatan, head tekanan, dan head kerugian (gesekan aliran) a. Head statis total Head statis adalah penjumlahan dari head elevasi dengan head tekanan. Head statis terdiri dari head statis sisi masuk (head statis hisap) dan sisi ke luar (head statis hisap) b. Head Kerugian (Loss) Head kerugian yaitu head untuk mengatasi kerugian kerugian yang terdiri dari kerugian gesek aliran di dalam perpipaan, dan head k erugian di dalam belokan-belokan (elbow), percabangan, dan perkatupan (valve)

Hloss = Hgesekan + Hsambungan

y

Head kerugian gesek di dalam pipa [Hgesekan ] Aliran fluida cair yang mengalir di dalam pipa adalah fluida viskos faktor gesekan fluida de ngan dinding pipa tidak dapat

sehingga diabaikan. y

Kerugian head dalam jalur pipa [ Hsambungan] Kerugian head jenis ini terjadi karena aliran fluida mengalami

gangguan aliran sehingga mengurangi energi alirnya.

B. Pada perkatupan sepanjang jalur pipa Pemasangan katup pada instalasi pompa adalah untuk pengontrolan kapasitas, tetapi dengan pemasangan katup tersebut akan mengakibatkan kerugian energi aliran karena aliran dicekik. Perumusan untuk menghitung kerugian head karena pemasangan katup adalah seba gai berikut :

c. Head total Head total pompa yang dibutuhkan untuk mengalirkan air dengan kapasitas yang telah ditentukan dapat ditentukan dari kondisi insatalsi pompa yang akan dilayani.

8. System Head Curve Untuk menghitung suatu sistem kurva utama beberapa point harus di pilih untuk menghitung kehilangan gesekan dari kedua hisapan dan pembuangan dari pompa pada berbagai bentuk rata rata aliran. Tingkat hisapan utama dan tingkat pembuangan tetap konstan.

Gunakan contoh dari halaman sebelumnya untuk menghitung TDH untuk suatu aplikasi hisapan banjir menggambarkan kehilangan gesekan dari 50, 90, dan 100 GPM yang diikuti :

Tot

Total Dy amic Head(TDH) at 90 GPM = 109.5' - 8.93' = 100.6' Total Dy amic Head(TDH) at 100 GPM= 122.4' - 8.70' = 113.7'

Jawab :

Q, H, P, Effi ien

Hp

Di c ar e (Q)

i Kapasitas semakin besar, maka po er yan terjadi semakin besar dan efisiensi yan terjadi begitu besar pula.

i Semakin besar debit maka semakin besar pula tekanan (head) yan terjadi

!

9. Jel k n h b n po pa ?

n an ara kapasi as debi

head po er, dan efisiensi pada suatu

y

ic Head(TDH) at 50 GPM = 70.03' - 9.67' = 60.36'

SOAL NO.10 Gambarkanlah grafik kurva karakteristik pompa, dan jelaskan apa maksudnya ?

i Berdasarkan kurva diatas, efisiensi dan power bersifat parabolic terhadap kapasitas, pada saat kapasitas tertentu didapatkan efisiensi yang maksimum i Untuk kurva head, hubungan head mempunyai kurva parabolic menurun, semakin besar kapasitas maka head semakin menurun

SOAL NO.11 Sebuah pompa dengan data fabrikasi seperti padaTabel 11.10 (buku referensi). a) Gambarkan kurva karakteristik pompa tersebut b) Tentukanlah tipe kecepatan spesifiknya c) Jika kecepatan pompa dikurangi menjadi 12ZX rpm, tentukanlah karakteristik pompanya d) Jika diameter pompa menjadi 5,X tentukanlah karakteristik pompanya e) Jika sebuah unit yang sama dengan diameter 5,X digunakan, tentukanlah karakteristik pompanya

Jawab : a) Gambar grafik

b) Tipe kecepatan spesifik Kecepatan spesifik pada titik efisiensi maksimum, Q = 1300 gpm, H = 90 ft

c) Karakteristik pompa (kecepatan pompa dikurangi menjadi 1280 rpm)

Untuk perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada table

d) Karakteristik pompa (diameter pompa menjadi 5,0)

e) Karakteristik pompa (digunakan unit yang sama dengan diameter 5,0)

TABEL TABULASI KARAKTERISTIK POMPA

8 in at 1280 rpm Same pump (1) Q 0,731 (2) H 0,535 (3) P 0,391

5 in at 1750 rpm Same pump (4) Q 0,625 (5) H 0,391 (6) P 0,244

8 in at 1280 rpm Similar unit (7) Q 0,244 (8) H 0,391 (9) P 0,095

0 365,5 584,8 731 950,3 1169,6

66,34 63,665 59,92 55,64 48,15 37,45

10,850 13,818 15,128 16,539 16,500

0 312,5 500 625 812,5 1000

48,484 46,529 43,792 40,664 35,19 27,37

6,771 8,623 9,440 10,321 10,297

0 122 195,2 244 317,2 390,4

30,256 46,529 43,792 40,664 35,19 27,37

2,636 3,357 3,676 4,018 4,009

Soal no.12 Sebuah pompa dengan karakteristik seperti tabel 11.10 digunakan pada sistem pipa seperti gambar 11.20 dimana posisi reservoir bawah mempunyai elevasi 7x ft dan reservoir atas dengan elevasi 2zy ft. Tentukanlah a) head operasional dan debit pompa, b ) efisiensi pompa dan kesesuainnya, c) input power . diketahui nilai f = 0.1z ( xyz = 018 )

Jawab : 1. Untuk kurva sistem head, dari persamaan ( 11.37 ) Hp =

k One entrance One exit Four 90 bend at 0.9 One glove valve 0.5 1.0 3.6 10.0 +

Hp =

Hp = 211 + 36.307

Berdasarkan persamaan diatas, kurva tidak memotong kurva karakteristik pompa. Maka diasumsikan beda tinggi adalah 50, maka persamaan menjadi Hp = 50 + 36.307

2. Kurva sistem berada diantara kapasitas dan head 3. Untuk kurva karakteristik dapat dibuat dari data tabel 11.10

Capacity (gpm)

Hp ( cfs )

0 500 800 1000 1500

0 1.11 1.78 2.23 3.34

50 95 165 230 455

Berdasarkan tabel diatas dapat dibuat kuva sistem headnya, sebagai berikut : Dari kedua grafik tersebut didapat perpotongannya pada Q = 665 gpm dan H = 115.5 ft. 4. Pada titik tersebut didapat efisiensi sebesar = 59 % ( interpolasi ) 5. Tenaga masukan =

= 25.632 hp

13.

Jelaskan perbedaan penggunaan system sus unan pompa yang berbentuk seri

dengan susunan parallel ? Jawab : Pompa Seri (Penambahan Head) Ketika dua (atau lebih) pompa disusun dalam seri, sehingga kurva kinerja pompa mereka diperoleh dengan menambahkan head mereka dengan kecepatan yang sama seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Pompa sentrifugal seri digunakan untuk mengatasi kerugian sistem head yang lebih besar dari satu pompa dapat menangani sendiri. Untuk dua pompa identik dalam seri head akan menjadi dua kali head pompa tunggal pada laju aliran yang sama. Dengan laju aliran konstan bergerak kepala gabungan dari 1 ke 2. Dalam prakteknya head dan aliran diperingkat bergerak sepanjang kurva sistem 3. Jika salah satu pompa berhenti, titik operasi bergerak sepanjang kurva sistem resistensi dari titik 1 ke titik 2 - head dan laju alir mengalami penurunan. Pengoperasian pompa Seri single stage jarang ditemui - lebih sering multistage pompa sentrifugal yang digunakan

Pompa di Paralel (Penambahan Aliran) Ketika dua atau lebih pompa tersebut diatur dalam kurva kinerja paralel yang dihasilkan mereka diperoleh dengan menambahkan debit mereka pada kepala yang sama seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Pompa sentrifugal secara paralel digunakan untuk mengatasi arus volume yang lebih besar dari satu pompa dapat menangani sendiri. Untuk dua pompa identik secara paralel debit akan ganda (pindah dari 1 ke 2) dibandingkan dengan pompa tunggal jika kepala dipertahankan konstan. Dalam prakteknya kepala dan volume aliran bergerak sepanjang kurva sistem seperti yang ditunjukkan dari 1 sampai 3.

Jika salah satu pompa berhenti paralel atau seri, titik operasi bergerak sepanjang kurva resistansi sistim dari titik 3 ke titik 1 - kepala dan laju alir mengalami penurunan.

14.

Pompa

A dan pompa B mempunyai karakteristik seperti pada table

example 11.18. pompa tersebut di susun seri pada suatu system dengan static lift 90 ft. jaringan pipa terdiri dari pipa diameter 6 panjang 15zx ft, dengan minor losses 20 kali head kecepatan. Tentukanlah kondisi pengoperasiannya dan juga input power yang di perlukan. f=0,02 . ( xyz : 018 )

Pump A: 8-in, 1450 rpm Q (gpm) 0 500 1000 1500 H (ft) 186 179 158 112 Efficiency 0 54 70 67

Pump A: 8-in, 1450 rpm Q (gpm) 0 400 800 1200 H (ft) 172 166 140 90 Efficiency 0 59 77 74

Penyelesaian: 1. Karakteristik kurva itu pada pompa A dan B di gambarkan dalam gambar 11.22. gabungan karakteristik Head di hitung di bawah.

Head Kapasitas pompa A (ft) 0 400 800 1200 186 182 168 144

pada

Head pada pompa B (ft) 172 166 140 90

Total Head (HA+HB) (ft) 328 348 308 234

Gabungan kurva di ilustrasikan pada gambar 11.22. 2. System head kurva di di hitung di bawah:

Q=kapasitas/449 Kapasitas (ft) 0 500 1000 1200 0 1.11 2.23 2.67

Hp=90 + 33.487 Q2 90.00 131.26 256.53 328.72

System head curve dapat di plot dalam gambar 11.22 3. Debit dan Head pada kondisi pengoperasian dari perpotongan karakteristik dan system kurva adalah Q = 740 gpm H = 174 ft

4. Hubungan Q = 740 gpm Untuk pompa A: H A = 172 ft, Untuk pompa B: H B = 173 ft,

A B

= 59.3 % = 0.5 %

5.

Kekuatan yang masuk =

15.

Dua pompa seperti contoh sebelumnya disusun paralel , pada sistem

jaringan pipa yang sama hanya dengan catatan nilai diameter dirubah menjadi 1z. Tentukanlah kondisi pengoperasian jika a) dikombinasikan untuk dua pompa, b) masing-masing pompa, c) tentukan input power. ( xyz = 018 )

Jawab :

1. Kurva karakteristik untuk pompa A dan B dapat di plot pada gambar 11.23.karakteristik gabungan dihitung pada tabel berikut :

Head (ft)

Capacity of pump A (gpm)

Capacity of pump B (gpm) 0 520 800 990

Total capacity Qa + Qb ....(gpm) 760 1500 2030 2420

172 160 140 120

760 980 1230 1430

2. Kurva sistem head dihitung dengan rumus :

Capacity ,Q ( gpm ) 0 500 1000 1500 2000 2500

Q = capacity /449 (cfs) 0 1.11 2.23 3.34 4.45 5.57

Hp =

90 90.25 91.01 92.3 94.04 96.34

Dari tabel diatas dapat dibuat kurva,

3. Berdasarkan kurva-kurva tersebut didapat perpotongan pada Q = 2640 gpm , H = 120 ft Untuk pompa A . Q = 1660 ; n = 65 % Untuk pompa B . Q = 1280 ; n = 70 %

4. 5. Tenaga masukan = =

= 133.054 hp

16.

Apa yang dimaksud dengan cavitation ?

Jawab : Capitation (kapitasi) adalah fenomena perubahan phase uap dari zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang hingga di bawah tekanan uap jenuh. Fenomena ini adalah proses pembentukan rongga dan pecahnya rongga dimana rongga itu terbentuk apabila suatu titik zat cair mencapai tekanan uap untuk temperatur bersangkutan. Kavitasi bila cukup besar akan mengurangikan kerja pompa, sehingga akan menimbulkan kebisingan, meningkatkan getaran dan mengurangi daya tahan logam dan impeller.

17.

Sistem perpompaan yang ditunjukkan pada gambar 11.24 mengalirkan 1 ft 3/s.

Dengan suhu 60 0 F. Diameter pipa adalah 8 inch. Panjang pipa 4 xz ft dengan menggunakan pipa cost iron. Titik masuk 20 ft dibawah reservoir tekanan atmosfer 14.7 psi. NPSH yang dibutuhkan pompa adalah 7. ( xyz = 018 )

Penyelesaian :

)

h besar dari yang dibutuhkan ( 7 feet ) maka terjadi masalah

cavitasi.