Total head, friction loss, NPSH, Kavitasi

B.5    Total head pompa

               Yang dimaksud total head pompa adalah kemampuan tekanan maximum pada titik kerja pompa, sehingga pompa tersebut mampu mengalirkan air dari satu tempat ke tempat lainnya. Beberapa parameter yang diperlukan untuk menentukan total head pompa diantaranya yaitu friction loss pipa, friction loss fitting & valve, pressure drop peralatan mechanical, dan geodetic head.

         B.5.1.   Friction loss pipa

                     Friction loss pipa terjadi karena disebabkan gesekan antara air dengan permukaan dalam pipa, sehingga menimbulkan gaya gesek dan gaya gesek inilah yang meyebabkan hambatan pada tekanan pompa. Besarnya friction loss pipa tergantung dari jenis material, diameter, dan panjang pipa.

                     Dengan menggunakan pendekatan metode Hazen William maka formulasi untuk menentukan  besarnya friction loss adalah sebagai berikut,

           B.5.2 Friction fitting & valve

                           Friction loss fitting & valve yaitu gaya gesek yang disebabkan karena gesekan antara air dengan fitting & valve (elbow, tee, check valve, butterfly valve, globe valve, dll), dan gaya gesek ini menyebabkan hambatan tekanan pompa. Besarnya friction loss ini tergantung dari diameter, tipe, dan jumlah fitting & valve.

                     Dengan menggunakan pendekatan metode Hazen William maka formulasi untuk menentukan  besarnya friction loss adalah sebagai berikut,

                     H_f  fitting = (h_f1 x juml fitting)+(h_f2 x juml fitting)

                     dimana :

                     H_f  fitting : Jumlah total friction loss pipa    …. m

                     h_f1 : friction loss fitting dg dia. (x) mm        …. m

                     h_f2 : friction loss fitting dg dia. (y) mm        …. m

         B.5.3    Pressure drop peralatan mechanical

                     Peralatan mechanical yang biasa digunakan pada sistem pompa dan pemipaan adalah seperti Y strainer, filter air, air handling unit (AHU), chiller, tanki air panas, dll. Masing-masing dari peralatan tsb. sudah ditentukan nilai pressure dropnya oleh pabrik pembuat yaitu antara 1m s/d 15m.

  

         B.5.4    Geodetic head (Hg)

                     Geodetic head adalah ketinggian vertical dari titik tertinggi pipa suction ke titik tertinggi pipa discharge. Geodetic head merupakan parameter penting dan  nilainya pasti sehingga tidak boleh diperkirakan.

           B.5.5.  Suction head (Hs)

                       Suction head adalah ketinggian hisap pompa dari level air ke titik tertinggi pipa suction. Ketinggian hisap pompa ditentukan berdasarkan kemampuan hisap maximal suatu pompa yaitu ketinggian hisap dengan memperhatikan bahwa tidak akan terjadi kavitasi pada pompa tsb. Suction head ada 2 macam yaitu negative suction dan positif suction.

                     Negative suction (Gbr. B.5.5a.) yaitu jika level air berada dibawah pompa, dan positif suction (Gbr. B.5.5b.) yaitu   jika level air berada diatas pompa.

 

            B.5.6. Diameter pipa & velocity

                    Diameter pipa & velocity merupakan 2 parameter yang tidak terpisahkan dan formulasinya dapat ditulis sebagai berikut :

                     Q = V x A                      A = (лd²)/4

                     dimana :

                     Q   : debit pompa                          …..  m³/jam

                     V   : kecepatan  air                        ......  m/s

                     A   : luas penampang lubang pipa …..  mm²

                     d    : diameter dalam pipa                 …..  mm

                     л    : 3,14

                     Tidak ada batasan yang pasti untuk menentukan velocity, akan tetapi untuk mendapatkan Total Head pompa yang optimal maka batasan velocity yang ideal adalah 0,9m/s – 2m/s. 

         B.5.7.   Menentukan total head

                           Formulasi total head adalah sebagai berikut :

                     Htot = Hf pipe + Hf fitting + Hpd + Hsf + Hg + Hs

                     dimana :

                     Hf pipe      : friction loss pipa

                     Hf fitting      : friction loss pipa & valve

                     Hpd           : pressure drop peralatan

                     Hsf            : safety factor

                     Hg             : geodetic head

                     Hs              : suction/riser  head

B.6.      Tinggi hisap maximum, Kavitasi & NPSH

  Batas tinggi hisap maximum suatu pompa perlu diperhatikan terutama saat tahap perencanaan, karena jika pompa bekerja diatas ketinggian hisapnya maka  pompa tidak bisa menghisap air atau mampu menghisap akan tetapi terjadi kavitasi sehingga performance pompa turun. Ada beberapa parameter yang  penting berkaitan dengan kemampuan hisap yaitu, NPSHr ,  NPSHa.

         B.6.1.   NPSHr

                     NPSHr atau NPSHrequired  (Net Positive Suction Head required) adalah pressure pompa pada sisi hisap yang nilainya ditentukan berdasarkan design pompa (inlet suction, impeler, dll). NPSHr bernilai positif sehingga bersifat menghambat kemampuan hisap pompa. Jika pompa dengan nilai NPSHr kecil berarti pompa tersebut mempunyai kemampuan hisap yang baik.  Nilai NPSHr bisa didapat dari kurva pada katalog pompa.

                     Untuk menentukan NPSHr sebaiknya tidak ditentukan pada titik kerja pompa, akan tetapi ditentukan pada titik kerja Qmax yaitu titik kerja pada kurva paling kanan, hal ini untuk memberikan factor keamanan (kemampuan hisap) yang cukup.

 

         B.6.2 NPSHa

                   NPSHa atau NPSHavailable (Net Positive Suction Head available) adalah pressure maximum pada sisi hisap yang bernilai positive. Nilai NPSHa ditentukan dari hasil perhitungan dengan tujuan untuk membandingkan dengan NPSHr sehingga dapat diketahui apakah pada pompa akan terjadi kavitasi atau tidak. Formula  NPSHa adalah sbb :

                     NPSHa  = Hb – Hf – Hv – Hsf – Hs

                     dimana :

                     Hb    : barometric head                   10,2 mtr

                     Hf     : friction loss pipa                   …. mtr

                                 friction loss fitting & valve  …. mtr

                                 pressure drop peralatan        …. mtr

                     Hv    :  vapour head (dari table)       …. mtr

                     Hsf   :  safety factor head                0,5 mtr

                     Hs     :  suction head/tinggi hisap     .... mtr

  B.6.3.      Kavitasi

Kavitasi adalah terjadinya gelembung-gelembung udara pada sisi hisap pompa yang disebabkan beberapa factor yaitu kedalaman hisap terlalu tinggi, diameter pipa hisap terlalu kecil, suhu air terlalu panas, penggunaan pompa didaerah yang terlalu tinggi (dipegunungan).

Kavitasi bisa menimbulkan kerusakan pada pompa terutama impeller dan rumah pompa sehingga menyebabkan performance pompa (Q &  H) turun drastis.

Syarat supaya pompa tidak terjadi  kavitasi maka harus memenuhi ketentuan sebagai berikut,

NPSHr < NPSHa

dimana :

NPSHr   : nilai NPSH dari data pompa       …. mtr

NPSHa   : nilai NPSH hasil perhitungan      …. mtr

Jadi nilai NPSHa ditentukan untuk memberikan batasan/persyaratan nilai NPSHr maximum yang dimiliki suatu pompa.

Jika pada system pompa terjadi kavitasi, maka ada beberapa metode untuk mencegah kavitasi adalah sebagai berikut :

-    Ketinggian hisap diperpendek atau dirubah menjadi positif suction.

-    Diameter pipa hisap diperbesar.

-    Temperatur air diturunkan.

-    Menggunakan pompa dengan NPSHr yang kecil.

         B.6.4.   Tinggi hisap maximum

                     Kemampuan tinggi hisap maximum suatu pompa dapat ditentukan, setelah data NPSHr dan data-data lainya diketahui. Untuk menentukan tinggi hisap maximum ini harus dipertimbangkan tidak akan terjadi kavitasi pada pompa. Formulasi untuk menentukan tinggi hisap maximum adalah sebagi berikut :

                     Hs.max = Hb – Hf – Hv – Hsf – NPSHa

                     NPSHa = NPSHr

                     dimana :

                     Hs.max   : tinggi hisap maximum           …. mtr

                     Hb          : barometric head                    10,2 mtr

                     Hf           : friction loss pipa                    …. mtr

                                      friction loss fitting & valve   …. mtr

                                      pressure drop peralatan         …. mtr

                     Hv          : vapour head (dari table)        …. mtr

                     Hsf         : safety factor head                 0,5 mtr

                     Hs           : suct head/tinggi hisap max    …. mtr

Sumber