Similarity Laws – Hukum Kesebangunan Pompa

Pompa menambahkan energi ke liquid sehingga liquid mampu dipindahkan dari tempat/pressure yang lebih rendah ke tempat/pressure yang lebih tinggi. Pada pompa jenis kinetic (berputar) energi ditambahkan dengan cara memutar liquid memakai impeller.

Flowrate/capacity pompa dapat diubah dengan mengubah speed (rpm) pompa. Menaikkan speed impeller pompa akan ikut menaikkan flow-nya. Bayangkan kipas angin, dengan kecepatan putar yang semakin meningkat, angin yang berhembus juga semakin banyak. Dalam aplikasi di lapangan mengubah speed terkadang tidak praktis terutama bila penggeraknya motor listrik karena dipengaruhi frekwensi generatornya.

Diffuser/Casing/Bowl suatu pompa dapat dipakai untuk berbagai macam impeller sejenis dengan diameter luar yang berbeda-beda. Misal vertical turbine pump model VIC-T, 6 stage, impeller 10 AHC dapat memakai impeller dengan diameter 5.75 in, 6.625 in, dan 6.688 in dengan bowl yang sama. Misal suatu field ingin menaikkan produksi menjadi sekian ribu barrel, pompa saat ini memakai impeller dengan diameter 6.625 in, dengan mengganti impeller yang lebih besar (6.688 in) apakah pompa mampu mengirimkan sesuai target yang dikehendaki? Hal ini dapat diprediksikan  dengan “Similarity Laws” atau Hukum kesebangunan pompa yang akan diterangkan dibawah ini.

Note : karena pompa meng-handle liquid (cairan) yang bersifat incompressible (tidak dapat dimampatkan) maka hanya 1 jenis impeller dengan diameter yang sama yang dapat dipakai pada tiap stage (dari stage pertama sampai ke enam impellernya sama semua, jenis dan diameternya). Berbeda dengan compressor, karena menghandle udara /gas yang bersifat compressible (dapat dimampatkan) maka semakin tinggi stage-nya,  housing diikuti impellernya semakin mengecil untuk memampatkan udara/gas tersebut.

Point Pertama :

Perhatikan gambar 2 impeller yang berbeda diameternya dibawah ini :

Impeller B mempunyai diameter lebih besar, maka kelilingnya pun tentu juga lebih besar.  Sembarang titik pada bagian terluar impeller B akan menempuh jarak yang lebih panjang daripada titik terluar impeller A.  Jika kedua impeller tersebut berputar pada rpm yang sama maka titik terluar B akan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi dibanding titik terluar A ( Karena titik terluar B akan menempuh jarak yang lebih panjang tetapi jangka waktu yang sama dengan A) .Kecepatan titik terluar impeller ini disebut Tangential Velocity, dan dirumuskan dengan :

Dengan diketahuinya tangential velocity suatu impeller dapat dicari Head yang dihasilkan impeller tersebut.

Jadi semakin tinggi tangential velocitynya maka Head yang dihasilkan pompa semakin besar. Dapat dikatakan juga diffuser/bowl akan mengubah ke pressure lebih tinggi bila tangential velocity nya impeller semakin tinggi.

Dari kedua rumus diatas maka didapat

 

maka, Bila ada 2 pompa yang secara geometris sama dan sebangun maka didapat perbandingan :

 

Similarity Law diatas digunakan untuk memprediksi Head baru atau pressure yang mampu dikeluarkan pompa bila ada perubahan speed N dan/atau diameter impellernya.

Point kedua

Masih dengan analogi kipas angin, pada kecepatan yang sama, baling-baling yang besar akan menghasilkan hembusan angin yang lebih banyak dibandingkan dengan baling-baling yang kecil. Demikian pula pada pompa, impeller yang mempunyai diameter lebih besar akan menghasilkan flowrate/capacity yang lebih banyak.

Flowrate merupakan volume yang dapat dikirimkan pompa dalam putaran tertentu. Jadi flowrate berbanding lurus dengan putaran pompa (n) dan juga volume yang dihasilkan sekali putar. Volume berbanding lurus dengan r ^3 atau juga diameter^ 3 (ingat rumus volume)

Jadi, jika ada 2 pompa sentrifugal yang secara geometris sama tetapi berbeda impellernya, maka untuk kondisi aliran yang sebangun berlaku hukum sebagai berikut :

Dengan Q = flow rate

n = putaran pompa (rpm)

D = diameter impeller

Aplikasi  rumus diatas di lapangan adalah untuk memprediksi flowrate yang dapat dikirim pompa bila putaran dan diameter impellernya berubah.

Point ketiga

Dengan berubahnya diameter impeller maka flowrate dan Head akan berubah. Beban yang harus ditanggung pompa (Hydraulic Horse Power/whp) dan Motor (Brake Horse Power/bhp) pun akan berubah.

Hydraulic Horsepoweratau output pompa  atau whp adalah Tenaga yang digunakan pompa untuk mengirimkan liquid (liquid Horsepower).

Angka konstanta 3960 diatas didapat dari besaran foot pounds untuk 1 hp (33.000) dibagi dengan berat 1 gallon air (8,33 pounds)

Sedangkan Brake Horsepower atau input pompa atau bhp adalah horsepower actual yang digunakan oleh penggerak (motor listrik atau engine) untuk menggerakkan pompa.

Dari similarity law pada point pertama dan kedua :

Maka bila kita masukkan Q dan H pada rumus whp/bhp (kita sebut saja P atau power)  akan didapat hubungan :

Bila kita buat perbandingan antara 2 pompa yang sebangun akan didapatkan :

Aplikasi rumus diatas di lapangan adalah untuk memprediksi horsepower pompa dan penggeraknya bila putaran pompa dan diameter impellernya berubah.

Kesimpulannya :

ada 3 similarity laws pompa yang dapat digunakan untuk memprediksi flowrate, Head, dan Horsepower pompa bila putaran dan diameter impeller berubah.

minomartani, sleman, yogyakarta, 18 oktober 2011. (22:45 wib)

Pos ini dipublikasikan di Pompa. Tandai permalink.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s