EFISIENSI POMPA Berbicara tentang efisiensi sebuah mesin apapun, kita mengacu pada seberapa baik mesin itu dapat mengubah satu bentuk energi ke bentuk energi lain. Jika satu unit energi disuplay pada sebuah mesin dan output-nya satu-setengah unit dalam satuan yang sama, maka efisiensinya adalah 50%. Penggunaan konstanta dapat memberikan persamaan meskipun dinyatakan dalam jumlah berbeda. Contoh yang paling umum adalah "mesin pemanas" yang menggunakan energi dalam bentuk panas untuk menghasilkan energi mekanik seperti mesin pembakaran internal. Meskipun mesin merupakan bagian yang berhubungan dalam kehidupan kita sehari-hari, namun efektivitas dalam mengkonversi energi jauh lebih kecil dari yang kita harapkan. Efisiensi mesin mobil sekitar 20%. Dengan kata lain, 80% dari energi panas dalam satu galon bensin tidak melakukan kerja yang bermanfaat. Meskipun telah berjalan selama bertahun-tahun, penambahan efisiensi telah banyak dilakukan dengan manambah efisiensi mekanik mesin itu sendiri. Mesin Diesel melakukan pekerjaan yang lebih baik, tapi masih keluar sekitar max. 40%. Peningkatan ini disebabkan, karena rasio kompresi lebih tinggi dengan fakta bahwa bahan bakar di bawah tekanan tinggi di injeksi langsung ke dalam silinder pada bagian atas stroke kompresi. Di sisi lain mesin Bensin, terbatas pada rasio kompresi yang lebih rendah karena bahan bakar memasuki silinder sebelum langkah kompresi. Dalam industri pompa, banyak pekerjaan kita yang melibatkan dua hal sederhana, yakni efisiensi mesin “pompa sentrifugal” dan “motor induksi AC”. Pompa sentrifugal mengubah energi mekanik menjadi energi hidrolik (aliran, kecepatan dan tekanan) dan motor AC mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Banyak sentrifugal besar menghasilkan efisiensi 75 - 90% dan yang kecil biasanya ke kisaran 50 - 70%. Motor AC besar di sisi lain, dapat mendekati efisiensi 97% dan motor lain diatas 5 hp, dapat didesain mencapai 90% hambatan.
Efisiensi pompa sentrifugal adalah perbandingan WKW power fluida (output) dengan BKW power shaft (input) dan di ilustrasikan dengan persamaan :
Menentukan efisiensi Efisiensi merupakan parameter yang sangat penting dalam merencanakan pompa. Dengan kondisi sistem yang ada pompa harus dirancang sedemikian hingga menghasilkan efisiensi yang optimal. Efisiensi pompa merupakan perbandingan daya yang diberikan pompa kepada fluida dengan daya yang diberikan motor listrik kepada pompa. Efisiensi total pompa dipengaruhi oleh efisiensi hidrolis, efisiensi mekanis dan efisiensi volumetris A. Efisiensi Hidrolis Efisiensi hidrolis merupakan perbandingan antara head pompa sebenarnya dengan head pompa teoritis dengan jumlah sudu tak berhingga. Besarnya efisiensi hidrolis dapat dihitung dengan
rumus (Karassik dkk, 1976) :
dengan Q : kapasitas pompa (gpm)
B. Efisiensi Volumetris Kerugian volumetris disebabkan adanya kebocoran aliran setelah melalui impeler, yaitu adanya aliran balik menuju sisi isap. Efisiensi volumetris dapat ditentukan berdasarkan grafik pada gambar dibawah ini.
Gambar 1 Grafik penentuan efisiensi volumetris pompa sentrifugal Sumber : Karassik, 1976 C. Efisiensi Mekanis Besarnya efisiensi mekanis sangat dipengaruhi oleh kerugian mekanis yang terjadi yang disebabkan oleh gesekan pada bantalan, gesekan pada cakra dan gesekan pada paking. Berikut akan dihitung kerugian karena gesekan-gesekan tersebut. 1. Gesekan pada bantalan (hpBF) Kerugian gesekan pada bantalan dapat dihitung dengan rumus :
dengan : hpBF : kerugian daya akibat gesekan pada bantalan (HP) M’ : momen yang terjadi akibat gesekan pada bantalan (kgmm) N : putaran poros pompa (rpm) Besarnya momen yang terjadi akibat gesekan pada bantalan ditentukan berdasarkan rumus (SKF General Catalogue, 1991) : M’ = 0,5 . μ . P. db dengan : μ : koefisien gesekan bantalan, untuk bantalan bola besarnya 0,0015 P : beban bantalan (kg) db : diameter dalam bantalan (mm) 2. Gesekan pada cakra (hpDF) Kerugian daya akibat gesekan pada cakra dihitung berdasarkan persamaan yang diberikan oleh Pfleiderer (Austin H. Church, 1972) :
u2 : kecepatan keliling sisi keluar impeler (ft/s) d2 : diameter luar impeler (in) 3. Gesekan pada paking (hpSBF) Besarnya kerugian daya akibat gesekan pada paking diperkirakan 0,2 – 0,5 % dari daya kuda rem (AJ. Stepanoff, 1957). Jika dalam perencanaan ini
diambil kerugian daya akibat gesekan pada bantalan dan paking sebesar 0,4 % dari daya kuda rem, sehingga : hpSBF = 0,004 BHP Dengan demikian besarnya kerugian mekanis total adalah : hpM = hpBF + hpDF + hpSBF Efisiensi mekanis dapat ditentukan dengan persamaan :
C. Efisiensi Total Pompa Efisiensi total pompa dapat ditentukan dengan persamaan (Austin H. Church, 1972) : ηt = ηh + ηv + ηm
Hydraulic pump power Hydraulic pump power adalah power hidrolik ideal yang dihasilkan oleh pompa. Daya hidrolik ideal untuk menggerakan pompa tergantung pada flow rate, density fluida dan head diferensial. Hydraulic pump power terdiri dari 2 jenis: 1. Hydraulic Horsepower (Water Horsepower) untuk standar Imperial 2. Hydraulic Kilowatt (Water Kilowatt) untuk standar Metric 1. Hydraulic Horsepower (Water Horsepower)
Dimana WHP
: Water Horsepower (HP)
Q
: Flow Rate (gpm)
H
: Head (ft)
Density : in (kg/m3) 3956
: Conversion constanta
*Untuk mengkonversi : HP x 0.746 = Kilowatts (kW) 2. Hydraulic Kilowatt (Water Kilowatt)
Dimana WKW
: Water Kilowatt (kW)
Q
: Flow Rate (L/S)
H
: Head (m)
Density : in (kg/m3) Gravity : 9.81 (m/s2) 1000
: Conversion constanta
Atau
Dimana WKW
: Water Kilowatt (kW)
Q
: Flow Rate (m3/h)
H
: Head (m)
Density
: in (kg/m3)
Gravity
: 9.81 (m/s2)
3.6 &1000
: Conversion constanta
*Untuk mengkonversi : kW x 1.341 = Horsepower (HP)
