TUGAS BESAR MEKANIKA FLUIDA PEMILIHAN POMPA UNTUK BANGUNAN BA NGUNAN BERTINGKAT BERTINGKAT
Disusun oleh:
Syaehul Akbar 0806368982
DEPARTEMEN DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2010
Pompa adalah alat untuk menggerakan cairan atau adonan. Pompa menggerakan cairan dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi). Menghitung daya pompa dilakukan untuk mengetahui spesifikasi pompa yang akan digunakan,sehingga diadapatkan efisiensi penggunaan daya, desain dan harga instalasi pompa serta penggeraknya yang lebih ekomonis. Ada pun beberapa langkah yang harus ditempuh untuk menghitung daya pompa adalah antara lain, dengan menghitung losses (kerugiankerugian) yang terjadi pada instalasi pompa yang kita akan buat. Dari perhitungan losses (kerugian-kerugian) itu didapatkan Head pompa yang merupakan kemampuan pompa untuk mentransfer air. Adapun data-data yang dibutuhkan untuk menghitung head dan daya pompa adalah sebagai berikut: . !apasitas !apasitas Aliran Aliran Air"Debit Air"Debit Air yang akan disalur disalurkan kan #. $enis $enis %at %at &air &air yang yang akan akan disalu disalurka rkan n '. Head Head otal tal om ompa pa *. !ondisi !ondisi +sap (biasanya (biasanya dari dari tendon tendon " reseroir reseroir " bunker bunker ke outlet) outlet) . !ond !ondis isii !el !elu uar . $uml $umlah ah omp ompaa yang yang digu digunak nakan an /. !ond !ondis isii !erja erja 0. enggerak enggerak ompa ompa (mesin (mesin elektrik elektrik atau atau mesin mesin diesel) diesel) 1. 2ambar 2ambar +nst +nstala alasi si omp ompaa dan dan lumb lumbing ing
1. Kapasitas Alira Air
a. Q aliran Air dalam satuan lt/jam : Kapasitas Aliran sebesar ! ltr/ mnt " #,#! m$/mnt " #.##%&! m$/dt b. 'iameter sap Pompa (mm) : 'itentukan dengan berdasarkan abel &.%# hal &$, *ularso, ahara dengan hasil sebagai berikut : Q pompa " #,#! m$/menit diperoleh 'isap pompa " % %/+ inchi " #.#$%! m 'engan ketentuan baha 'isap pipa tidak boleh lebih kecil dari 'isap pompa ('isap pipa - 'isap pompa), untuk menghubungkan keduanya dipakai eduser.
2.
Jenis Zat Cair at 0air yang dialirkan adalah Air, dengan diasumsikan sesuai abel &.%& hal &+, *ularaso, ahara , pada tekanan dibaah % atm, suhu � 1 $#0), % atm " %#%,$ kPa. 2assa 3enis (Kerapatan Air) " #,445$ kg/l
3.
Head otal !o"#a$ H %"&
ada uraian tentang persamaan 3ernoulli yang dimodifikasi untuk aplikasi pada instalasi pompa, terlihat bah4a persamaan 3ernoulli dalam bentuk energi 5head6 terdiri dari empat bagian 5head6 yaitu head eleasi, head ke7epatan, head tekanan, dan head kerugian (gesekan aliran). ersamaan 3ernoulli dalam bentuk energi head :
a. Head statis total Head statis adalah penjumlahan dari head eleasi dengan head tekanan. Head statis terdiri dari head statis sisi masuk (head statis hisap) dan sisi ke luar (head statis hisap). ersamaanya adalah sebagai berikut :
b. Head !erugian (8oss) Head kerugian yaitu head untuk mengatasi kerugian kerugian yang terdiri dari kerugian gesek aliran di dalam perpipaan, dan head kerugian di dalam belokan-belokan (elbo4), per7abangan, dan perkatupan (ale) Hloss = Hgesekan + Hsambungan 7. Head kerugian gesek di dalam pipa 9 Hgesekan Aliran fluida 7air yang mengalir di dalam pipa adalah fluida iskos sehingga faktor gesekan fluida dengan dinding pipa tidak dapat diabaikan, untuk menghitung kerugian gesek dapat menggunakan perumusan sebagai berikut :
dengan : ; ke7apatan rata-rata aliran di dalam pipa (m"s) C,p,q = !oefesien < koefesien = ; !oefesien kerugian gesek g ; er7epatan graitasi (m"s#) 8 ; anjang pipa (m) D ; Diameter dalam pipa (m) erhitungan kerugian gesek di dalam pipa dipengarui oleh pola aliran, untuk aliran laminar dan turbulen akan menghasilkan nilai koefesian yang berbeda, hal ini karena karakteristik dari aliran tersebut. Adapun perumusan yang dipakai adalah sebagai berikut :
d. !erugian head dalam jalur pipa 9 Hsambungan !erugian head jenis ini terjadi karena aliran fluida mengalami gangguan aliran sehingga mengurangi energi alirnya, se7ara umum rumus kerugian head ini adalah : Hf ; f.#"#g
dengan f ; koefesien gesekan
3. ada perkatupan sepanjang jalur pipa emasangan katup pada instalasi pompa adalah untuk pengontrolan kapasitas, tetapi dengan pemasangan katup tersebut akan mengakibatkan kerugian energi aliran karena aliran di7ekik. erumusan untuk menghitung kerugian head karena pemasangan katup adalah sebagai berikut :
f. Head total Head total pompa yang dibutuhkan untuk mengalirkan air dengan kapasitas yang telah ditentukan dapat ditentukan dari kondisi insatalsi pompa yang akan dilayani. ada gambar diatas head total pompa dapat dirumuskan sebagai berikut :
6ead otal Pompa ditentukan dari kondisi nstalasi Plumbing yang akan dilayani oleh Pompa. 6ead otal dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut :
'engan masing7masing parameter diasumsikan sebagai berikut : 6stat " 6ead *tatis otal, perbedaan tinggi muka air antara pipa isap dengan tinggi muka air pipa keluar (muka air tangki kapal 8hp " perbedaan tekanan pada permukaan air pada pipa isap dan pipa keluar, ditetapkan hp " % atm " %#%,$ kPa 6% " kerugian head di pipa, belokan, sambungan dll 9d&/&g " head kecepatan keluar (m), dengan g " 4,5 m/s& a. 2enentukan 6stat (m) (sesuai ambar %) :
ambar skema pompa pada bangunan lantai dua
dimana : hs " &! hd " %# 2aka: 6stat " $! b. 6ead Kerugian (h%) ditentukan sebagai berikut : 2enentukan h; pada Pipa sap yang masuk ke dalam Pompa < pipa " % %/+ inchi " #.#$%! m Pjg pipa (=) hisap" &! m 0 untuk P90" %$# Q" #,#! m$/mnt " #.##%&! m$/dt Jenis 'ahan
Ha(en)*illia"s Coe+,ient
A>* 7 Acrylonite >utadiene *tyrene Aluminum Asbestos 0ement Asphalt =ining >rass >rick seer 0ast7ron 7 ne unlined (0P) 0ast7ron %# years old 0ast7ron &# years old 0ast7ron $# years old 0ast7ron +# years old 0ast7ron, asphalt coated 0ast7ron, cement lined 0ast7ron, bituminous lined 0ast7ron, sea7coated 0ast7ron, rought plain 0ement lining
%C& %$# %$#7%!# %+# %$#7%+# %$#7%+# 4#7%## %$# %#7%$$ 547%## !74# ?+75$ %## %+# %+# %&# %## %$#7%+#
0oncrete 0oncrete lined, steel ;orms 0oncrete lined, ooden ;orms 0oncrete, old 0opper 0orrugated 2etal 'uctile ron Pipe ('P) 'uctile ron, cement lined @iber @iber lass Pipe 7 @P alaniBed iron lass =ead 2etal Pipes 7 9ery to eCtremely
%##7%+# %+# %&# %##7%%# %$#7%+# ?# %+# %&# %+# %!# %&# %$# %$#7%+# %$#7%+#
smooth Plastic Polyethylene, PD, PD6 Polyinyl chloride, P90, 0P90 *mooth Pipes *teel ne unlined *teel, corrugated *teel, elded and seamless *teel, interior rieted, no projecting
%$#7%!# %+# %$# %+# %+#7%!# ?# %## %%#
riets *teel, projecting girth and horiBontal riets *teel, itriEed, spiral7rieted *teel, elded and seamless in 9itriEed 0lay Frought iron, plain Fooden or 2asonry Pipe 7 *mooth Food *tae
0.00125
"
0.000792
" %.!55 m/detik
%## 4#7%%# %## %$# %%# %## %&# %%# 7 %&#
Kerugian 6ead (h;) dapat ditentukan dengan persamaan 6aBen Filliams sebagai berikut : 0.001135
"
0.0004408
" &,! meter
2enentukan h; pada Pipa keluar dari Pompa, 'engan < pipa " $/+ inchi < pipa " % %/+ inchi " #.#$%! m Pjg pipa (=) hisap " %# meter 0 untuk P90 " %$# Q " #,#! m$/mnt " #.##%&! m$/dt
Kerugian h pada katup isap dan saringan (pada pipa isap menuju ke pompa) < pipa " % %/+ inchi " #.#$%! m
'engan : ; : KoeEsen kerugian katup (katup isap dan saringan) " %.4% (sesuai abel &.&#,
hal $4, *ularso, ahara)
g : graitasi " 4,5 m/s& : kecepatan rata7rata di penampang masuk pipa "%.!55 m/dtk 4.761
"
19.6
" #.&+&4 m
Kerugian h pada ujung pipa keluar dan saringan (pada pipa keluar menuju ke tangki atas) < pipa " G inchi " #,#%4% meter 3umlah Hutlet " & outlet
'engan : ; : KoeEsen kerugian katup (katup isap dan saringan) " % (sesuai abel &.&#,
hal $4, *ularso, ahara)
g : graitasi " 4,5 m/s& : kecepatan rata7rata di penampang masuk pipa " %.!55 m/dtk 2.492673
"
19.6
" #.%&& m
otal h; " #.!#5
Kerugian pada >elokan (elbo) a) >elokan I " 4#, diasumsikan berjumlah $ buah untuk < pipa " % %/+ inchi " %## mm " #,%m 3umlah " $ J " 4# derajat < pipa " % inchi " #.#$%5 meter
@ " #.%$% L %.5+ L #.##%? L% " %.44!4+
6; " #.&!%5 otal h; " #.!!$ *ehingga otal h% " !.%%$!%4 meter
'engan demikian 6ead otal Pompa (6) dapat ditentukan sebagai berikut :
32.4927
6 " $! L !,%%$! L
19.6
" +#.&+% meter
6 untuk oerhead %!M +?.& meter N +? meter
-. !enentuan !SH %/ !S11/ SC1 H/AD4H/AD 1SA! !S115& " 'imana : hs " OP*6 yang tersedia (m) Pa " ekanan AtmosEr (kg;/m&) " %,#$$& kg;/cm& " %#$$& kg;/cm& P " ekanan ap 3enuh (kg;/m&) " #,#&$5$ kg;/cm& " &$5.$ kg;/cm& ( pada suhu &# 0) " >erat at 0air per satuan olume (kg;/m$) " 44!, kg;/cm& hs " 6ead sap *tatis (m) " % meter (permukaan air diatas pompa) hls " Kerugian 6ead di dalam pipa isap (m) pipa masuk L katup masuk L elbo " #,#&$+L(&C#,?!$)L#,?#% " %.4$#+ meter 2aka : •
" 10332
•
6s "
995.7
238.3
1
995.7
L % 7%.4$#+
%#.$ 1 #.&$4$ L % 1 %.4$#+ " 4.&#?4 m (OP*6 ersedia)
. !enentuan !utaran dan Daya 7otor
*esuai br &.&! hal !& *ularso
Q " #.#! m$/menit 6 " + meter
*ehingga : ?! C !#>& 1 !$, 'iartikan : 7 'iameter isap pompa " ?! mm " &.!!4% inchi
7 'iameter keluar " !# mm " %.4?5? 7 'aya 2otor "&!# Fatt " $$!.&? 6P 7 3umlah kutub " & Kutub (untuk motor listrik)
6. !erhitunan /isiensi !o"#a %&
'imana : " >erat Air per satuan 9olume " #,44! kg;/l Q" Kapasitas Aliran " #.#! m$/menit 6 " 6ead otal " +?.&5 meter P " &!# F P " #.!? F 32.4927
D;isiensi Pompa (R)
19.6
32.4927
"
19.6
" #.&&!$ M
K!si"p#la $
3erdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan dalam meren7anakan Daya ompa >ntuk 3angunan 3ertingkat ini mendapatkan kesimpulan antara lain :
. Dengan debit sumber yang 7ukup besar maka kapasitas tangki ba4ah dapat diperke7il.
#. Dalam penggunaan tangki atas sebenarnya juga berpengaruh untuk meringankan pompa dikarenakan sebagai 4adah penampung dan memakai energi grafitasi untuk menyalurkan ke tiap sesi-sesi pada gedung. '. Daya yang dibutuhkan pompa angkat dengan debit / liter"menit dan head pompa ? meter adalah #? @att. *. eren7anaan tinggi tangki air dengan kehilangan tekanan maksimum bar dan tekanan munimum ?,* bar maka tinggi menara air sebaiknya disesuaikan dengan demikian resiko pengurangan tekanan dapat teratasi.
!. Pemilihan pompa ini didasarkan pada komponen7komponen yang telah di bahas sebelumnya, adapun panjang pipa isap juga tingginya bangunan dapat mempengaruhi dari karakteristik pemilihan pompa. ?. Adapun dalam pemilihan pompa agar tidak salah memilih pompa yang akan digunakan, seperti kurangnya daya hisap pompa yang diakibatkan terlalu panjangnya head suction ataupun terlalu tingginya head discharge. . 'apat mengurangi cost dikarenakan pemilihan yang tepat sehinngga tidak menggunakan pompa yang melebihi daya yang sebenarnya dibutuhkan.
