Cara Menghitung Net Positive Suction Head (NPSH) Pompa Sentrifugal

18 Tuesday Jan 2011

Posted by mike in Thinking

≈ 13 Comments

NPSH adalah kebutuhan minimum pompa untuk bekerja secara normal. NPSH menyangkut apa yang terjadi di bagian suction pompa, termasuk apa yang datang ke permukaan pendorong. NPSH dipengaruhi oleh pipa suction dan konektor-konektor, ketinggian dan tekanan fluida dalam pipa suction, kecepatan fluida dan temperatur. NPSH dinyatakan dalam satuan feet.

Ada 2 macam NPSH yaitu NPSHa (Net Positive Suction Head Available) dan NPSHr (Net Positive Suction Head Required).

 NPSHa adalah nilai NPSH yang ada pada system di mana pompa akan bekerja.

NPSHr adalah nilai NPSH spesifik pompa agar bekerja dengan normal, yang diberikan oleh pembuat berdasarkan hasil pengetesan.

 NPSHa dapat dicari dengan formula:

 NPSHa = Ha + Hs – Hvp – Hf – Hi

 Ha = Atmospheric Head (dalam feet), yaitu tekanan atmosferik pada ketitinggian terhadap permukaan laut. (lihat contoh tabel Ha air pada beberapa elevasi terhadap permukaan laut).

Untuk menentukan Ha kita perlu memperhatikan tangki atau vessel yang isinya akan disedot dengan pompa, apakah itu tangki terbuka atau berventilasi, atau apakah itu tertutup/kedap udara. Nilai Ha dimulai dari 33.9 feet (14.7 psi x 2.31).

Untuk tangki tertutup tak bertekanan, nilai Ha sama dengan Hvp dan mereka saling menghilangkan. Untuk Tangki tertutup bertekanan, dalam setiap 10 psi tekanan akan ditambahkan 23.1 feet pada nilai Ha nya.

Hs = Static Head level fluida,positif atau negatif (dalam feet)

Yaitu tinggi dari center line suction pompa ke level fluida dalam tangki yang akan disedot. Elevasi yang positif menambahkan energi ke fluida dan elevasi negatif menyerap energi dari fluida.

Hvp = Vapor Head fluida (dalam feet)

Vapor Head dikalkulasi dengan memantau temperatur fluida dan mencocokkan nilai Hvp nya pada grafik yang terlampir.

Hf = Friction Head atau Friction Losses dalam suction piping dan konektor-konektornya

Friction Head dapat dikalkulasi, dtaksir atau diukur. Nilai Friction Head dapat dikalkulasi dengan melihat tabel Friction Head pipa dan fitting. Jika jarak pompa dari tangki relative dekat maka nilai Friction Head dapat diabaikan.

Hi = Inlet Head atau kehilangan energi yang terjadi pada leher suction pompa (dari flange sampai permukaan baling-baling) dinyatakan dalam feet. Dapat juga disebut safety factor 2 feet.

                                Tabel 1:  Tekanan Atmosferik Dan Barometrik Air Menurut Ketinggian

KetinggianTekanan Tekanan TitikBarometrik Atmosferik Didih

Kaki (Feet) Meter Inch Hg mm Hg Psia Feet Water Air-1000 -304.8 31.0 788 15.2 35.2 213.8-500 -152.4 30.5 775 15.0 34.6 212.90 0.0 29.9 760 14.7 33.9 212.0500 152.4 29.4 747 14.4 33.3 211.11000 304.8 28.9 734 14.2 32.8 210.21500 457.2 28.3 719 13.9 32.1 209.32000 609.6 27.8 706 13.7 31.5 208.42500 762.0 27.3 694 13.4 31.0 207.43000 914.4 26.8 681 13.2 30.4 206.53500 1066.8 26.3 668 12.9 29.8 205.64000 1219.2 25.8 655 12.7 29.2 204.74500 1371.6 25.4 645 12.4 28.8 203.85000 1524.0 24.9 633 12.2 28.2 202.95500 1676.4 24.4 620 12.0 27.6 201.96000 1828.8 24.0 610 11.8 27.2 201.06500 1981.2 23.5 597 11.5 26.7 200.17000 2133.6 23.1 587 11.3 26.2 199.27500 2286.0 22.7 577 11.1 25.7 198.38000 2438.4 22.2 564 10.9 25.2 197.48500 2590.8 21.8 554 10.7 24.7 196.59000 2743.2 21.4 544 10.5 24.3 195.5

9500 2895.6 21.0 533 10.3 23.8 194.610000 3048.0 20.6 523 10.1 23.4 193.715000 4572.0 16.9 429 8.3 19.2 184.0

 

                                                                   Tabel 2: Tekanan Uap Air

Temperatur Specific GrafityKepadatan

Tekanan Tekanan Uap Air°F °C 60°F Uap Air (Psi) (Feet Abs.)32 0 1.002 62.42 0.0885 0.20440 4.4 1.001 62.42 0.1217 0.28145 7.2 1.001 62.40 0.1475 0.34050 10.0 1.001 62.38 0.1781 0.41155 12.8 1.000 62.36 0.2141 0.49460 15.6 1.000 62.34 0.2563 0.59165 18.3 0.999 62.31 0.3056 0.70670 21.1 0.999 62.27 0.6331 0.83975 23.9 0.998 62.24 0.4298 0.99480 26.7 0.998 62.19 0.5069 1.17285 29.4 0.997 62.16 0.5959 1.37990 32.2 0.996 62.11 0.6982 1.61795 35.0 0.995 62.06 0.8153 1.890100 37.8 0.994 62.00 0.9492 2.203110 43.3 0.992 61.84 1.2750 2.965120 48.9 0.990 61.73 1.6920 3.943130 54.4 0.987 61.54 2.2230 5.196140 60.0 0.985 61.39 2.8890 6.766150 65.6 0.982 61.20 3.7180 8.735160 71.1 0.979 61.01 4.7410 11.172170 76.7 0.975 60.79 5.9920 14.178180 82.2 0.972 60.57 7.5100 17.825190 87.8 0.968 60.35 9.3390 22.257200 93.3 0.964 60.13 11.5260 27.584212 100.0 0.959 59.81 14.6960 35.353220 104.4 0.956 59.63 17.1860 41.343240 115.6 0.984 59.10 24.9700 60.770260 126.7 0.939 58.51 35.4300 87.050280 137.8 0.929 58.00 49.2000 122.180300 1148.9 0.919 57.31 67.0100 168.220320 160.0 0.909 56.66 89.6600 227.550340 171.1 8.898 55.96 118.0100 303.170360 182.2 0.886 55.22 153.0400 398.490

380 193.3 0.874 54.47 195.7700 516.750

 

NPSHa < NPSHr dengan kata lain NPSHa system haruslah lebih besar dari NPSHr pompa yang dipergunakan agar pompa tersebut dapat bekerja dengan baik.

Contoh kasus #1

 Pada gambar di bawah akan dilakukan pemompaan fluida air dari tangki terbuka yang berada pada level sama dengan permukaan laut (Ha = 33.9 feet) Level tangki adalah 22 feet dari centerline pompa (Hs1 = 22 feet). Friction losses adalah 2 feet (Hf = 2 feet). Temperatur air adalah 70ºF maka Hvp adalah 0.839 (lihat tabel 2). Head inlet (Hi) sebagai safety factor adalah 2 feet.

 

Tentukanlah NPSHa dan NPSHr pompa

 Penyelesaian:

 NPSHa = Ha + Hs1 – Hvp – Hf – Hi

                = 33.9 + 22 – 0.839 – 2 – 2

                = 51.061 feet

 Diketahui bahwa tujuan pemompaan adalah untuk mengeluarkan fluida air dari tangki, maka kita harus mempertimbangkan tinggi terendah fluida air dalam tangki dari center line pompa saat pemompaan (Hs2) yaitu 7 feet.

 Maka NPSHa = Ha + Hs1 – Hvp – Hf – Hi

                                = 33.9 + 7 – 0.839 – 2 – 2

                                = 36.061 feet   

 Maka untuk menghindari kondisi NPSHa yang tidak memadai ke pompa pada saat pemompaan fluida dari tangki maka NPSHr pompa haruslah kurang dari 36 feet pada duty point.

Contoh kasus #2

Pada gambar di bawah akan dilakukan pemompaan fluida air dari level yang lebih rendah 8 feet dari center line pompa (Hs1 = -8 feet). Pompa ini berada pada level 5000 feet di atas permukaan

laut (Ha = 28.2 feet). Temperatur fluida air adalah 50ºF (Hvp = 0.411). Friction losses adalah 1 (Hf = 1 foot) dan Hi = 2.

 

Tentukanlah NPSHa dan NPSHr pompa

Penyelesaian:

 NPSHa = Ha + Hs1 – Hvp – Hf – Hi

                  = 28.2 + (-  8 ) – 0.411 – 1 – 2

                  = 16.789 feet

 Diketahui bahwa tujuan pemompaan adalah untuk mengeluarkan fluida air dari tangki, maka kita harus mempertimbangkan tinggi terendah fluida air dalam tangki dari center line pompa saat pemompaan (Hs2) yaitu -14 feet.

 Maka NPSHa = Ha + Hs1 – Hvp – Hf – Hi

                                = 28.2 + (- 14) – 0.411– 1 – 2

                                = 10.789 feet

 Maka untuk menghindari kondisi NPSHa yang tidak memadai ke pompa pada saat pemompaan fluida dari tangki maka NPSHr pompa haruslah kurang dari 10 feet pada duty point.

Contoh kasus #3

 Ada banyak proses yang menggunakan tangki tertutup (kedap udara), contohnya pada pabrik pemrosesan susu atau pabrik obat-obatan di mana sangat penting untuk menghindari produk yang steril terkontaminasi oleh udara luar. Contoh lain pada tempat pembuatan bir, gas dan karbonisasi tidak boleh keluar tari tangki proses. Seperti yang telah dikemukakan di muka bahwa pada kondisi ini nilai Ha yang menambahkan energi ke fluida (+) dan nilai Hvp yang menyerap energi dari fluida (-) adalah sama maka mereka saling menghilangkan. Maka formulanya menjadi lebih sederhana:

 NPSHa = Hs – Hf – Hi

 Pada gambar di bawah dilakukan pemompaan dari tangki kedap udara yang permukaan fluidanya berjarak 18 feet di atas center line pompa. (Hs1 = 18). Sedangkan level terendah fluida dari centerline pompa saat pemompaan keluar adalah 8 feet (Hs2 = 8). Friction losses (Hf) adalah 1.5 dan Hi adalah 2 feet.

 

Tentukanlah NPSHa dan NPSHr pompa

 Penyelesaian:

 NPSHa pada awal kerja adalah:

 NPSHa = Hs1 – Hf – Hi

                  = 18 – 1. 5 – 2

                  = 14.5 feet

 

NPSHa pada saat level fluida terendah adalah:

 NPSHa = Hs2 – Hf – Hi

                  = 8 – 1.5 – 2

                  = 4.5 feet

 Maka untuk menghindari kondisi NPSHa yang tidak memadai ke pompa pada saat pemompaan fluida dari tangki maka NPSHr pompa haruslah kurang dari 4 feet pada duty point.