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)