Pump Head and Power Calculation

PUMP HEAD AND POWER CALCULATION

Case Study: Sebuah pompa di gunakan untuk mengalirkan air pada kapasitas 300 m3/jam pada suhu 500C dari sebuah vessel yang memiliki tekanan 5 kg/cm2(a) pada ketinggian 10 meter dari datum, melalui sistem perpipaan dengan pressure drop karena friction di hitung sebesar 0,5 kg/cm2. Pompa di gunakan untuk mengalirkan air tersebut ke sebuah vessel penerima yang memiliki ketinggian 40 m dari datum dan memiliki tekanan 30 kg/cm2(a). Pressure drop karena friction termasuk losses valves di sisi buang dihitung sebesar 5 kg/cm2 Notes: Specific gravity air (SG): 1 Density air (ρ): 1000 kg/cm3 Pressure (kg/cm2) = Head (m) x SG / 10 Elevasi (+) di bagian suction jika sumber pengambilan di atas pompa Elevasi (-) di bagian suction jika sumber pengambilan di bawah pompa Elevasi (-) di bagian discharge jika sumber penerima di atas pompa Elevasi (+) di bagian suction jika sumber penerima di bawah pompa Perhitungan Pressure drop bisa dilakukan dengan rumus Darcy atau Hazen-William Perhitungan head pompa dan kebutuhan daya dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Hitung Total Pressure di bagian sisi hisap (Suction): = + 5 kg/cm2(a)

1. Tekanan dalam suction vessel 2. Tekanan karena elevasi, 10 m: (10 x 1 / 10) kg/cm2

= + 1 kg/cm2

3. Pressure drop total pipa suction + losses di valves

= - 0,5 kg/cm2 ---------------------

= + 5,5 kg/cm2 (a)

Total Pressure di bagian sisi hisap

2. Hitung Total Pressure di bagian sisi buang (discharge): = + 30 kg/cm2(a)

1. Tekanan di discaharge vessel 2. Pressure drop total pipa discharge+ losses di valves

= + 5 kg/cm2

3. Tekanan karena elevasi, 40 m = 40 x 1 / 10 kg/cm2

= + 4 kg/cm2 ------------------------

= + 39 kg/cm2 (a)

Total Pressure di bagian sisi buang 3. Hitung Differential Pressure sebagai berikut: Differential Pressure = 39 kg/cm2 – 5,5kg/cm2

= 33,5 kg/cm2

Differential Head = 10 x Differential Pressure / SG = 33,5 x 10 / 1 m= 335 m 2% Safety factor = 335 m x 0,05 = 16,75 m

Required Differential Head =

335 m + 16,75 m =

351,75 m

4. Hitung Kebutuhan Daya a) Water Horse Power (WHP) WHP = (ρ x g x Q x H / 1000 x 3600) kW Note: WHP

: Daya Pompa Air (kW)

ρ

: Density air (1000 kg/m3)

g

: Gaya gravitasi (9,8 m/s2)

Q

: flowrate (300 m3/jam)

H

: Required Head (315 m)

WHP = (1000 x 9,8 x 300 x 351,75 / 1000 x 3600) kW = 287,263 kW

b) Brake Horse Power (BHP) BHP = WHP / η Note:

η = Estimated Pump Efficiency (%) Di asumsikan pompa memiliki efisiensi sebesar 75%, maka

BHP = 287,263 / 0,75 kW = 383,016 kW c) Daya Motor Daya motor yang dibutuhkan untuk mengerakkan pompa harus memiliki power rating sesuai dengan API 610, edisi 10 para 6.1.3 pada Tabel-11. Power ratings for motor drives. Untuk BHP pompa di atas 55 kW (75 HP), power rating adalah 110%, maka Daya Motor = BHP x power rating

= 383,016 kW x 1,1 = 421,318 kW 5. Perhitungan Net Positive Suction Head Available (NPSH available) Sebuah pompa harus memiliki Net Positive Suction Head Available (NPSHA) yang lebih dari atau sama dengan Net Positive Suction Head Required (NPSHR). NPSHA bisa di hitung dari sistem yang ada, sedangkan NPSHR di dapat dari pabrik pembuat pompa. Jika membeli sebuah pompa maka safety margin antara NPSHA dan NPSHR minimum sekitar 0,5 m. Tapi biasanya untuk keamanan (karena design sistem yang tidak mungkin sempurna 100%) maka safety margin diambil min 1 m. Perhitungan NPSH available dihitung sebagai berikut: 1. Tekanan dalam suction vessel

= + 5 kg/cm2(a)

2. Tekanan karena elevasi, 10 m: (10 x 1 / 10) kg/cm2

= + 1 kg/cm2

3. Pressure drop total pipa suction + losses di valves

= - 0,5 kg/cm2

4. Vapour pressure dari air pada suhu 300C

= - 0,125 kg/cm2 ---------------------5,375 kg/cm2

NPSHA = 5,375 x 10 / 1 m = 53,75 m