Sistem dan Kontrol Pemompaan
Sekitar dua puluh lima persen energi yang dikonsumsi oleh motor listrik di seluruh dunia digunakan oleh sistem pemompaan, dan fasilitas industri tertentu menggunakan antara dua puluh lima hingga lima puluh persen dari total energi listrik yang tersedia. Terdapat peluang signifikan untuk mengurangi jumlah energi yang dikonsumsi oleh sistem pemompaan melalui penggunaan desain cerdas, perbaikan, dan teknik operasional.
Berbagai aplikasi pemompaan yang membutuhkan kapasitas beban variabel khususnya menghadirkan peluang signifikan untuk pengurangan biaya. Penghematan biasanya mencakup lebih dari sekadar energi dan mungkin termasuk hal-hal seperti peningkatan kinerja dan keandalan serta biaya yang lebih rendah selama seluruh siklus hidup produk.
Sebagian besar sistem yang saat ini digunakan untuk mengontrol aliran memanfaatkan jalur bypass, katup pengatur aliran, atau modifikasi kecepatan pompa . Pengendalian kecepatan pompa adalah yang paling efektif di antara semuanya. Saat kecepatan pompa diturunkan, lebih sedikit energi yang dikirim ke fluida, yang pada gilirannya mengurangi jumlah energi yang perlu diatur atau di-bypass.
Saat membahas pemompaan dengan cara yang tepat, seseorang harus mempertimbangkan tidak hanya pompa itu sendiri tetapi juga “sistem” pemompaan secara keseluruhan serta cara komponen-komponen sistem tersebut berinteraksi satu sama lain.
Evaluasi dan analisis berbasis sistem adalah metode yang disarankan, dan metode ini mempertimbangkan baik sisi penawaran maupun permintaan dari sistem tersebut.
1. Karakteristik Hidraulik Sistem Pemompaan
Dalam kebanyakan kasus, tujuan dari sistem pemompaan adalah untuk memindahkan cairan dari sumbernya ke tujuan yang dibutuhkan, seperti mengisi reservoir tingkat tinggi, atau untuk mensirkulasikan kembali cairan ke seluruh sistem, seperti untuk mentransfer panas antar komponen sistem. Kedua tujuan ini dicapai dengan memompa cairan tersebut.
Tekanan diperlukan untuk mencapai laju aliran cairan yang diinginkan, dan tekanan ini harus cukup untuk mengimbangi setiap kehilangan yang terjadi di dalam sistem. Ada dua jenis kehilangan yang berbeda: tekanan gesekan dan tekanan statis.
Kuadrat laju aliran berbanding lurus dengan kehilangan yang terjadi di sini. Hanya kehilangan gesekan yang akan terlihat dalam sistem sirkulasi tertutup yang tidak memiliki permukaan yang terpapar tekanan udara luar.
Tekanan statis dan tekanan gesekan biasanya terlihat bersamaan di sebagian besar sistem. Manfaat yang dapat diperoleh dari penggerak kecepatan variabel (VSD) dipengaruhi oleh rasio tekanan statis terhadap tekanan gesekan pada rentang kerja. Kehadiran tekanan statis adalah kualitas yang unik untuk komponen ini. Baik biaya pemasangan maupun biaya pemompaan cairan biasanya dapat dikurangi dengan menurunkan tekanan ini jika memungkinkan.
Untuk mengurangi biaya pemompaan, kehilangan tekanan akibat gesekan perlu diminimalkan . Namun demikian, bahkan setelah menghilangkan sambungan dan panjang pipa yang tidak perlu, pengurangan lebih lanjut pada tekanan akibat gesekan akan membutuhkan pipa dengan diameter yang lebih besar, yang akan meningkatkan biaya pemasangan.
2. Jenis-Jenis Pompa (Positive Displacement, Rotodynamic)
Penting untuk memastikan bahwa pompa, motor, dan kontrol yang membentuk sistem pemompaan dipilih dengan tepat untuk memenuhi persyaratan proses agar sistem dapat berjalan dengan sukses, andal, dan efisien. Pompa perpindahan positif (PD) dan pompa rotodinamik adalah dua klasifikasi utama yang mencakup semua jenis pompa lainnya.
Terdapat dua kategori utama yang dapat digunakan untuk mengorganisir pompa PD: putar dan bolak-balik . Tekanan maksimum yang biasanya dapat ditangani oleh pompa putar adalah 25 bar (360 pound per inci persegi [psi]). Pompa ini memindahkan cairan dari sisi hisap ke sisi buang dengan memanfaatkan aksi putaran sekrup, lobus, roda gigi, rol, dan komponen serupa lainnya, yang semuanya berfungsi di dalam wadah yang kaku.
Dalam kondisi normal, pompa bolak-balik dapat menangani tekanan hingga 500 bar . Pompa ini bekerja dengan mengubah volume ruang interior untuk mengeluarkan cairan. Pompa bolak-balik dapat dikategorikan sebagai pompa yang memiliki piston, pendorong, atau diafragma, dan masing-masing komponen ini bertanggung jawab untuk memindahkan volume cairan tertentu antara katup masuk dan katup keluar.
Poros engkol, poros bubungan, atau pelat miring dapat digunakan untuk mengubah gerakan putar penggerak , yang bisa berupa sesuatu yang sederhana seperti motor listrik, menjadi gerakan bolak-balik.
Representasi grafis dari kinerja pompa dapat dibuat dengan memplot head terhadap laju aliran . Pompa rotodinamik memiliki kurva yang menunjukkan penurunan head yang stabil sebagai respons terhadap peningkatan aliran. Di sisi lain, aliran dari pompa PD tetap hampir sama terlepas dari head-nya.
Biasanya, kurva untuk pompa PD digambar dengan sumbu yang berlawanan arah; namun demikian, untuk tujuan perbandingan, kami akan menggunakan penyajian yang sama untuk kedua jenis pompa di sini.
3. Bagaimana Cara Kerja Pompa?
Salah satu contoh mesin yang menggunakan banyak listrik adalah pompa. Oleh karena itu, penting untuk fokus pada cara mengurangi konsumsi energi pompa karena hal ini secara teknis memungkinkan dan menguntungkan secara ekonomi. Meskipun pompa itu sendiri beroperasi dengan efisiensi tinggi, bagian lain dari sistem pemompaan (termasuk pipa, katup, dan sebagainya) berkinerja buruk.
Bentuk pompa yang paling umum adalah pompa sentrifugal . Secara umum, pompa ini memiliki impeler yang berputar untuk mentransfer energi mekanik ke fluida, yang kemudian diubah menjadi energi potensial yang diwakili oleh tekanan dan energi kinetik yang diwakili oleh laju aliran.
Seringkali, ukuran pompa yang dipilih terlalu besar untuk pekerjaan yang dibutuhkan . Untuk mengatasi potensi peningkatan kehilangan tekanan di dalam pipa, pompa bertekanan tinggi dipilih. Ketika permintaan layanan air dan sanitasi diperkirakan akan meningkat di masa mendatang, pompa dengan laju aliran yang lebih tinggi daripada yang dibutuhkan saat ini dipilih.
Sebagai contoh, stasiun pompa air dan limbah menggunakan banyak pompa ini secara terus-menerus. Jumlah dan variabilitas air yang tersedia harus digunakan untuk mengatur pengoperasiannya. Selain itu, banyak fasilitas pompa industri beroperasi secara tidak efisien karena penggunaan katup untuk mengatur aliran.
Pompa pada dasarnya ditentukan oleh tiga elemen (lihat Gambar 3):
- Laju aliran Q ;
- Head total H (jumlah head statis H st dan head dinamis H dyn ) , dan
- Kecepatan putar N.
Pompa dibedakan berdasarkan kecepatan spesifiknya N s . Kecepatan spesifik semua impeler dengan bentuk yang sama adalah konstan dan dihitung menggunakan hubungan:
Di mana:
- N adalah kecepatan putar (rpm),
- Q adalah laju aliran pada titik efisiensi maksimum (m³ / menit),
- H adalah tinggi muka air total pada titik efisiensi maksimum (m),
- K adalah faktor = 𝜌 g / 𝜂 (𝜌 g adalah berat jenis dan 𝜂 adalah efisiensi pompa secara keseluruhan).
Daya poros yang dikonsumsi oleh sebuah pompa diberikan sebagai:
KONTEN PREMIUM
Artikel-artikel teknis dalam kategori “Konten Premium” hanya dapat diakses sepenuhnya oleh Anggota Premium. Panduan teknik elektro, artikel teknis spesialis, dan makalah yang ditulis oleh insinyur listrik berpengalaman di beberapa negara semuanya tersedia untuk pengguna premium. Sebagai seorang insinyur listrik yang bekerja di bidang Tegangan Rendah, Menengah, atau Tinggi, ini akan membantu Anda mengembangkan keterampilan teknis profesional yang Anda butuhkan di tempat kerja.
