Cara Memilih Pompa Industri — Debit, Head, dan NPSH

Dua angka yang menentukan segalanya: debit dan head

Debit adalah berapa banyak cairan yang harus dipindahkan per satuan waktu, biasanya dalam m³/jam atau liter/detik. Head adalah seberapa berat perlawanan yang harus dilawan pompa, dinyatakan dalam meter kolom cairan — bukan dalam bar, karena head dalam meter berlaku sama untuk cairan apa pun sementara tekanan dalam bar bergantung pada berat jenisnya.

Pasangan kedua angka inilah yang disebut titik kerja (duty point). Setiap pompa punya kurva yang memetakan berapa head yang mampu ia hasilkan pada tiap debit; tugas Anda adalah menemukan pompa yang kurvanya melewati titik kerja Anda, bukan pompa yang motornya terlihat cukup besar.

Menghitung head total, bagian demi bagian

Head total adalah penjumlahan tiga komponen. Menghitungnya tidak menuntut perangkat lunak khusus, hanya denah instalasi yang jujur.

• Head statis — selisih ketinggian antara permukaan cairan di sisi hisap dan titik keluarnya. Murni geometri, tidak berubah oleh debit.
• Rugi gesek — perlawanan pipa, belokan, katup, dan filter di sepanjang jalur. Naik mengikuti kuadrat debit, jadi menggandakan debit melipatempatkan rugi geseknya.
• Head tekanan — bila cairan dipompa ke tangki bertekanan atau melewati sistem bertekanan seperti membran RO, tekanan itu harus ikut dihitung sebagai tambahan head.

Kurva pompa, kurva sistem, dan titik BEP

Instalasi Anda punya kurva sendiri: makin besar debit yang dipaksakan, makin besar rugi geseknya, sehingga head yang dibutuhkan ikut naik. Pompa berjalan tepat di titik perpotongan kurva pompa dan kurva sistem — bukan di angka yang tertulis di brosur.

Setiap pompa punya satu titik dengan efisiensi tertinggi, disebut BEP (Best Efficiency Point). Menjalankan pompa jauh di kiri atau jauh di kanan BEP bukan sekadar boros listrik: gaya radial pada poros menjadi tidak seimbang, dan itulah yang memakan bantalan dan mekanikal seal jauh sebelum waktunya.

Karena itu pompa yang "kebesaran biar aman" justru merusak dirinya sendiri. Ia akan dicekik dengan katup agar debitnya turun, dan sepanjang umurnya bekerja di titik yang jauh dari BEP.

NPSH — pemeriksaan yang paling sering dilewati

Kavitasi terjadi ketika tekanan di sisi hisap turun sampai cairan mendidih di suhu kerjanya. Gelembung uap yang terbentuk ikut terbawa ke bagian impeler bertekanan lebih tinggi, lalu pecah — dan letupan mikro itu mengikis logam impeler. Gejalanya khas: suara seperti ada kerikil di dalam pompa, getaran, dan debit yang turun.

Pencegahannya satu pemeriksaan sederhana. NPSH tersedia (NPSHa) adalah tekanan yang benar-benar ada di sisi hisap, dihitung dari instalasi Anda. NPSH dibutuhkan (NPSHr) adalah angka dari kurva pompa. NPSHa harus lebih besar dari NPSHr, dengan margin — bukan sekadar lebih besar tipis.

Empat hal menurunkan NPSHa: pompa dipasang lebih tinggi dari permukaan cairan, pipa hisap yang panjang, sempit, atau penuh belokan, cairan yang panas, dan tangki hisap yang bertekanan di bawah atmosfer. Dari keempatnya, suhu adalah yang paling sering mengejutkan orang.

Contoh: pompa yang sama, dua suhu berbeda

Sebuah pompa transfer memindahkan 30 m³/jam air, dipasang 2 meter di atas permukaan air di bak hisap, dengan rugi gesek pipa hisap 0,6 meter. Tekanan atmosfer di dekat permukaan laut setara sekitar 10,3 meter kolom air.

Dengan air 30 °C, tekanan uapnya setara sekitar 0,4 meter kolom air. NPSHa = 10,3 − 0,4 − 2 − 0,6 = 7,3 meter. Bila kurva pompa menyebut NPSHr 3,5 meter pada debit itu, marginnya hampir 4 meter — aman.

Dengan air 80 °C, tekanan uapnya melonjak menjadi setara sekitar 4,8 meter kolom air. NPSHa = 10,3 − 4,8 − 2 − 0,6 = 2,9 meter, sudah di bawah NPSHr 3,5 meter. Pompa yang sama, instalasi yang sama, hanya cairannya lebih panas — dan pompa itu akan berkavitasi.

Inilah sebabnya pompa air panas, pompa kondensat, dan pompa boiler feed hampir selalu dipasang di bawah permukaan cairan, bukan di atasnya.

Karakter cairan menentukan jenis dan materialnya

Debit dan head menentukan ukuran; cairannya menentukan jenis pompa dan bahan yang bersentuhan dengannya. Air bersih, air limbah berpadatan, bahan kimia korosif, dan cairan kental adalah empat masalah yang berbeda.

Sebutkan sejak awal: suhu kerja, kekentalan, kandungan padatan dan sifat abrasifnya, pH, serta apakah cairannya mudah terbakar atau tidak boleh bocor sama sekali. Dari situ barulah bahan bodi dan impeler ditentukan — besi cor, stainless 304 atau 316, atau bahan yang lebih tahan lagi — dan jenis penyekatnya dipilih: gland packing, mekanikal seal, atau pompa magnetic drive yang sama sekali tanpa poros tembus untuk cairan yang tidak boleh menetes.

Mengatur debit: katup cekik atau inverter

Bila debit perlu diubah-ubah, ada dua cara. Mencekik dengan katup itu murah dipasang tetapi membuang energi: pompa tetap bekerja penuh, dan kelebihannya dihabiskan sebagai panas dan gesekan di katup.

Menurunkan putaran dengan inverter mengikuti hukum afinitas: debit turun sebanding putaran, head turun sebanding kuadratnya, dan daya turun sebanding pangkat tiganya. Menurunkan putaran ke 80% memberi sekitar 80% debit dengan sekitar setengah daya. Pada pompa yang berjalan panjang setiap hari, selisih itu biasanya mengembalikan biaya inverternya dalam waktu yang jauh lebih singkat dari perkiraan.