Mesin.umsida.ac.id – Dalam dunia industri dan kebutuhan rumah tangga, pompa air memegang peranan penting sebagai alat transportasi fluida cair. Pompa sentrifugal menjadi pilihan utama karena efisiensinya dalam memindahkan cairan dalam jumlah besar dengan biaya yang relatif rendah. Penelitian terbaru dari Universitas Muhammadiyah Sidoarjo oleh Eko Prasetio Putro, Edi Widodo, A’rasy Fahruddin, dan Iswanto menyoroti analisis kinerja head pompa sentrifugal pada rangkaian seri dan paralel. Studi ini bertujuan memberikan pemahaman mendalam tentang efisiensi dan kerugian (losses) dalam sistem pompaan berdasarkan konfigurasi yang digunakan.
Pentingnya Head dalam Kinerja Pompa Sentrifugal
Head adalah istilah teknis yang menggambarkan daya dorong pompa untuk mengalirkan cairan ke ketinggian tertentu atau melawan hambatan sistem perpipaan. Dalam sistem pompa sentrifugal, head total dihasilkan dari kombinasi head kecepatan, head tekanan, dan head elevasi. Kinerja pompa sangat bergantung pada pengaturan sistem, seperti bukaan valve dan susunan pompa dalam rangkaian, baik seri maupun paralel.
Pompa sentrifugal bekerja dengan mengubah energi mekanik dari poros menjadi energi fluida melalui impeller yang berputar dalam casing. Mekanisme ini menghasilkan aliran cairan yang kontinyu. Penelitian ini menggunakan dua pompa sentrifugal tipe 1½ BA-6, dengan daya 1,5 kW dan putaran 2.900 rpm, menggunakan air pada temperatur 30°C sebagai fluida kerja.
Metode Penelitian dan Pengujian
Penelitian ini dilakukan melalui metode eksperimental. Sistem perpipaan dirancang dengan dua konfigurasi utama: rangkaian seri dan paralel. Masing-masing konfigurasi diuji dengan tiga variasi bukaan valve: penuh (100%), 2/3, dan 1/3. Parameter yang diukur meliputi debit aliran, head total, dan kerugian head (head loss).
Proses pengujian dilakukan selama 40 detik untuk setiap variasi bukaan valve. Data yang diperoleh kemudian dihitung menggunakan rumus debit aliran, head tekanan, head kecepatan, dan head loss. Grafik hubungan antara head total, debit aliran, dan bukaan valve digunakan untuk memvisualisasikan hasil penelitian.
Hasil Penelitian: Perbandingan Seri dan Paralel
Penelitian menunjukkan bahwa head total tertinggi pada rangkaian seri mencapai 50,16 meter dengan bukaan valve 1/3. Sebaliknya, rangkaian paralel menghasilkan head total tertinggi sebesar 37,9 meter pada bukaan valve yang sama. Perbedaan ini menunjukkan bahwa rangkaian seri lebih cocok untuk kebutuhan head yang tinggi, sementara rangkaian paralel lebih efisien dalam meningkatkan kapasitas aliran.
Hubungan Head dan Debit Aliran:
- Pada rangkaian seri, head total menurun seiring meningkatnya debit aliran. Debit tertinggi tercatat pada bukaan valve penuh, yaitu 0,00325 m³/s.
- Pada rangkaian paralel, debit aliran tertinggi sebesar 0,00375 m³/s dicapai dengan bukaan valve penuh, menunjukkan efisiensi rangkaian paralel dalam meningkatkan kapasitas aliran.
Kerugian Head (Head Loss): Kerugian head dipengaruhi oleh banyaknya komponen dalam sistem perpipaan. Rangkaian paralel cenderung menghasilkan kerugian lebih tinggi dibandingkan rangkaian seri karena penggunaan fitting tambahan seperti elbow dan tee. Nilai head loss tertinggi tercatat pada bukaan valve 1/3, yaitu 73,69 meter pada rangkaian paralel dan 48,62 meter pada rangkaian seri.
Faktor Penentu Efisiensi Sistem
Penelitian ini menunjukkan bahwa pengaturan bukaan valve sangat memengaruhi efisiensi sistem pompaan. Pada bukaan valve kecil (1/3), head total meningkat, tetapi kapasitas debit aliran menurun. Sebaliknya, pada bukaan valve penuh, kapasitas debit aliran meningkat, tetapi head total berkurang. Hubungan ini mencerminkan trade-off antara kebutuhan head dan kapasitas debit dalam desain sistem pompa.
Selain itu, jumlah komponen dalam sistem perpipaan, seperti elbow, tee, dan jenis valve, juga memengaruhi kerugian head secara signifikan. Komponen tambahan meningkatkan faktor koefisien gesekan, yang berdampak pada kerugian energi di dalam sistem. Oleh karena itu, desain sistem perpipaan harus mempertimbangkan jumlah dan jenis fitting untuk meminimalkan head loss.
Implikasi Praktis untuk Industri
Hasil penelitian ini memberikan panduan praktis dalam memilih konfigurasi pompa berdasarkan kebutuhan spesifik:
- Rangkaian Seri: Cocok untuk sistem yang membutuhkan tekanan tinggi, seperti pengangkutan cairan ke ketinggian besar atau melawan hambatan besar dalam sistem perpipaan.
- Rangkaian Paralel: Ideal untuk aplikasi yang memprioritaskan kapasitas aliran besar, seperti sistem distribusi air skala besar.
Dengan pemahaman ini, operator industri dapat mendesain sistem yang lebih efisien, baik dari segi konsumsi energi maupun kinerja operasional. Selain itu, hasil penelitian ini juga relevan untuk kebutuhan rumah tangga, seperti instalasi pompa sumur atau sistem distribusi air domestik.
Pengembangan Lebih Lanjut
Ke depan, penelitian ini dapat diperluas dengan mempertimbangkan faktor lain, seperti variasi jenis fluida kerja atau pengaruh suhu terhadap kinerja pompa. Selain itu, integrasi teknologi IoT dalam sistem pompa dapat memberikan manfaat tambahan, seperti pemantauan parameter pompa secara real-time dan pengelolaan sistem yang lebih cerdas.
Potensi penerapan teknologi pompa sentrifugal juga dapat diperluas ke sektor lain, seperti pengelolaan air limbah, sistem pendingin industri, atau aplikasi di sektor pertanian. Dengan adaptasi yang tepat, teknologi ini dapat memberikan manfaat yang luas dalam mendukung efisiensi energi dan keberlanjutan lingkungan.
Penelitian ini membuktikan bahwa pemilihan konfigurasi pompa yang tepat dapat meningkatkan efisiensi operasional sistem pompaan. Rangkaian seri dan paralel memiliki keunggulan masing-masing tergantung pada kebutuhan spesifik sistem. Dengan menerapkan hasil penelitian ini, operator industri dan rumah tangga dapat mengoptimalkan sistem pompaan untuk memenuhi kebutuhan dengan lebih efisien.
Ke depan, integrasi teknologi cerdas dan inovasi dalam desain sistem pompaan diharapkan dapat semakin meningkatkan efisiensi energi dan mendukung keberlanjutan industri di era modern.
Sumber: Analisis Head Pompa Sentrifugal pada Rangkaian Seri dan Paralel
Penulis: Ifa
