Kepala Pompa vs. Tekanan: Perbedaan, Rumus dan Perhitungan

Saat memilih pompa sentrifugal industri, dua parameter terpenting adalah laju aliran dan head. Namun, pembeli dan teknisi pompa terkadang bingung membedakan head pompa dengan tekanan, dengan asumsi bahwa tekanan pelepasan yang ditentukan secara langsung mewakili head pompa yang diperlukan.

Meskipun kedua parameter ini berkaitan erat, keduanya menggambarkan besaran fisis yang berbeda. Memahami hubungan keduanya sangat penting untuk memilih pompa yang tepat, menafsirkan kurva kinerja, menghitung persyaratan sistem, dan memecahkan masalah pengoperasian.

Panduan ini menjelaskan perbedaan antara head dan tekanan pompa, cara menghitung head dinamis total (TDH), dan bagaimana konsep ini memengaruhi pemilihan pompa industri.

 

 

• Apa itu Kepala Pompa?

Head pompa adalah energi mekanik yang ditambahkan ke cairan oleh pompa, dinyatakan sebagai energi per satuan berat dan dinyatakan dengan ketinggian kolom cairan yang setara. Biasanya diukur dalam meter (m) atau kaki (kaki).

Untuk pompa sentrifugal, head menunjukkan berapa banyak energi yang ditransfer pompa ke cairan pada laju aliran dan kecepatan putaran tertentu.

Misalnya, sebuah pompa dengan ketinggian 100 m dirancang untuk menambah kira-kira jumlah energi hidrolik per satuan berat cairan pada titik operasi yang ditentukan. Hal ini tidak berarti pompa dapat mengangkat cairan sejauh 100 m secara vertikal pada setiap kondisi pemasangan. Pengiriman sebenarnya tergantung pada ketinggian sistem, kebutuhan tekanan, dan kerugian hidrolik.

Kepala pompa umumnya dibagi menjadi tiga komponen:

Kepala statis:Perbedaan ketinggian dan, jika memungkinkan, perbedaan tekanan antara sumber dan tujuan.

Kepala gesekan:Energi hilang melalui pipa, siku, katup, filter, dan pembatasan aliran lainnya.

Kepala kecepatan:Energi kinetik yang berhubungan dengan kecepatan zat cair.

Untuk pemilihan pompa praktis, para insinyur menghitung head total yang dibutuhkan oleh sistem dan membandingkannya dengan kurva kinerja pompa.

 

• Apa itu Tekanan Pompa?

Tekanan pompa mengacu pada gaya yang diberikan oleh fluida per satuan luas. Biasanya diukur dalam:

batang

kilopascal (kPa)

megapascal (MPa)

pon per inci persegi (psi)

Pengukur tekanan biasanya dipasang pada sambungan hisap dan pelepasan pompa untuk memantau kondisi pengoperasian.

Kenaikan tekanan di seluruh pompa adalah perbedaan antara tekanan pelepasan dan tekanan isap.

Kenaikan tekanan=Tekanan pelepasan - Tekanan isap

Misalnya, jika tekanan buangnya 8 bar dan tekanan isapnya 1 bar:

Kenaikan tekanan=8 - 1=7 bar

Ini adalah peningkatan tekanan yang diukur di seluruh pompa. Hal ini tidak secara otomatis dianggap sebagai tinggi dinamis total sistem, karena perbedaan kecepatan dan ketinggian mungkin juga perlu dipertimbangkan.

 

• Kepala Pompa vs. Tekanan: Perbedaan Utama

Head pompa dan tekanan saling berhubungan, namun tidak dapat dipertukarkan dalam setiap situasi.

Parameter	Kepala Pompa	Tekanan Pompa
Arti	Energi yang ditambahkan ke satuan berat fluida, dinyatakan sebagai tinggi kolom cairan	Gaya yang diberikan oleh fluida per satuan luas
Unit umum	m, kaki	batang, kPa, MPa, psi
Faktor utama	Titik pengoperasian pompa dan perilaku fluida	Kepala berkembang dan kepadatan cairan
Pengukuran tipikal	Diperoleh dari data kinerja pompa atau dihitung dari kondisi sistem	Diukur menggunakan pengukur tekanan atau pemancar
Aplikasi utama	Pemilihan pompa dan evaluasi kurva kinerja	Pemantauan sistem dan kontrol tekanan

Perbedaan utamanya adalah bahwa kepala pompa yang sama dapat berhubungan dengan kenaikan tekanan yang berbeda ketika memompa cairan dengan kepadatan berbeda.

 

• Bagaimana Mengubah Kepala Pompa menjadi Tekanan

Untuk perkiraan konversi, kenaikan tekanan yang dihasilkan oleh head tertentu dapat dihitung menggunakan densitas fluida.

Formula 1: Hitung Tekanan dari Kepala

Kenaikan tekanan (bar)=Head (m) x Berat jenis / 10.2

Di sini, berat jenis (SG) adalah rasio massa jenis fluida terhadap massa jenis air pada kondisi referensi yang digunakan untuk penghitungan.

Untuk air, SG kira-kira 1,0.

Contoh: Berapa Tekanan yang Dihasilkan Kepala 100 m?

Dengan asumsi pompa mengembangkan head 100 m, perkiraan kenaikan tekanan bervariasi dengan kepadatan cairan yang dipompa.

Kepadatan cairan	Berat jenis (SG)	Kepala	Perkiraan kenaikan tekanan
1.000kg/m³	1.00	100 m	9.81 bar
1.100kg/m³	1.10	100 m	10.79 bar
700kg/m³	0.70	100 m	6.87 bar

Angka-angka ini menunjukkan mengapa head dan tekanan pompa tidak boleh diperlakukan sebagai nilai yang sama. Cairan yang lebih padat menghasilkan kenaikan tekanan yang lebih besar pada head yang sama, dengan asumsi kondisi pengoperasian pompa sebanding.

Nilai di atas merupakan perkiraan dan dimaksudkan untuk perhitungan awal. Hasil sebenarnya bergantung pada sifat fluida dan kondisi pengoperasian.

Formula 2: Ubah Tekanan menjadi Head

Ketika perbedaan tekanan diketahui, head tekanan yang sesuai dapat diperkirakan menggunakan rumus berikut.

Tinggi tekanan (m)=Perbedaan tekanan (bar) x 10,2 / Berat jenis

Untuk satuan imperial:

Tinggi tekanan (ft)=Perbedaan tekanan (psi) x 2,31 / Berat jenis

Rumus ini memperkirakan komponen head tekanan. Mereka tidak secara otomatis memasukkan perbedaan kecepatan dan ketinggian dalam perhitungan sistem yang lengkap.

Contoh: Ubah Kenaikan Tekanan 7 bar menjadi Head

Asumsikan sebuah pompa menangani cairan dengan berat jenis 1,05 dan menghasilkan kenaikan tekanan terukur sebesar 7 bar.

Ketinggian tekanan=7 x 10,2 / 1,05

Ketinggian tekanan=kira-kira 68,0 m

Oleh karena itu, kenaikan tekanan setara dengan tinggi tekanan sekitar 68 m.

Ini adalah perhitungan yang disederhanakan. Jika ketinggian hisapan dan pelepasan atau kecepatan fluida berbeda secara signifikan, tinggi dinamis total mungkin berbeda.

 

• Apa itu Kepala Dinamis Total (TDH)?

Total head dinamis (TDH) mewakili total energi per satuan berat yang harus disuplai pompa untuk memindahkan cairan melalui sistem pada kondisi operasi yang ditentukan.

Ini mencakup perbedaan tekanan, kecepatan, dan ketinggian antara bagian pengukuran hisapan dan pelepasan yang ditentukan.

Persamaan umumnya adalah:

TDH=Perbedaan head tekanan + Perbedaan head kecepatan + Perbedaan ketinggian

Dalam bentuk persamaan:

TDH=(Pd - Ps) / (rho xg) + (Vd² - Vs²) / (2 xg) + (Zd - Zs)

Di mana:

Pd= tekanan pelepasan

hal= tekanan hisap

rho= kepadatan cairan

g= percepatan gravitasi

Vd= kecepatan rata-rata fluida pada bagian pelepasan

Vs= kecepatan rata-rata fluida pada bagian hisap

Zd= ketinggian bagian pengukuran debit

Zs= ketinggian bagian pengukuran isapan

Untuk persamaan ini, tekanan harus dinyatakan menggunakan satuan yang konsisten, massa jenis dalam kg/m³, kecepatan dalam m/s, dan ketinggian dalam meter. Head yang dihasilkan dinyatakan dalam meter.

Ketika kecepatan hisap dan pelepasan sama dan perbedaan ketinggian dapat diabaikan, perbedaan tekanan dapat memberikan perkiraan yang berguna mengenai komponen head tekanan. Di sistem lain, ketentuan tambahan tidak boleh diabaikan.

Saat memilih pompa, insinyur harus mengevaluasi persyaratan sistem secara lengkap daripada hanya mengandalkan tekanan pelepasan.

 

• Mengapa Kurva Pompa Sentrifugal Menggunakan Head Daripada Tekanan

Kurva kinerja pompa sentrifugal biasanya menunjukkan head terhadap laju aliran. Hal ini memudahkan untuk mengevaluasi kinerja hidrolik pompa di berbagai titik pengoperasian.

Alasan utamanya meliputi:

1. Lebih berguna untuk membandingkan kinerja hidrolik

Kepala menyatakan energi yang ditambahkan per satuan berat cairan. Hal ini memungkinkan kurva pompa untuk menggambarkan kinerja hidrolik pompa tanpa secara langsung menghubungkan head yang dilaporkan dengan kepadatan satu cairan tertentu.

2. Dukungan yang lebih baik untuk analisis sistem

Resistansi sistem umumnya dinyatakan sebagai head. Insinyur dapat membandingkan kurva pompa dengan kurva sistem untuk mengidentifikasi titik operasi di mana karakteristik pompa dan sistem berpotongan.

3. Seleksi awal yang lebih andal

Penggunaan head membantu para insinyur mengevaluasi kebutuhan energi suatu sistem sebelum mengubahnya menjadi tekanan untuk cairan tertentu.

Namun, head saja tidak cukup untuk memilih pompa. Laju aliran, sifat cairan, efisiensi, tenaga motor, persyaratan NPSH, material, dan rentang operasi yang diharapkan juga harus dipertimbangkan.

 

• Kesalahan Umum Saat Memilih Pompa

Beberapa kesalahan dapat menyebabkan pemilihan pompa yang salah atau kinerja lapangan yang tidak terduga.

Memilih pompa hanya berdasarkan tekanan pelepasan

Tekanan pelepasan dipengaruhi oleh tekanan hisap, kepadatan cairan, ketinggian, dan kondisi sistem. Insinyur harus menentukan laju aliran yang diperlukan dan head dinamis total sebelum memilih model.

Mengabaikan kepadatan cairan

Sebuah pompa yang menangani cairan dengan berat jenis yang lebih tinggi dapat menghasilkan kenaikan tekanan yang lebih besar pada head yang sama. Hal ini juga dapat meningkatkan daya poros yang dibutuhkan.

Membingungkan kepala statis dengan kepala dinamis total

Perbedaan ketinggian statis hanyalah salah satu komponen dari kebutuhan sistem. Gesekan pipa, fitting, katup, perbedaan tekanan, dan perubahan kecepatan juga dapat mempengaruhi kebutuhan head total.

Mengabaikan titik operasi sebenarnya

Nilai nominal atau head maksimum pompa tidak selalu mewakili head yang akan dihasilkan pada laju aliran yang diperlukan. Pompa yang dipilih harus diperiksa terhadap kurva kinerjanya dan kurva sistem.

Menggunakan perkiraan konversi sebagai nilai desain akhir

Konversi head-to-pressure berguna untuk evaluasi awal, namun pemilihan pompa akhir harus menggunakan perhitungan sistem yang konsisten dan data kinerja pabrikan.

 

• Cara Memilih Pompa Sentrifugal Industri yang Tepat

Proses pemilihan pompa yang andal dimulai dengan persyaratan pengoperasian yang akurat.

Sebelum menghubungi produsen, siapkan informasi berikut:

Laju aliran yang diperlukan

Diperlukan head dinamis total

Jenis cairan, suhu, kepadatan, dan viskositas

Kondisi hisap dan informasi NPSH yang tersedia

Ukuran pipa, panjang pipa, perbedaan ketinggian, dan persyaratan tekanan sistem

Jam pengoperasian, metode kontrol, dan rentang pengoperasian yang diharapkan

Bahan yang dibutuhkan, pengaturan penyegelan, dan standar industri yang berlaku

Untuk aplikasi dengan head tinggi, pompa sentrifugal multistage horizontal mungkin cocok karena beberapa impeler menghasilkan head yang diperlukan secara bertahap. Desain multitahap yang menyeimbangkan diri dapat dipertimbangkan jika pengurangan gaya dorong aksial merupakan tujuan desain yang penting.

Untuk laju aliran yang besar dan head yang relatif rendah hingga sedang, pompa case split hisap ganda mungkin merupakan pilihan yang sesuai, tergantung pada kebutuhan sistem.

 

• Kesimpulan

Head dan tekanan pompa menggambarkan aspek kinerja pompa yang terkait namun berbeda. Head mewakili energi yang ditambahkan per satuan berat cairan, sedangkan tekanan mewakili gaya per satuan luas. Kepadatan fluida menentukan bagaimana head tertentu diubah menjadi tekanan.