Perpustakaan Digital ITB

Pompa sentrifugal merupakan salah satu konsumen energi listrik terbesar di sektor industri, namun jarang beroperasi tepat pada titik desainnya karena kebutuhan debit sistem yang terus berubah. Akibatnya, sebagian besar energi justru terpakai ketika pompa bekerja pada titik offdesign, terutama pada pompa kecepatan spesifik tinggi yang kurva efisiensinya sensitif terhadap geometri impeler. Perancangan dan optimasi impeler pada umumnya hanya menempatkan Best Efficiency Point (BEP) sebagai acuan, sedangkan geometri yang dioptimalkan untuk BEP belum tentu efisien di daerah operasi yang paling sering ditemui. Penelitian ini bertujuan mengoptimasi geometri impeler pompa sentrifugal kecepatan spesifik tinggi secara multi-objektif dengan meninjau performa di titik desain sekaligus di kondisi offdesign. Geometri pompa yang meliputi impeler, volute, dan saluran masuk dibangun ulang, dengan sebuah geometri acuan digunakan sebagai pembanding untuk mempermudah pemodelan. Perilaku aliran disimulasikan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) pada perangkat lunak Ansys CFX dengan model turbulensi RNG k-?. Sudut keluar sudu (??) dan lebar keluar impeler (b?) dipilih sebagai variabel desain. Sampel desain disebar menggunakan latin hypercube sampling, kemudian digunakan untuk melatih model surrogate Gaussian Process Regression yang divalidasi melalui leave-one-out cross-validation. Algoritma Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) diterapkan untuk memperoleh himpunan solusi Pareto, dan tiga kandidat terpilih diverifikasi ulang dengan CFD. Model baseline hasil pembangunan ulang tervalidasi terhadap data referensi, menghasilkan efisiensi hidrolik 84,28% dibandingkan 81,76% pada referensi. Impeler hasil optimasi meningkatkan efisiensi puncak dari 85% menjadi 87%, dengan perbaikan terbesar justru terjadi pada kondisi off-design, yaitu dari 71% menjadi 77% pada debit 120 m³/jam, disertai kenaikan head pada seluruh rentang debit yang diuji. Hasil ini menunjukkan bahwa penempatan titik acuan optimasi di luar BEP mampu memperlebar pita efisiensi pompa, sehingga pemilihan titik operasi sebagai acuan optimasi merupakan keputusan perancangan yang berpengaruh langsung terhadap penghematan energi.