Post on 16-Jan-2016
description
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Definisi Pompa
Pompa adalah suatu alat/ pesawat yang digunakan untuk memindahkan fluida
cair (liquid) dari suatu tempat yang rendah ke tempat lain yang lebih tingi melalui suatu
sistem perpipaan, atau dari suatu tempat yang bertekanan rendah ke tempat yang
bertekanan tinggi, atau dari satu tempat ke tempat lain yang jauh serta untuk mengatasi
tahanan hidrolisnya.Prinsip operasinya pompa adalah memberikan perbedaan tekanan
antara bagian suction (hisap) dan bagian discharge (tekan) dengan mentransfer energi
mekanis dari suatu sumber energi luar (motor listrik, motor bensin/diesel ataupun turbin
dll.) untuk dipindahkan ke fluida kerja yang dilayani.Dengan demikian pompa menaikan
energi cairan yang dilayani sehingga cairan tersebut dapat mengalir dari suatu tempat
yang bertekanan rendah ke tempat yang bertekanan tinggi.
Pada suatu industri, pompa merupakan peralatan penunjang yang sangat
penting.Hal ini karena pompa digunakan sebagai peralatan sirkulasi air pendingin,
sebagai penggerak fluida kerja pada sistem hidrolis, sirkulasi minyak pelumas pada
mesin, dsb.Selain itu juga digunakan sebagai suply kebuthan air bersih, pemadam
kebakaran dan lain-lain.
2.2 Klasifikasi Pompa
Pompa dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara yang berbeda, misalnya
berdasarkan kondisi kerjanya, cairan yang dilayani / dipindahkan, bentuk elemen yang
bergerak, jenis penggeraknya, serta berdasarkan cara mentransfer fluida dari dari pipa
hisap ke pipa tekan. Namun secara general pompa dapat diklasifikasikan sbb :
2.2.1 Positive Displacement Pumps
Pada pompa positive displacement, perpindahan zat cair dari suatu tempat ke
tempat lain disebabkan perubahan volume ruang kerja pompa yang diakibatkan oleh
gerakan elemen pompa yaitu maju-mundur (bolak-balik) atau berputar (rotary). Dengan
perubahan volume tersebut maka zat cair pada bagian keluar (discharge) mempunyai
tekanan yang lebih besar dibanding pada bagian masuk (suction) dan konsekuensinya
kapasitas yang dihasilkan sesuai volume yang dipindahkan.
A. Pompa Reciprocating
Adalah pompa yang merubah energi mekanis penggeraknya menjadi energi
aliran fluida yang dilayani dengan menggunakan bagian pompa yang bergerak
bolak-balik di dalam silinder.Bagian atau elemen pompa yang bergerak tersebut bisa
disebut piston ataupun plunger tergantung dari konstruksinya. Yang termasuk
pompa ini adalah:
Piston pump.
Plunger pump.
Simplex dan duplex pump.
Diafragma pump.
B. Pompa Rotary
Tekanan yang dihasilkan adalah gerak putar dari elemen-elemen atau gerak
gabungan berputar dan ascilasi. Prinsip kerjanya adalah fluida yang masuk diputar
oleh elemen yang memindahkan ke sisi buang lalu menekanya pada pipa tekan karena
tidak menggunakan tutup maka pompa ini dapat bekrja terbalik (sebagai pompa dan
juga sebagai motor). Mekanismenya memerlukan poros, contoh pada pompa pelumas
dan hidrolik power transmisi.
Berdasarkan desainnya, pompa rotary dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
Pompa Roda Gigi (Gear Pump).
Pompa Lobe (Lobe Pump).
Pompa Dinding (Sliding-Vane Pump).
Pompa Ulir (Screw Pump).
2.2.2 Non Positive Displacement Pump
Non Positive Displacement Pump adalah kapasitas yang dihasilkan adalah tetap
atau konstan, tetapi akan tergantung dari besarnya putaran pompa (rpm). Tenaga yang
diberikan adalah tenaga kinetic dan jika katup tekan tertutup pompa masih bekerja
(dapat bekerja) dimana Q = 0 ; H ≠ 0.
a) Centrifugal Pump
Fluida yang masuk dipercepat oleh impeller yang menaikan tekanan
maupun kecepatan absolute yang prosesnya adalah energi aliran.Pada volute
fluida diarahkan ke pipa tekanan, sebagai energikinetik fluida diubah menjadi
energy tekanan.
b) Propeller Pump
Menurut posisi shafnya, propeller pump ada yang horizontal shaft dan
vertical shaft. Pompa ini mampu memompakan fluida cair yang mengandung
kotoran (unsur lain),tetapi menghasilkan head yang rendah.
c) Jet Pump
Prinsip pompa ini untuk mendapatkan vakum pada inlet chamber yaiutu
mengubah static energy dari cairan ke dalam kinetic energy dan sebaliknya
melalui nozzle, sehingga dengan vakum yang dihasilkan itu digunakan untuk
menarik cairan yang dipompa atau dipindah kedalam ruang pompa.
POMPA SENTRIFUGAL
2.2 Pengertian Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal merupakan suatu pompa yang memindahkan cairan dengan
memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh putaran impeler. Pompa sentrifugal
mengubah enegi kecepatan menjadi energi tekanan. Ada juga yang menyebutnya sebagai
mesin kecepatan karena semakin cepat putaran pompanya maka akan semakin tinggi
tekanan (head) dihasilkan.
Pompa sentrifugal merupakan pilihan utama para insinyur dalam aplikasi
pompa.Hal ini di karenakan pompa sentrifugal sangat sederhana dan serbaguna.Pompa
sentrifugal diperkenalkan oleh Denis Papin tahun 1689 di Eropa dan dikembangkan di
Amerika Serikat pada awal tahun 1800-an. Pada awalnya pompaini dikenal sebagai baling-
baling Archimedean.Pada saat itu diproduksi untuk aplikasi head rendah yang mana fluida
bercampur sampah dan benda padat lainnya.Dan awalnya mayoritas aplikasi pompa menggunakan
pompa positive_displacement. Gambar 2.1 Pompa sentrifugal saat pertama dibuat.Tingkat
kepopuleran pompa sentrifugal dimulai sejak adanya pengembangan motor elektrik
kecepatan tinggi (high speed electric motors), turbin uap, dan mesin pembakaran
ruangan (internal combustion engines).Pompa sentrifugal merupakan mesin
berkecepatan tinggi dan dengan adanya pengembangan penggerak kecepatan tinggi telah
memungkinkan pengembangan pompa menjadi lebih efisien.
Gambar 2.1 Pompa sentrifugal saat pertama kali dibuat
Sejak tahun 1940-an, pompa sentrifugal menjadi pompa pilihan untuk berbagai
aplikasi.Riset dan pengembangan menghasilkan peningkatkan kemampuan dan dengan
ditemukannya material konstruksi yang baru membuat pompa memiliki cakupan bidang yang
sangat luas dalam penggunaannya. Sehingga tidak mengherankan jika hari ini ditemukan efisiensi
93% lebih untuk pompa besar dan 50% lebih untuk pompa kecil. Pompa sentrifugal modern
mampu mengirimkan hingga 1,000,000 galon/menit dengan head hingga 300 feet yang biasanya
dipakai pada industry tenaga nuklir. Dan boiler feed pump telah dikembangkan sehingga dapat
mengirimkan 300 (gl/min) dengan head lebih dari 1800 feet. Pada fase selanjutnya pompa
sentrifugal ini paling banyak digunakan di pabrik kimia.Pompa sentrifugal biasa
digunakan untuk memindahkan berbagai macam fluida, mulai dari air, asam sampai
slurry atau campuran cairan dengan katalis padat (solid). Dengan desain yang cukup
sederhana,pompa sentrifugal bisa disebut sebagai pompa yang paling populer di industry
kimia.
Selain hal tersebut di atas, pompa sentrifugal juga banyak memberikan berbagai
manfaat besar bagi manusia, terutama pada bidang industri. Secara umum pompa sentrifugal
digunakan untuk kepentingan pemindahan fluida dari satu tempat ke tempat yang
lainnya Berikut ini beberapa contoh lain pemanfaatan pompa sentrifugal, diantaranya:
a. Pada industri perkapalan pompa sentrifugal banyak digunakan untuk memeperlancar
proses kerja di kapal.
b. Pompa sentrifugal WARMAN dirancang khusus untuk memompakan lumpur,
bahan kimia, dan semua larutan cair yang bercampur dengan partikel padat.
c. Pompa sentrifugal dan reciprocating RUHRUMPEN untuk berbagai jenis
aplikasi, seperti: industri proses, perkapalan, dock & lepas pantai dan oil
d. Pada industri minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalam fasilitas
gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum
diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal.
Pada beberapa kasus pemanfaatan pompa sentrifugal, pompa ini memberikan
efisiensi yang lebih baik dibandingkan pompa jenis displacement.Hal ini dikarenakan pompa ini
memiliki keunggulan dari pompa lainnya.Keunggulan-keunggulan tersebut diantaranya:
a. Prinsip kerjanya sederhana
b. Mempunyai banyak jenis
c. Konstruksinya kuat
d. Tersedia berbagai jenis pilihan kapasitas output debit air
e. Poros motor penggerak dapat langsung disambung ke pompa
f. Pada umumnya untuk volume yang sama dengan pompa displacement, harga
pembelian pompa sentrifugal rendah
g. Tidak banyak bagian-bagian yang bergerak (tidak ada katup dan sebagainya),
sehingga pemeliharaannya mudah
h. Lebih sedikit memerlukan tempat.
i. Jumlah putaran tinggi, sehingga memberi kemungkinan untuk pergerakan
langsung oleh sebuah electromotor atau turbin.
j. Jalannya tenang, sehingga fondasi dapat di buat ringan
k. Bila konstruksinya disesuaikan, memberi kemungkinan untuk
mengerjakanzat cair yang mengandung kotoran
l. Aliran zat cair tidak terputus – putus
Namun disamping memiliki keunggulan pompa sentrifugal ini juga tidak luput
dari yang namanya kelemahan. Adapun kelemahan dari pompa ini adalah:
a) Kurang cocok untuk mengerjakan zat cair kental, terutama
b) Dalam keadaan normal pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri
(tidak dapat memompakan udara).
2.3 Klasifikasi Pompa Sentrifugal
2.3.1 Menurut arah dari aliran fluida melalui impeler, pompa sentrifugal dapat
dibedakan menjadi :
a. Pompa sentrifugal aliran radial
Pompa ini mempunyai konstruksi sedemikian rupa sehingga aliaran
fluida yang keluar dari impeler akan melalui sebuah bidang tegak lurus pompa,
impeler dipasang pada satu ujung poros dan pada ujung yang lain dipasang
kopling untuk meneruskan daya dari penggerak. Poros ditumpu oleh dua buah
bantalan, sebuah paking atau perapat dipasang pada bagian yang ditembus oleh
poros untuk mencegah air membocor keluar atau udara masuk kedalam pompa
Gambar 2.2 Pompa sentrifugal aliran radial
b. Pompa sentrifugal aksial
Pada pompa jenis ini zat cair mengalir pada arah axial dan dapat
digunakan untuk aliran horisontal atau vertikal.Pompa jenis ini tidak dapat
menghisap sendiri sehingga dalam pemakaiannya diperlukan pompa vakum kecil
untuk mengusir udara dari rumah pompa.Kadang-kadang pada kipas pompa ini
diperlengkapai dengan sudu yang dapat diatur (disetel) ketika sedang bekerja,
sehingga aliran volum atau daya dorongnya dapat diatur.Kegunaan baling-baling
digunakan untuk aliran volum yang sangat besar pada daya dorong (tekanan)
yang rendah. Konstruksi pompa ini mirip pompa aliran campur, kecauali bentuk
impeler dan difuser aliran keluarnya dan biasanya digunakan untuk irigasi,
karena menghasilkan kapasitas yang besar dan head yang rendah
Gambar 2.3 Pompa sentrifugal aliran aksial
Gambar 2.4 Kipas Pompa sentrifugal aliran aksial
c. Pompa sentrifugal aliran sempurna
Pompa sentrifugal aliran sempurna merupakan peralihan antara pompa
sentrifugal aliran radial dan pompa aliran aksial.Kipas pompa jenis ini
mempunyai sudu yang dibengkokkan dalam tiga jurusan (tiga dimensi). Adapun
cara kerjanya sama dengan pompa sentrifugal.
Karena kapasitasnya lebih besar dibandingkan dengan pompa dengan
arah radial, pompa jenis ini biasanya digunakan untuk aliran volume yang besar
tetapi daya dorongnya rendah.
Gambar 2.5 Pompa sentrifugal aliran sempurna
Gambar 2.6 Kipas Pompa sentrifugal aliran sempurna
2.3.2 Menurut bentuk casingnya, dapat di bedakan menjadi :
a. Pompa volute
Suatu pompa sentrifugal dimana zat car dari impeler langsung dibawa ke
rumah volut yang selanjutmya akan menyalurkan ke nosel keluar, harga
kecepatan spesifik pompa volute bervariasi pada daerah yang cukup luas, yaitu
antara 100 sampai 700.
Gambar 2.7 Pompa volut
b. Pompa difuser
Adalah suatu pompa sentrifugal yang dilengkapi dengan difuser di
sekeliling impeller, guna dari difuser untuk menurunkan kecepatan aliran yang
keluar dari impeler sehingga energi kinetik aliran dapat diubah menjadi energi
tekanan secara efisien, pompa difuser dipakai untuk memperoleh head total yang
tinggi. Harga kecepatan spesifik pompai ini berkisar antara 100 sampai 300.
Konstuksi dari bagian – bagian pompa ini sama dengan pompa volute karena
sudu-sudu difuser selain memperbaki efisiensi pompa juga menambah kokoh
rumah. Maka konstruksi ini sering dipakai pada pompa besar dengan head tinggi,
selain itu pompa ini sering juga dipakai sebagai pompa bertingkat banyak karena
aliran suatu tingkat ke tingat berikutnya dapat dilakuan tanpa mengguakan rumah
volut
Gambar 2.8 Pompa diffuser
c. Pompa jenis volute aliran campuran
Pompa ini mempunyai impeler jenis aliran campur dan sebuah rumah volute
seperti diperlihatkan pada gambar.Disini tidak digunakan sudu–sudu difuser
melainkan dipakai saluran yang lebar untuk mengalirkan zat cair.Dengan
demikian pompa tidak mudah tersumbat oleh benda asing yang terhisap,
sehinnga pompa ini sangat sesuai untuk air limbah.
Adapun impeler yang digunakan di sini adalah jenis setengah terbuka, yaitu tidak
mempunyai tutup depan. Konstruksi seperti ini tidak mudah tersumbat benda
padat dibandingkan dengan impeler tertutup, sehingga sesuai untuk memompa
air buangan.
Gambar 2.9 Pompa jenis volute aliran campuran
Gambar 2.10 Impeler jenis pompa volute aliran campuran
2.3.3 Menurut jumlah tingkatnya, dapat di bedakan menjadi :
a. Pompa satu tingkat
Pompa ini hanya mempunyai satu impeller. Head total yang ditimbulkan
hanya berasal dari satu impeller, sehingga relatif rendah.
Gambar 2.11 Pompa satu tingkat
b. Pompa bertingkat banyak
Pompa ini menggunakan beberapa impeler yang dipasang secara berderet
(seri) pada satu poros.Zat cair yang keluar dari impeler pertama dimasukan ke
impeler berikutmya dan seterusnya hinga impeler terakhir gambar 2.12. Head
total pompa merupakan jumlahan dari head yang ditimbulkan oleh masing-
masing impeler sehingga relatif tinggi.
Pada umumnya impeler-impeler tersebut dipasang menghadap ke satu
arah pada poros seperti pada gambar 2.12. Namun pemasangan seperti ini akan
menimbulkan gaya aksial yang besar sehingga dalam banyak hal diperlukan
cara-cara tertentu untuk menguranginya.
Pompa difuser pada umumnya menggunakan sudu diffuser di keliling
luar impelernya untuk memperbaiki efisiensi pompa. Namun ada beberapa yang
hanya memakai volut. Dalam hal ini sering dipakai rumah volut kembar untuk
mengurang gaya radial seperti diperlihatkan dalam gambar-gambar ini
memnunjukan potongan menurut bidang tegak lurus.
Gambar 2.12 Pompa bertingkat banyak
2.3.4 Menurut sisi masuk impeller, dapat di bedakan menjadi :
a. Pompa isapan tunggal
.Konstruksinya sangat sederhana sehingga banyak dipakai. Namun,
seperti terlihat gambar 2.13(a), tekanan yang bekerja pada masing-masing sisi
impeler tidak sama sehingga akan timbul gaya aksial ke arah sisi isap. Gaya ini
dapat ditahan oleh bantalan aksial jika ukuran pompa cukup kecil. Namun untuk
pompa besar harus dicari cara untuk mengurangi gaya aksial ini agar tidak perlu
dipakai bantalan aksial yang terlalu besar. Salah satu cara untuk mengatasi hal ini
diperlihatkan dalam gambar 2.13(b). Disini digunakan sebuah ruang pengimbang
yang diameternya sama dengan diameter isap impeler. Ruang ini dihubungkan
dengan sisi isap impeler melalui lubang pengimbang agar tekanannya sama
sehingga timbul gaya aksial. Pada gambar 2.13(a), diperlihatkan jenis “tak
berimbang” sedang pada gambar 2.13(b) jenis “berimbang”
Gambar 2.13 Tekanan air yang bekerja pada sisi impeler
b. Pompa isapan ganda
Pompa ini memasukan air melaui kedua sisi impeller. Adapun bentuk
sesungguhnya diperlihatkan pada gambar 2.14, disini poros yang mengerakan
impeler dipasang menembus kedua sisi rumah dan impeler dan ditumpu oleh
bantalan diluar rumah. Karena itu poros menjadi lebih panjang dibanding pompa
jenis lain.
Impeler jenis ini pada dasarnya sama dengan dua buah impeler pompa isapan
tunggal yang dipasang secara bertolak belakang. Dengan demikain gaya aksial
yang timbul saling mengimbangi menjadi nol. Selain itu, pompa ini juga dapat
dipandang sebagai sebuah pompa yang mempunyai dua buah impeler yang
bekerja secara sejajar (paralel). Dengan demikian laju aliran total sama dengan
dua kali laju aliran yang melalui masing-masing impeler yang saling bertolak
belakang tersebut. Dibandingkan dengan pompa isapan tunggal yang mempunyai
kapasitas yang sama, pompa isapan ganda mempunyai kemampuan isap yang
lebih baik. Ini disebabkan laju aliran yang masuk masing-masing sisi isap hanya
setengah dari laju aliran total. Jika NPSH yang tersedia sama, putaran pompa
jenis ini dapat dipertinggi. Karena itu pompa jenis isapan ganda banyak dipakai
sebagai pompa berukuran besar atau sedang.
Gambar 2.14 Pompavolut jenis isapan ganda
2.4 Cara Kerja Pompa Sentrifugal
Pompa sentifugal seperti yang ditunjukan dalam gambar, mempunyai sebuah
impeler (baling-baling) untuk mengangkat zat cair dari tempat yang lebih rendah ke
tempat yang lebih tinggi.
Gambar 2.15 Cara kerja pompa sentrifugal
Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeler di
dalam zat cair.Maka zat cair yang ada dalam impeler, oleh dorongan sudu–sudu ikut
berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeler ke
luar melalui saluran sudu-sudu. Disini head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi.
Demikian pula head kecepatannya bertambah besar karena zat cair mengalami
percepatan.Zat cair yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran berbentuk volute
(spiral) di keliling impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel.Di dalam nosel
ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan.
Jadi impeler pompa berfungsi memberikan kerja kepada zat cair sehinga energi
yang dikandungnya menjadi lebih besar.Selisih energi per satuan berat atau head total
zat cair antara flens isap dan flens keluar pompa disebut head total pompa.
Dari uraian diatas jelas pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik
dalam bentuk kerja poros menjadi enrgi fluida.Energi inilah yang mengakibatkan
pertambahan head tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada zat cair yang
mengalir secara kontinyu.
Pada keliling luar kipas, zat cair mengalir dalam rumah pompa dengantekanan
dan kecepatan tertentu.Dalam rumah pompa ini zat cair disalurkansedemikian rupa,
sehingga terdapat perubahan kecepatan ke dalam tekanan yangsempurna.Oleh karena ini, kolom
zat cair dalam saluran kempa digerakkan.Zatcair ini bergerak dalam aliran yang tak
terputus-putus dari saluran isap melalui pompa ke saluran kempa.
Sumber :
http://bodaesmunti.wordpress.com/2009/05/09/pompa/
http://id.scribd.com/doc/32235908/Prinsip-Kerja-Pompa-Sentrifugal
http://capitalintelektual.blogspot.com/
http://indahkireilestari.files.wordpress.com/2011/04/pompa1.doc