HANDOUT MESIN FLUIDA SMTVI BAB3.doc
-
Upload
alif-nur-firdaus -
Category
Documents
-
view
118 -
download
15
description
Transcript of HANDOUT MESIN FLUIDA SMTVI BAB3.doc
BAB III
POMPA
3.1 Pengenalan Pompa
Pompa adalah mesin atau peralatan mekanis yang digunakan untuk menaikkan cairan
dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan cairan dari daerah
bertekanan rendah ke daerah yang bertekanan tinggi dan juga sebagai penguat laju
aliran pada suatu sistem jaringan perpipaan. Hal ini dicapai dengan membuat suatu
tekanan yang rendah pada sisi masuk atau suction dan tekanan yang tinggi pada sisi
keluar atau discharge dari pompa.
Pada prinsipnya, pompa mengubah energi mekanik motor menjadi energi aliran fluida.
Energi yang diterima oleh fluida akan digunakan untuk menaikkan tekanan dan
mengatasi tahanan-tahanan yang terdapat pada saluran yang dilalui.
Pompa juga dapat digunakan pada proses-proses yang membutuhkan tekanan hidraulik
yang besar. Hal ini bisa dijumpai antara lain pada peralatan-peralatan berat. Dalam
operasi, mesin-mesin peralatan berat membutuhkan tekanan discharge yang besar dan
tekanan isap yang rendah. Akibat tekanan yang rendah pada sisi isap pompa maka fluida
akan naik dari kedalaman tertentu, sedangkan akibat tekanan yang tinggi pada sisi
discharge akan memaksa fluida untuk naik sampai pada ketinggian yang diinginkan.
Gambar 21. Instalasi pompa
0
3.2 Klasifikasi Pompa
Pompa dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori, yaitu:
1. Pompa perpindahan positif (positive displacement pump)
2. Pompa dinamik (dynamic pump)
Gambar 22. Diagram Klasifikasi pompa
3.2.1 Pompa perpindahan positif
Pada pompa perpindahan positif energi ditambahkan ke fluida kerja secara periodik
oleh suatu gaya yang dikenakan pada satu atau lebih batas (boundary) sistem yang
dapat bergerak. Pompa perpindahan positif terbagi menjadi :
1. Pompa torak/plunyer ( Reciprocating pump )
2. Pompa rotari ( Rotary pump )
3. Pompa diafragma (Diaphragm pump )
3.2.1.1 Pompa torak
Pompa torak adalah sebuah pompa dimana energi mekanis penggerak pompa dirubah
menjadi energi aliran fluida yang dipindahkan dengan menggunakan elemen yang
bergerak bolak balik di dalam sebuah silinder. Fluida masuk melalui katup isap dan
keluar melalui katup buang dengan tekanan yang tinggi. Pompa ini mengeluarkan cairan
dalam jumlah yang terbatas dengan debit yang dihasilkan tergantung pada putaran dan
1
panjang langkah torak. Volume cairan yang dipindahkan selama satu langkah piston atau
plunyer akan sama dengan perkalian luas piston dengan panjang langkah.
Pompa torak adalah salah satu dari jenis positive diplacement pump dengan
menggunakan aksi diplacement. Pompa torak digunakan untuk ;
Kapasitas fluida yang rendah
Viskositas liquid (liquid yang kental) dan slurrie (lumpur)
Liquid yang mudah menguap (high volatile liquid)
Proses yang memerlukan head tinggi
Beroperasi pada tekanan tinggi (outlet)
Pompa Torak atau plunyer dibagi dua :
1. Pompa aksi langsung ( simplex atau duplex)
2. Pompa daya
a. Aksi tunggal atau aksi ganda
b. Simplex, duplex, triplex, atau multiplex
Gambar 23. Pompa torak
3.2.1.2 Pompa rotari
Pompa putar adalah pompa yang mentransfer energi dari penggerak ke cairan
menggunakan elemen yang bergerak berputar didalam rumah (casing). Fluida ditarik dari
reservoir melalui sisi isap dan didorong melalui rumah pompa yang tertutup menuju sisi
buang pada tekanan yang tinggi. Berapa tekanan fluida yang akan keluar pompa
tergantung pada tekanan atau tahanan aliran sistem. Sedangkan debit yang dihasilkan
2
tergantung pada kecepatan putar dari elemen yang berputar. Elemen yang berputar ini
biasanya disebut sebagai rotor.
Pompa rotari (rotary)
1. Rotor tunggal
Pompa Vane, torak, ulir, atau pompa flexible member
2. Rotor banyak
Pompa roda gigi, lobe, ulir, atau pompa circumferential piston
Gambar 24. Pompa Rotari
3
Gambar 25. Macam-macamPompa Rotari
3.2.1.3 Pompa diafragma
Pompa diafragma adalah pompa yang mentransfer energi dari penggerak ke cairan
melalui batang penggerak yang bergerak bolak-balik untuk menggerakan diafragma
sehingga timbul isapan dan penekanan secara bergantian antara katup isap dan katup
tekan. Keuntungan pompa diafragma ini adalah hanya pada diafragma saja yang
bersentuhan dengan fluida yang ditransfer sehingga mengurangi kontaminasi dengan
bagian lain terutama bagian penggerak.
Pompa Diagfragma dibagi dua :
1 .Penggerak mekanik atau penggerak fluida
2 .Simplex, atau duplex
Gambar 26. Pompa diafragma
3.2.2 Pompa dinamik
Pompa dinamik terdiri dari satu impeler atau lebih yang dilengkapi dengan sudu-sudu,
yang dipasangkan pada poros-poros yang berputar dan menerima energi dari motor
penggerak pompa serta diselubungi dengan sebuah rumah (casing). Fluida berenergi
memasuki impeler secara aksial, kemudian fluida meninggalkan impeler pada kecepatan
yang relatif tinggi dan dikumpulkan didalam volute atau suatu seri laluan diffuser, setelah
fluida dikumpulkan di dalam volute atau diffuser terjadi perubahan dari head kecepatan
menjadi head tekanan, yang diikuti dengan penurunan kecepatan. Sesudah proses
konversi ini selesai kemudian fluida keluar dari pompa melalui katup discharge. Pompa
dinamik dapat dibagi dalam beberapa jenis :
3.2.2.1 Pompa sentrifugal
4
Pompa ini digerakkan oleh motor. Daya dari motor diberikan pada poros pompa untuk
memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut. Akibat dari putaran impeler
yang menimbulkan gaya sentrifugal, maka zat cair akan mengalir dari tengah impeler
keluar lewat saluran di antara sudu-sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan
yang tinggi.
Zat cair yang keluar dari impeler dengan kecepatan tinggi kemudian melalui saluran yang
penampangnya semakin membesar yang disebut volute, sehingga akan terjadi
perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Jadi zat cair yang keluar dari
flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Sedangkan proses pengisapan
terjadi karena setelah zat cair dilemparkan oleh impeller, ruang diantara sudu-sudu
menjadi vakum, sehingga zat cair akan terisap masuk.
Selisih energi persatuan berat atau head total dari zat cair pada flens keluar dan flens
masuk disebut sebagai head total pompa. Sehingga dapat dikatakan bahwa pompa
sentrifugal berfungsi mengubah energi mekanik motor menjadi energi aliran fluida. Energi
inilah yang mengakibatkan pertambahan head kecepatan, head tekanan dan head
potensial secara kontinu.
Sekarang ini pemakaian pompa sentrifugal sangat banyak digunakan dan telah
berkembang sedemikian maju sehingga banyak menggantikan pemakaian pompa-pompa
lain.
5
Gambar 27. Pompa Centrifugal
Keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa lain :
1. Pada head dan kapasitas yang sama, dengan pemakaian pompa sentrifugal umumnya
paling murah.
2. Operasional paling mudah
3. Aliran seragam dan halus.
4. Kehandalan dalam operasi.
5. Biaya pemeliharaan yang rendah.
Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam :
1. Menurut kapasitas
a. Kapasitas rendah (<20>3/jam)
b. Kapasitas sedang (20 – 60 m3/jam)
c. Kapasitas tinggi (>60 m3/jam)
2. Menurut tekanan yang dihasilkan :
a. Tekanan rendah (<5>2)
b. Tekanan menengah (5 – 50 kg/cm2)
c. Tekanan tinggi (>50kg/cm2)
3. Menurut kecepatan spesifik :
a. Kecepatan rendah
b. Kecepatan menengah
c. Kecepatan tinggi
d. Pompa aliran campur
e. Pompa aliran aksial
4. Menurut jumlah impeler dengan tingkatannya :
a. Pompa dengan impeler tunggal.
b. Pompa dengan impeler banyak.
6
5. Menurut sisi masuk impeler :
a. Pompa isapan tunggal (single suction)
b. Pompa isapan ganda (double suction)
6. Menurut perencanaan rumah pompa :
a. Rumah tunggal
b. Rumah bersekat-sekat, digunakan pada pompa multi tingkat.
7. Menurut letak poros :
a. Pompa poros horisontal
b. Pompa poros vertikal
8. Menurut sistem penggerak :
a. Dikopel langsung pada unit penggerak
b. Melewati beberapa macam jenis transmisi (belt, roda gigi, dll)
Gambar 28. impeler pompa aliran radial
Gambar 29. impeler pompa aliran aksial
7
Gambar 30. Impeler pompa aliran campuran
3.2.3 Pompa efek khusus
3.2.3.1 Pompa jet
Pompa jet merupakan suatu kombinasi pompa sentrifugal volut dan susunan venturi –
nosel. Pompa jet biasanya digunakan untuk mengangkat atau menarik air dari sumur
yang dalam ke suatu tempat yang lebih tinggi. Pada pompa jet, air pada tekanan tinggi
dipompakan melewati sebuah nosel dimana air akan dipercepat di dalam nosel, sehingga
energi tekanan akan diubah menjadi energi kinetik. Dan setelah melewati nosel air akan
masuk ke dalam venturi, dimana air yang telah dipercepat akan menyebabkan tekanan
menjadi turun, sehingga pompa jet dapat menghisap air.
Gambar 31. pompa jet
8
Gambar 32. gas lift
3.2.3.2 Pompa gas lift
Prinsip dari pompa gas lift adalah memanfaatkan udara atau gas yang tertekan untuk
mengangkat air. Campuran udara dan air akan naik didalam pipa yang dikelilingi oleh air.
Pada dasarnya pompa gas lift terdiri dari pipa vertikal yang sebagian terendam dalam air
dan tabung supply udara yang menyediakan udara yang tertekan diberikan ke pipa
vertikal. Campuran udara dan air bisa naik sampai ke atas permukaan air karena massa
jenis dari campuran udara dan air tersebut lebih rendah dari massa jenis air itu sendiri.
3.3.2.3 Pompa hidrolik ram
Pompa hidraulik ram merupakan suatu alat untuk menaikkan sebagian dari sejumlah
besar air yang ada pada suatu tempat dengan ketinggian tertentu sampai ke tempat yang
lebih tinggi. Pompa hidraulik ram terpakai ketika beberapa sumber air alami seperti mata
air atau sungai berada pada ketinggian tertentu, misal pada daerah berbukit.
9
Gambar 33. Pompa hidram
3.3 Perawatan Pompa
Komponen-komponen pompa dapat dibersihkan dengan menggunakan berbagai cara,
antara lain:
1. Membersihkan dengan bahan pelarut – cara ini harus dilakukan dengan
menggunakan bahan pelarut resmi di tempat-tempat tertentu sehingga tidak
mengganggu lingkungan. Semua peraturan keselamatan kerja harus diikuti bila
menggunakan zat pelarut. Pembersihan dengan menggunakan pelarut bertujuan
menghilangkan kotoran dan gemuk (grease) dari komponen.
2. Pengikisan (scraping) – cara ini dapat diterapkan pada komponen-komponen
dimana terjadi akumulasi kotoran yang tidak dapat lagi dibersihkan dengan bahan
pelarut. Scraper yang digunakan dapat dibeli atau dibuat sesuai dengan aplikasi
atau pekerjaan yang diperlukan
3. Pembersihan dengan uap (steam cleaning) cara ini sering digunakan untuk
membersihkan komponen-komponen yang berukuran besar terutama sebelum
dilakukan pembongkaran pompa. Steam cleaner menyemprotkan uap bertekanan
tinggi melalui kepala semprot (nozzle) berukuran kecil. Salah satu masalah yang
dihadapi dalam pembersihan dengan uap adalah bahwa cara ini meninggalkan
sisa-sisa uap air atau embun pada permukaan komponen yang dapat
menyebabkan timbulnya karat.
10
4. Penggosokan (polishing) setelah pembersihan dengan menggunakan satu atau
lebih dari cara tersebut diatas, beberapa komponen masih perlu digosok untuk
menghilangkan lapisan terakhir kotoran dan/atau karat. Ini dapat dilakukan dengan
menggunakan kain amplas (emery cloth) atau kadang-kadang dengan kikir halus.
contoh Soal
pompa reciprocating kerja ganda mempunyai putaran n = 90 rpm, diameter torak D = 100
mm, panjang pipa hisap Ls = 5 m, Langkah torak L = 250 mm, Jari engkol R =0,125 mm.
Tekanan Head atmosfir Hat = 10,3 mka. Hitung Head hisap pompa bila terjadi Head
separasi Hsep = 2mka.
Jawab :
Head hisap percepatan
Has = ω2.R. Cos 0o
Has = (2.π.90/60)2.0,125. 1
Has = 5,66 mka
Head hisap pompa
Hs = Hat – Hsep - Has
Hs = 10,3 – 2 - 5,66
Hs = 2,64 mka
Latihan Soal
1. Sebutkan enam aplikasi yang memakai pompa di sektor industri.
2. Apakah dua klasifikasi utama untuk pompa?
3. Apakah pompa sentrifugal termasuk pompa positive displacement atau nonpositive displacement?
4. Jelaskan secara singkat cara kerja sebuah pompa sentrifugal.5. Sebutkan empat jenis pompa sentrifugal.
5. Pompa bolak balik kerja tunggal mempunyai diameter torak D = 125 mm, Langkah
torak L = 30 Cm, menaikan air dari kedalama 4 m dari pompa, putaran pompa n =30
rpm, panjang pipa hisap Ls = 9 m, Diameter pipa hisap 75 mm,.
11
Hitung Head tekanan hisap torak pada awal dan akhir langkah Hiap.
6. Pompa torak kerja tunggal mempunyai langkah torak 15 Cm, mempunyai panjang pipa
hisap 7,5 m, diameter pipa hisap 7,5 Cm bila diameter toraknya 1,25 diameter pipa
hisap. Pompa 2,5 m di atas permukaa air yang dipompa dan putaran engkol
pompanya 60 rpm.
a. Hitung Head pada torak saat awal langkah hisap?
b. Hitung Head pada torak saat tengah langkah hisap? (koef gesek f=0,01)
c. Hitung Head pada torak saat akhir langkah hisap?
d. Debit air yang dipompa ?
e. Hitung daya pompa
12