Tugas Kelompok Pompa
-
Upload
yusro-annur -
Category
Documents
-
view
73 -
download
3
description
Transcript of Tugas Kelompok Pompa
PERANCANGAN ALAT PROSES
POMPA SENTRIFUGAL DAN POMPA ROTARI
Disusun oleh :
CECEP SUNANDAR DANA SURYA (0607113630)GAPURMAN (060713)RAFEBRIA DWI ANUGRA (0607113442)SATRIA NOFRIKO (060713)
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS RIAU
2009
DAFTAR ISI
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. LATAR BELAKANG
Pompa telah banyak digunakan orang sejak lama, mulai dari unit terkecil di
rumah tangga sampai industri-industri besar. Penggunaan pompa yang semakin luas
dari waktu ke waktu menyebabkan perkembangan pompa sangat pesat. Pada era
sekarang ini berbagai macam bentuk pompa dengan berbagai keunggulannya telah
banyak ditawarkan oleh perusahaan-perusahaan produsen pompa. Sering kali suatu
perusahaan membuat pompa tertentu yang hanya digunakan untuk aplikasi khusus.
Mengingat banyaknya jenis pompa di pasaran, maka kejelian dalam memilih pompa
menjadi syarat utama agar diperoleh kerja pompa yang optimum sesuai dengan sistem
yang dilayani.
Dalam rumah tangga pompa banyak digunakan untuk memompa air dari
sumur untuk digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Dalam bidang pertanian pompa
banyak digunakan dalam sisten irigasi untuk mengairi sawah-sawah. Dalam
penyediaan air minum untuk masyarakat, pompa digunakan untuk mendistribusikan
air minum dari PDAM ke rumah-rumah penduduk.
Dalam industri minyak, pompa tidak hanya digunakan pada pengilangan tetapi
juga digunakan pada penyaluran minyak ke pusat-pusat distribusi. Pada pusat
pelayanan tenaga khususnya PLTU pompa digunakan sebagai pengisi air ketel (boiler
feed pump). Selain itu juga digunakan untuk memompa kondensat (air yang
diembunkan di dalam kondensor) ke pompa pengisi ketel (boiler feed pump) dan
untuk mengalirkan air dingin ke kondensor. Pada gedung-gedung, pompa digunakan
untuk mengalirkan air pendingin ke ruangan-ruangan dalam sistem AC sentral.
Pada industri makanan secara umum, kebersihan dalam proses produksi
merupakan kebutuhan utama untuk mempertahankan kualitas produk. Oleh karena itu
pompa-pompa yang dipakai dalam industri makanan harus tahan karat tanpa ada
kebocoran minyak pelumas ke dalam makanan. Proses pembersihannya juga harus
dibuat semudah mungkin. Dalam industri makanan banyak digunakan pompa saniter
yang telah memenuhi syarat-syarat kebersihan dan kesehatan. Pompa ini digunakan
untuk mengalirkan bahan-bahan mentah cair (belum mengalami proses produksi) dan
juga produk-produk makanan cair sebelum mengalami pengepakan. Selain itu juga
digunakan untuk menyuplai kebutuhan air bersih sebagai campuran bahan-bahan lain
dalam proses pabrik.
Pipa-pipa yang digunakan dalam proses produksi juga harus memenuhi syarat
kebersihan. Oleh karena itu bahan pipa harus tahan terhadap karat. Bahan yang sering
digunakan adalah baja tahan karat (stainless steel) karena selain tahan karat pipa
tersebut juga mempunyai permukaan yang halus dan pembersihannya juga mudah.
I.2. TUJUAN
Beberapa tujuan yang diharapkan dapat tercapai pada perancangan pompa
sentrifugal dan pompa rotari ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui dasar-dasar perhitungan dalam perancangan alat proses, khususnya
pompa sentrifugal dan pompa rotari.
2. Mengetahui variabel-variabel yang berpengaruh terhadap perancangan pompa
sentrifugal dan pompa rotari.
3. Mengetahui klasifikasi dan kegunaan pompa yang umum digunakan dalam
industri-industri kimia.
4. Memperoleh informasi tentang struktur dan bagian-bagian pompa, dalam
kaitannya dengan prinsip kerja dan sistem pengoperasian pompa.
5. Mengetahui jenis-jenis material yang cocok sebagai bahan pompa, dalam
kaitannya dengan jenis dan sifat-sifat fluida yang akan dialirkan.
6. Merancang alat transportasi fluida dengan standar yang telah ditetapkan secara
umum.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. PENGERTIAN POMPA
Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan
cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan
cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus
menerus.
Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian
masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi
mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga
kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan
mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran. Hambatan-hambatan pengaliran
itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian atau hambatan gesek.
II.2. KLASIFIKASI POMPA
Secara umum, pompa dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu :
1. Pompa kerja positif (positive displacement pump)
2. Pompa kerja dinamis (non-positive displacement pump)
Gambar 1. Klasifikasi Pompa
1. Pompa Kerja Positif
Pada pompa kerja positif, kenaikan tekanan cairan di dalam pompa disebabkan
oleh pengecilan volume ruangan yang ditempati cairan tersebut. Adanya elemen yang
bergerak dalam ruangan tersebut menyebabkan volume ruangan akan membesar atau
mengecil sesuai dengan gerakan elemen tersebut. Secara umum pompa kerja positif
diklasifikasikan menjadi pompa rotari dan pompa reciprocating, namun yang akan
dibahas dalam makalah ini hanyalah mengenai pompa rotari.
Pompa Rotari
Pompa rotari adalah pompa perpindahan positif dimana energi mekanis
ditransmisikan dari mesin penggerak ke cairan dengan menggunakan elemen yang
berputar (rotor) di dalam rumah pompa (casing).
Beberapa pompa rotari yang banyak ditemukan antara lain sebagai berikut :
a. Pompa roda gigi luar
Rotornya berupa sepasang roda gigi yang berputar di dalam rumah pompa. Roda
gigi itu dapat berupa gigi heliks-tunggal, heliks-ganda atau gigi lurus.
b. Pompa roda gigi dalam
Mempunyai rotor yang berupa roda gigi dalam yang berpasangan dengan roda
gigi luar yang bebas (idler).
c. Pompa kam dan piston, disebut juga pompa plunyer rotary
Terdiri dari lengan eksentrik dan lengan bercelah pada bagian atasnya.
d. Pompa cuping (pompa lobe)
Mempunyai dua rotor atau lebih dengan dua, tiga, empat cuping atau lebih pada
masing-masing rotor.
e. Pompa sekrup
Mempunyai satu, dua, tiga sekrup yang berputar dalam rumah pompa yang diam.
f. Pompa vane
Rotornya berupa elemen berputar yang dipasang eksentrik dengan rumah pompa.
Pada keliling rotor terdapat alur-alur yang diisi bilah-bilah sudu yang dapat
bergerak bebas. Ketika rotor diputar sudu-sudu bergerak dalam arah radial akibat
gaya sentrifugal, sehingga salah satu ujung sudu selalu kontak dengan permukaan
dalam rumah pompa membentuk sekat-sekat ruangan di dalam pompa.
Adapun keuntungan-keuntungan dari pompa rotari adalah sebagai berikut :
1. Pompa rotari banyak digunakan pada pemompaan cairan yang viskositasnya lebih
tinggi dari air.
2. Aliran yang dihasilkan hampir merata (uniform), karena putaran rotor relatif
konstan.
2. Pompa Kerja Dinamis
Pompa dinamik adalah pompa yang bekerja dengan volume ruang yang tetap.
Head yang dibangkitkan merupakan perubahan energi kinetik fluida yang bergerak
karena dorongan oleh sudu-sudu impeler yang berputar dalam rumah pompa. Contoh
dari pompa kerja dinamis adalah pompa sentrifugal.
Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal merupakan pompa yang paling banyak digunakan karena
mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah. Pada pompa
sentrifugal, energi penggerak dari luar diberikan kepada poros yang kemudian
digunakan untuk menggerakkan baling-baling yang disebut impeler.
Berdasarkan jenis aliran dalam impeler, pompa sentrifugal dibedakan menjadi
3 bagian, yaitu sebagai berikut :
1. Pompa aliran radial
2. Pompa aliran aksial
3. Pompa aliran campur (mixed flow)
Beberapa keuntungan dari pompa sentrifugal (Lazarkiewics, 1965) adalah
sebagai berikut :
1. Gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak (steady-state) dan
tidak berpulsa
2. Keandalan operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan tidak
adanya katup-katup
3. Kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang dapat dikopel dengan
motor listrik, motor bakar atau turbin uap
4. Ukuran kecil sehingga hanya membutuhkan ruang yang kecil, lebih ringan dan
biaya instalasi ringan
5. Harga murah dan biaya perawatan murah
Sedangkan beberapa elemahan / kekurangan dari pompa sentrifugal, adalah
sebagai berikut :
1. Pompa single stage tidak dapat menghasilkan tekanan yang tinggi kecuali dengan
putaran > 10.000 rpm. Pompa multistage / tekanan tinggi sangat mahal terutama
dari bahan anti korosi.
2. Efisiensi dapat turun drastis, jika tidak digunakan pada debit sekitar puncak
efisiensi.
3. Pompa sentrifugal tidak self priming (tidak bisa langsung menghisap pada saat
pompa tidak ada cairan) dan performace akan turun drastis dengan meningkatnya
kekentalan cairan.
II.3. PRINSIP KERJA ALAT
1. Prinsip Kerja Pompa Rotari
Prinsip kerja pompa rotari adalah energi mekanis ditransmisikan dari mesin
penggerak ke cairan dengan menggunakan elemen yang berputar (rotor) di dalam
rumah pompa (casing). Pada waktu rotor berputar di dalam rumah pompa, akan
terbentuk kantong-kantong yang mula-mula volumenya besar (pada sisi isap)
kemudian volumenya berkurang (pada sisi tekan) sehingga fluida akan tertekan
keluar.
2. Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal
Pada pompa sentrifugal, energi penggerak dari luar diberikan kepada poros
yang kemudian digunakan untuk menggerakkan impeler. Impeler memutar cairan
yang masuk ke dalam pompa sehingga mengakibatkan energi tekanan dan energi
kinetik cairan bertambah. Cairan akan terlempar ke luar akibat gaya sentrifugal yang
ditimbulkan gerakan impeler. Cairan yang keluar dari impeler ditampung oleh
saluran berbentuk volut (spiral) di sekeliling impeler dan disalurkan ke luar pompa
melalui difuser. Di dalam difuser ini sebagian energi kecepatan akan diubah menjadi
energi tekanan.
II.4. GAMBAR ALAT
1. Pompa Rotari
Gambar 2.1.
Pompa Roda Gigi Luar
Gambar 2.2.
Pompa Roda Gigi
Dalam
Gambar 2.3.
Pompa Rotari Kam &
Piston
Gambar 2.4.
Pompa Rotari Dua
Cuping (Lobe)
Gambar 2.5.
Pompa Rotari Tiga
Cuping
Gambar 2.6.
Pompa Rotari Empat
Cuping
Gambar 2.7.
Pompa Sekrup Tunggal
Gambar 2.8.
Pompa Sekrup Ganda
Gambar 2.9.
Pompa Tiga Sekrup
Gambar 2.10. Pompa Vane
2. Pompa Sentrifugal
II.5. PERSAMAAN
Gambar 3. Pompa Sentrifugal
Bagian-bagian pompa
sentrifugal :
011 Rumah
009 Tutup rumah
020 Cincin penyekat
023 Cincin perapat
031 Penekan paking
033 Paking
101 Impeler
105 Mur impeler
111 Poros
121-1 Selubung
121-1, 121-2 Pasak
122 Cincin pelempar
131 Kopling
201 Rumah bantalan
202 Tutup bantalan
221 Bantalan bola
229 Penopang
719 Penyangga
II. 5. PERSAMAAN DALAM PERHITUNGAN
1. Kapasitas Pompa
Kapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh
pompa setiap satuan waktu . Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu,
seperti :
a. Barel per day (BPD)
b. Galon per menit (GPM)
c. Cubic meter per hour (m3/hr)
2. Head Pompa
Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk
mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi
pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair,yang umumnya dinyatakan
dalam satuan panjang.
Menurut persamaan Bernouli, ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem
instalasi aliran, yaitu, energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial. Hal ini
dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
Karena energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat bervariasi pada
penampang yang berbeda. Namun pada kenyataannya selalu ada rugi energi (losses).
a. Head Tekanan
Head tekanan adalah perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan
zat cair pada sisi tekan dengan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair
pada sisi isap.
Head tekanan dapat dinyatakan dengan rumus :
b. Head Kecepatan
Head kecepatan adalah perbedaan antar head kecepatan zat cair pada saluran
tekan dengan head kecepatan zat cair pada saluran isap.
Head kecepatan dapat dinyatakan dengan rumus :
c. Head Statis Total
Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi
tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap.
Head statis total dapat dinyatakan dengan rumus :
Z = Zd - Zs ………………… 5)
Dimana :
Z : Head statis total
Zd : Head statis pada sisi tekan
Zs : Head statis pada sisi isap
Tanda (+) : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih rendah dari sumbu pompa
(suction lift).
Tanda (–) : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih tinggi dari sumbu pompa
(suction head).
3. Kerugian Head (Head Loss)
Kerugian energi per satuan berat fluida dalam pengaliran cairan dalam sistem
perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss). Head loss terdiri dari :
a. Mayor Head Loss (Major Losses)
Merupakan kerugian energi sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan
rumus :
Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody sebagai fungsi dari
Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative Roughness - ε/D),
yang nilainya dapat dilihat pada grafik sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan
kekasaran permukaan dalam pipa (ε) yang tergantung dari jenis material pipa.
Sedangkan besarnya Reynolds Number dapat dihitung dengan rumus :
b. Minor Head Loss (Minor Losses)
Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang
sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus :
Dalam menghitung kerugian pada fitting dan valve dapat menggunakan besaran yang
menyatakan kerugian dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus.
c. Total Losses
Total losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yang diformulasikan
dengan persamaan sebagai berikut :
4. Daya Pompa
Daya pompa adalah besarnya energi per satuan waktu atau kecepatan
melakukan kerja. Ada beberapa pengertian daya, yaitu sebagai berikut :
a. Daya Hidrolik (Hydraulic Horse Power)
Daya hidrolik (daya pompa teoritis) adalah daya yang dibutuhkan untuk
mengalirkan sejumlah zat cair. Daya ini dapat dihitung dengan rumus :
b. Daya Poros Pompa (Break Horse Power)
Untuk mengatasi kerugian daya yang dibutuhkan oleh poros yang
sesungguhnya adalah lebih besar dari pada daya hidrolik.
Besarnya daya poros sesungguhnya adalah sama dengan effisiensi pompa atau
dapat dirumuskan sebagai berikut :
c. Daya Penggerak (Driver)
Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis
(effisiensi transmisi). Dapat dihitung dengan rumus :
5. Effisiensi Pompa
Effisiensi pada dasarnya didefinisikan sebagai perbandingan antara output dan
input atau perbandingan antara HHP Pompa dengan BHP pompa.
Harga effisiensi yang tertinggi sama dengan satu harga effisiensi pompa yang
didapat dari pabrik pembuatnya.
Effisiensi pompa merupakan perkalian dari beberapa effiaiensi, yang
diformulasikan dengan persamaan sebagai berikut :
BAB IV
KESIMPULAN
1. Pompa sentrifugal digunakan untuk cairan yang memiliki viskositas yang lebih
cair, sedangkan pompa rotari digunakan untuk cairan yang lebih kental (viskos)
daripada air.
2. Pompa rotari memiliki kapasitas pemompaan yang lebih besar (dalam m3/jam)
dibandingkan dengan pompa sentrifugal.
3. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam perancangan pompa adalah sebagai
berikut :
a. Jenis material untuk bahan pompa harus sesuai dengan jenis fluida yang akan
dialirkan.
b. Ukuran dan jenis impeler.
c. Ukuran sudu (baling-baling impeler).
d. Kapasitas fluida yang akan dialirkan
e. Diameter poros dan leher poros
f. Diameter bagian isap
g. Luas penampang bagian masuk.
4. Efisiensi pemompaan yang dihasilkan pompa sentrifugal lebih baik daripada
efisiensi pompa rotari.
5. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam perhitungan pompa adalah sebagai berikut:
a. Head pompa
b. Kapasitas dan daya pompa
c. Kerugian head (head loss)
d. Efisiensi pompa
DAFTAR PUSTAKA