BAB I POMPA

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1   Difinisi

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. 

1.2   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 :

 

Gambar 1.1  Klasifikasi Pompa Positip

 

Gambar 1.2 Klasifikasi Pompa Dynamic

1.3 Jenis dan Prinsip Kerja

1.3.1     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.

Ciri-Ciri Umum Pompa Positip :

• Head yang dihasilkan relatif tinggi dibanding dengan kapasitas.
• Mampu beroperasi pada suction yang kering, sehingga tidak memerlukan proses priming.
• Kapasitas atau aliran zat cair tidak kontinyu.

 

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.

Bebarapa contoh pompa reciprocating yang digerakan dengan mesin uap diperlihatkan pada gambar di bawah 1.5a dan 1.5b.

b. Pompa Rotary

Pompa rotary adalah pompa-pompa positip (positive displacement pumps) dimana energi ditransmisikan dari motor penggerak ke cairan oleh suatu bagian (elemen) yang mempunyai gerakan berputar di dalam rumah pompa.

Berdasarkan desainnya, pompa rotary dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1.    Screw Pump

2.    Gear Pump

3.    Lobe Pump

4.    Sliding Vane

5.    Rotary piston

b.1. Screw Pump

Kebutuhan untuk memperbaiki kelemahan pompa reciprocating dalam menghasilkan kapasitas rendah serta aliran lebih uniform dapat dikurangi oleh penggunaan pompa screw. Tekanan, kapasitas serta putaran dari pompa ini dapat mencapai 200 kg/cm², 300 m³/jam serta 10.000 rpm.

Pompa – pompa diatas dapat mempunyai dua atau tiga rotor. Pada air tight pump (pompa kedap udara), ruang suction dan discharge dipisahkan satu sama lain oleh rangkaian air tight dari pada rotor.

Kelebihan lain dari pompa screw antara lain :

-          Efisiensinya totalnya  tinggi (70 %  –  80%)

-          Ukuran pompa relatif kecil, ringan karena rotor dapat bekerja pada putaran tinggi.

-          Aliran hampir benar-benar uniform.

-          Getarannya relatif kecil

-          Kapasitas isapnya baik sekali

-          Dapat beroperasi dalam berbagai posisi, horizontal, vertikal, miring dsb.

b.2. Gear Pump

Pompa roda gigi mampu digunakan untuk memompa cairan yang mempunyai viskositas rendah hingga tinggi. Pompa ini umumnya dipakai sebagi pompa minyak pelumas.

Pompa roda gigi terdiri dari roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan. Konstruksinya bisa external ataupun juga internal. Gambar dibawah diperlihatkan kedua konstruksi pompa roda gigi.

Kebaikan pompa roda gigi adalah :

-          Aliran uniform

-          Konstruksi sederhana

-          Kapasitasnya relatih besar dibanding ukuran pompa yang kecil

-          Instalasi sederhana.

b.3. Lobe Pump

Pompa lobe mempunyai dua rotor setiap lobe, baik untuk lobe dua, tiga maupun empat masing-masing lobenya tetap mempunyai dua rotor. Pompa tiga lobe mempunyai efisiensi lebih baik dibanding dengan dua lobe, begitu seterusnya. Namun dari segi pembuatannya lebih sulit.

Prinsip kerja pompa lobe adalah : Kedua rotor berputar serempak dengan arah saling berlawanan di dalam sebuah casing. Sumbu gigi dari rotor selalu membentuk sudut 90^o terhadap sumbu gigi rotor yang lain. Jika rotor diputar dalam arah panah, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah, maka fluida yang terkurung antara casing dengan lobe akan dipindahkan dari sisi inlet menuju outlet.

            Pada gambar dibawah diperlihatkan pompa lobe dengan jumlah lobe yang berbeda

b.4. Sliding Vanes (Pompa Sudu)

Elemen-elemen pendorong Sliding vanes adalah sudu yang bergeser (sliding) secara bebas di dalam slot (alur) dari rotor. Rotor berputar di dalam casing secara eksentrik terhadap permukaan bagian dalam casing. Bentuk slinding vanes yang lain memiliki rotor yang bergerak sepusat dengan casing, namun permukaan bagian dalam casing berbentuk elips.

Pada gambar dibawah diperlihatkan pompa sudu dengan 8 buah sudu. Ruang antara rotor dengan casing dibagi-bagi oleh sudu. Jika rotor berputar, volume ruangan yang dibatasi oleh dua sudu mula-mula membesar sehingga fluida cair akan terisap melalui lubang hisap, kemudian mengecil lagi sehingga fluida dikompresikan dan dikeluarkan melalui saluran keluar.

Macam-macam pompa positip yang lain :

b.5. Flexible Pump

g. Pompa Diapraghma

b.6.. Rotary Piston

1.3.2 Non Positive (Dynamics) Pumps

            Pompa dynamics adalah suatu pompa yang mana dalam operasinya, volume ruang kerjanya tidak berubah. Dalam hal ini energi yang dipindahkan ke fluida kerja adalah energi kinetik, sehingga pemindahan fluida terjadi karena perubahan kecepatan. Menurut cara kerjanya nonpositive dapat dibedakan yaitu rotodynamic pumps dan special effect.

a.  Special effect Pump (Ejector)

Prinsip kerja pompa ejector adalah kemampuannya merubah energi statis cairan menjadi energi kinetis atau kebalikannya.

Kondisi vacuum yang terjadi pada ruang inlet pompa jet diperlukan untuk menarik cairan yang dipompa kedalam ruang inlet tersebut. Kevacuuman dihasilkan oleh aliran searah dari fluida penggerak (actuating fluid).

Kebaikan Pompa Ejector :

1.     Tidak ada bagian yang bergerak, sehingga pompa bisa berumur panjang.

2.     Tidak menimbulkan suarua gaduh dan mudah dioperasikan.

3.     Mampu memompa cairan yang mengan dung kotoran.

4.     Sulit tersumbat.

5.     Mampu bekerja pada saluran hisap yang kering.

6.     Kapasitasnya uniform.

7.     Ukurannya kecil dan ringan.

Keburukannya : Effisiensinya rendah.

b. Pompa Rotodynamic

Pada pompa rotodynamic, perpindahan zat cair dari suatu tempat ke tempat lain menggunakan suatu sudu atau impeller yang berputar pada porosnya. Partikel fluida yang berada pada saluran impeller akan digerakan dari sisi masuk (inlet) ke sisi keluar (outlet), sehingga tekanan pada inlet akan turun dan tekanan pada outlet akan naik. Selama fluida mengalir dari sisi inlet ke outlet, partikel-partikel fluida dipercepat, sehingga energi kinetiknya akan naik. Energi kinetik ini selanjutnya berangsur-angsur dirubah menjadi energi potensial (energi tekan) baik pada rumah keong (volute chamber) atau diffuser ring pada pompa centrifugal radial ataupun pada stator pada pompa aksial.

Ciri-Ciri Pompa Rotodynamic (Turbo) :

• Kontinuitas aliran sangat baik.
• Realibilitas operasinya sangat tinggi, karena memiliki sedikit bagian yang bergerak dan tanpa adanya mekanisme katup.
• Mampu bergerak dengan putaran tinggi, sehingga dapat dengan mudah dikopling langsung dengan motor listrik.
• Dapat melumasi sendiri, oleh fluida yang dipompa.
• Mudah pengaturan kapasitasnya.
• Mempunyai Head relative lebih rendah dibanding dengan kapasitas yang dihasilkan.
• Tidak mampu beroperasi pada suction yang kering, sehingga saluran suction hingga impeller pompa harus terisi cairan penuh.

Menurut bentuk impeller dan aliran fluida pompa rotodynamic dapat dibedakan menjadi :

b.1. Pompa Centrifugal (Radial)

Prinsip kerja pompa centrifugal dapat dijelaskan melalui gambar 1.18 dibawah ini.

Rumah pompa berbentuk volute chamber yang didalamnya berisi impeller. Poros digerakan oleh motor penggerak dan cairan masuk kedalam impeller melalui inlet. Dari impeller cairan dialirkan ke discharge melalui saluran berbentuk konis (volute chamber). Fungsi volute ini merubah sebagian energi kinetik menjadi energi potential yang berupa kenaikan tekanan.

Pompa centrifugal dapat bekerja dengan normal bila pada saat start ruang antar sudu maupun saluran isap terisi penuh dengan cairan. Begitu impeller berputar cairan yang berada diantara sudu-sudu juga ikut berputar karena menerima gaya mekanis dari sudu, sehingga partikel cairan mendapat kecepatan keliling yang menyinggung lingkaran impeller sebesar U. Selanjutnya kecepatan tersebut membangkitkan gaya centrifugal, dan akibatnya timbul tekanan yang sangat kuat pada diameter luar impeller. Apabila tekanan ini sanggup mengatasi tekanan lawan pada saluran discharge, maka cairan diantara sudu akan bergerak dari titik pusat ke arah diameter luar.

Banyaknya energi yang diberikan ke cairan oleh motor penggerak dapat diketahui dari naiknya kecepatan cairan dari inlet ke outlet impeller. Untuk mendapatkan aliran yang masuk tepat menyinggung permukaan sudu kadang-kadang sebelum impeller dilengkapi dengan inlet guide vanes (IGV).

Sesuai dengan fungsinya, bentuk impeller pompa dibedakan, antara lain :

 

b.2. Pompa Mixed Flow

b.3. Pompa Aksial

            Hal yang spesifik pada pompa aksial adalah arah aliran fluida melalui pompa betul-betul aksial (sejajar poros). Pompa ini memiliki kapasitas yang besar, namun head yang dihasilkan sangat rendah.

Dalam operasinya, impeller pompa selalu terbenam dalam cairan yang dipompakan. Poros pompa bisa vertikal, horizontal maupun miring.