17
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan modern seperti sekarang ini pompa mempunyai
peranan atau penggunaan yang sangat luas di hampir segala bidang
seperti industri, pertanian, perkantoran dan rumah tangga. Dalam
rumah tangga modern, hampir tidak ada rumahyang tidak memiliki
pompa. Bahkan pompa ini akan kita jumpai dalam berbagai peralatan
rumah tangga. Terlebih lagi industri. Industri memerlukan pompa
untuk mengalirkan zat cair yang akan diolah atau zat yang akan
diperlukan dalam suatu proses. Karena luasnya penggunaan pompa,
memiliki aneka jenis dan ukuran sesuai dengan penggunaannya.
Penerapan pompa skala kecil seperti rumah tangga, memang tidak
rumit dan ukuran serta jenis pompa sudah standar. Pompa serta
sistem tempat pompa itu bekerja harus dipahami secara mendalam
dalam perencanaan dan pembangunan sistem pompa.
1.2Analisis Masalah
Dalam kehidupan sehari-hari atau bahkan di dalam dunia teknik
banyak orang yang belum mengenal apa itu pompa dan biasanya orang
menyebut pompa dengan sebuah brand, dan yang lebih menarik lagi
antara pompa dan kompresor terkadang salah diartikan dan dianggap
sama, padahal jelas bahwa pompa dan kompresor adalah dua hal yang
berbeda, dan masih banyak pula orang-prang teknik yang belum
mengetahui apa itu pompa, jenis-jenisnya dan bagaimana cara
kerjanya
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan dari analisis masalah di atas, maka dalam makalah
ini penulis akan menyajikan salah satu dari berbagai jenis pompa
yang ada untuk dibahas mengenai pompa vane sehingga dapat dengan
jelas diketahui dan di pahami
1. Jenis pompa vane
2. Bagian bagian pompa vane dan fungsi fungsinya
3. Prinsip kerja pompa vane
4. Aplikasi pompa vane
5. Keuntungan dan Kerugian menggunakan pompa vane
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Pompa
Pompa merupakan suatu alat atau mesin yang berfungsi untuk
memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui
suatu media pemipaan. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat
perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian
keluar (discharge). Pompa berfungsi mengubah enegi mekanis dari
suatu sumber tenaga penggerak menjadi energy kinetic, dimana energy
ini digunakan untuk memindahkan fluida dan melawan hambatan yang
ada sepanjang aliran fluida. Jadi pompa dalam industri biasanya
digunakan untuk transportasi fluida, dimana kerja dari pompa
tersebut tergantung dari sifat dan jenis fluida.
2.2 Klasifikasi pompa
Ditinjau dari prinsip kerja maka pompa dapat diklasifikasikan
sebagai berikut :2.3 Pompa Vane atau pompa baling baling
A. Pengertian pompa Vane
Vane pump berfungsi untuk membangkitkan tekanan hidraulis. Pompa
vane ini merupakan jenis pompa yang dapat menangani cairan
viskositas sedang. Pompa ini unggul dalam viskositas rendah seperti
gas LPG (propana), ammonia, pelarut, alkohol, minyak bahan baker,
bensin dan refrigeran. Dimana pada bagian atas pompa terdapat
reservoir yang selalu terisi air dengan fluida khusus, dan
permukaan fluida harus selalu diperiksa secara teratur, yaitu
temperatur fluida, adanya gelembung atau fluida menjadi keruh.
Pompa ini mempunyai kontak logam untuk logam internal dan self
kompensasi untuk dipakai, sehingga memungkinkan bagi pompa untuk
mempertahankan kinerja puncak atas cairan pelumas. Meskipun
efisiensinya turun dengan cepat, pompa ini dapat digunakan sampai
500cps. Selain itu, baling-baling dapat menangani temperatur cairan
dari -32 C / 25 F sampai 260 C / 500 F dan perbedaan tekanan (P)
untuk 15 BAR / 200 PSI (lebih tinggi untuk pompa hidrolik vane).
Setiap jenis Vane Pumps menawarkan keuntungan yang unik.
Vane Pumps tersedia dalam beberapa konfigurasi antara lain :
(1) baling - baling geser hanya dapat beroperasi untuk jangka
waktu yang singkat dan menangani sejumlah kecil uap.
(2) baling-baling yang fleksibel yang hanya dapat menangani
padatan kecil tapi menciptakan vakum yang baik
(3) baling-baling berayun, baling - baling putar, dan
(4) baling-baling eksternal yang dapat menangani padatan yang
besar
2.4. Bagian Bagian Pompa Vane
Pompa vane tersusun dari beberapa bagian, yaitu seperti dapat
kita lihat dari gambar di bawah ini :
1. Outlet port
2. Slot
3. Inlet port
4. Rotor ring
5. Outlet
6. Rotor
7. Vane
8. Inlet
2.5. Prinsip Kerja pompa vane
Berikut Perpindahan aliran dalam Bumbungan dan flow ratenya
:
(1) Untuk prosedur pengaliran, rotor digerakan sesuai dengan
panah (Row) dan terdiri atas sebuah rotor yang dipasang secara
eksentris pada silinder yang sedikit lebih besar dari pada rotor(2)
Semakin banyak sudunya, makin besar kapasitasnya, tetapi
perbandingan kompresinya lebih rendah dan volume vane lebih
besar
(3) Sudu didorong oleh gaya sentrifugal yang timbul saat rotor
berputar sehingga selalu rapat dengan dinding silinder. Untuk
menjamin kerapatan antara sudu dengan dinding silinder dipasang
pegas pada slot rotor.
(4) Dengan putaran selanjutnya sudu-sudu akan menjadi terisi
penuh dengan fluida, ketika sudu-sudu sudah mencapai ukuran
maksimum (jarak maksimum dari ruang gerak dalam dari titik pusat
rotor) maka dipisahkan dari sisi tekan dengan menggunakan
cakram-cakram pengontrol kemudian dihubungkan dengan sisi yang
bertekanan. Sudu-sudu tersebut didorong ke dalam alurnya mengikuti
bentuk kurva cam ring (bumbungan) .Volume sudu sekali lagi menjadi
dipersempit sehingga fluida terdorong ke sisi yang bertekanan.
Karena kurva bumbungan (cam ring mempunyai bentuk eksentrik Ganda),
maka setiap sudu akan mengalami duakali proses pengaliran pada
setiap putaran. Pada waktu yang bersamaan ruang hisap dan dua ruang
tekan terletak bersamaan, karena poros penggerak bebas beban secara
hidraulik. Tekanan diterapkan dibelakang sudu (5) dengan demikian
penyekatan yang lebih baik dapat dicapai. Walau demikian, karena
geseran tidak dapat meningkat banyak, kedua sudu pada alur rotor
mempunyai ruang yang terletak berlawanan seperti gambar berikut
:
Ruang-ruang pada sudu menyebabkan tekanan imbang antara sisi
jalan (running) dan sisi balik (return) .Permukaan dari sudu
menetap sebagai permukaan kontak untuk tekanan. Tekanan kontak yang
lebih tinggi tidak diperlukan pada sisi hisap. Dengan demikian
akhir dari sudu (6) bebas ke tangki.
2.6. Aplikasi Pompa Vane
1) Pada power steering mobil
Pompa jenis ini terhubung dengan putaran mesin dengan
menggunakan sabuk, dan menghasilkan tekanan hidrolis untuk
memperingan pengemudian. Pompa mengisap minyak power steering dari
reservoir dan mengalirkannya menuju katup kontrol aliran melalui
pipa tekanan tinggi. Pada pompa ini juga terdapat saluran
pengembali sehingga fluida akan bersirkulasi jika tidak diperlukan
tekanan untuk pengemudian. Pengemudian pada keadaan normal, fluida
akan bersirkulasi dan tekanan hanya naik sedikit, sehingga hanya
sedikit daya mobil yang terserap. Jika kendaraan berbelok pada
kecepatan rendah (saat parkir), maka tekanan fluida akan naik dan
akan menyerap tenaga mesin lebih besar lagi.
2) Penerbangan Layanan - Transfer Bahan Bakar
Aplikasi pompa vane pada Penerbangan Layanan atau Transfer Bahan
Bakar biasanya digunakan pada pengisian bahan bakar mentah (minyak
mentah) dari kilang minyak di alirkan ke unit pengolahan minyak
mentah melalui pipa-pipa minyak. Hal ini dikarenakan viskositas
minyak mentah yang masih bisa di alirkan menggunakan pompa jenis
vane pump yang memiliki keunggulan dalam tekakanan pompa yang
cenderung konstan dan meminimalisir tigkat keausan komponen pompa,
jadi dapat menjaga keefisienan waktu dan volume transportasi minyak
mentah.
3) Auto Industry - Fuels, Lubes, pendingin RefrigerationPrinsip
kerja pompa tipe vane ini memanfaatkan gaya sentrifugal yang
diakibatkan oleh putaran rotor, sehingga vane-vane tersebut
bergeser pada arah radial sehingga ujung-ujungnya bersentuhan
dengan permukaan dalam silinder (stator). Akibatnya fluida-fluida
dapat dihisap dan ditekan dengan kuat.
pompa tipe vane menggunakan vane sebagai pengarah dan pembentuk
tekanan pada refrigerant. Putaran vane akan menekan dan mengarahkan
outlet pada stator menuju penampung tekanan tinggi, kemudian ke
saluran keluar kompresor4) Bulk Transfer LPG dan NH3
Aplikasi pompa vane pada Transfer LPG dan NH3 (Amonia) biasanya
digunakan pada pengisian bahan bakar tipe LPG (Liquified Petroleum
Gas) dari stasiun bahan bakar gas di alirkan ke unit pengisian
tabung. Hal ini dikarenakan viskositas LPG yang masih bisa di
alirkan menggunakan pompa jenis vane pump yang memiliki keunggulan
dalam tekakanan pompa yang cenderung konstan dan meminimalisir
tigkat keausan komponen pompa, jadi dapat menjaga keefisienan waktu
dan volume transfer LPG. Sama halnya pada transfer amonia jenis
liquid dari tabung penampung amonia di alirkan melalui pipa-pipa
pengisi menuju tabung atau botol amonia.5) Pengisi LPG Cylinder
Aplikasi pompa vane pada Pengisi LPG Cylinder biasanya digunakan
pada pengisian bahan bakar tipe LPG (Liquified Petroleum Gas) dari
stasiun bahan bakar gas di alirkan ke unit pengisian tabung. Hal
ini dikarenakan viskositas LPG yang masih bisa di alirkan
menggunakan pompa jenis vane pump yang memiliki keunggulan dalam
tekakanan pompa yang cenderung konstan dan meminimalisir tigkat
keausan komponen pompa, jadi dapat menjaga keefisienan waktu dan
volume transfer LPG.6) Pendinginan - freon, Amonia
Prinsip kerja pompa tipe vane ini memanfaatkan gaya sentrifugal
yang diakibatkan oleh putaran rotor, sehingga vane-vane tersebut
bergeser pada arah radial sehingga ujung-ujungnya bersentuhan
dengan permukaan dalam silinder (stator). Akibatnya fluida-fluida
dapat dihisap dan ditekan dengan kuat.
pompa tipe vane menggunakan vane sebagai pengarah dan pembentuk
tekanan pada refrigerant. Putaran vane akan menekan dan mengarahkan
outlet pada stator menuju penampung tekanan tinggi, kemudian ke
saluran keluar kompresor2.7. Keuntungan dan Kerugian
1) Keuntungan: a. Mengencerkan cairan pada tekanan yang
tinggi
b. Mengkompensasi keausan melalui perpanjangan baling -
baling.
c. Dapat berputar pada putaran tinggi, sehingga dimensinya
relatife lebih kecild. Getaran mekanisnya lebih kecil.e.
Perawatannya lebih sederhana karena jumlah bagiannya lebih sedikit,
misal tanpa katup dan mekanisme lain.
f. Dapat mengalirkan debit yang lebih kontinyu dibandingkan
dengan kompresor reciprocating2) Kerugian:
a. Tidak cocok untuk tekanan tinggib. Tidak cocok untuk
viskositas tinggi
c. Tidak dapat memberikan tekanan akhir yang tinggid. Efisiensi
volumetrisnya rendah bila bagian-bagiannya kurang presisi
e. Tidak cocok untuk bahan abrasive2.8. Macam macam pemeliharaan
pada pompa
1. Preventive Maintenance
Preventive Maintenance merupakan tindakan pemeliharaan yang
terjadwal dan terencana. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi
masalah-masalah yang dapat mengakibatkan kerusakan pada pompa dan
menjaganya selalu tetap normal selama dalam operasi.
Contoh pekerjaan tersebut adalah :
a. Melakukan pengecekan terhadap pendeteksi indikator tekanan
dan temperatur fluida pada pompa, atau alat pendeteksi indikator
lainnya. apakah telah sesuai hasilnya untuk kondisi normal kerja
pompa atau tidak.
b. Membersihkan kotoran-kotoran yang menempel pada bodi pompa
(debu, tanah maupun bekas minyak).
c. Melakukan pengecekan serta pengencangan baut-baut pengikat
pada semua bagian pompa dan motor penggerak.d. Pengecekan kondisi
pelumasan pada bearing (unsealed).
e. Perbaikan/mengganti gasket pada sambungan-sambungan flange
yang bocor atau rusak.f. Jika pompa tidak akan dioperasikan dalam
dalam jangka waktu lama, zat cair di dalam pompa harus dibuang dan
pompa dikeringkan.
g. Jika pompa berhenti karena listrik padam pada waktu
beropersi, sakelar listrik harus dibuka (dimatikan) dan pada saat
bersamaan, katup keluar ditutup.
2. Predictive Maintenance
Predictive Maintenance merupakan perawatan yang bersifat
prediksi, dalam hal ini merupakan evaluasi dari perawatan berkala
(Preventive Maintenance). Pendeteksian ini dapat dievaluasi dari
indikaktor-indikator yang terpasang pada instalasi pada pompa dan
juga dapat melakukan pengecekan vibrasi dan alignment pada pompa
untuk menambah data dan tindakan perbaikan selanjutnya.
3. Breakdown Maintenance
Breakdown Maintenance merupakan perbaikan yang dilakukan tanpa
adanya rencana terlebih dahulu. Dimana kerusakan terjadi secara
mendadak pada pompa yang sedang beroperasi, yang mengakibatkan
kerusakan bahkan hingga pompa tidak dapat beroperasi. Contoh
kerusakan tesebut adalah:
a. Rusaknya bantalan karena kegagalan pada pelumasan.
b. Terlepasnya couple penghubung antara poros pompa dan poros
penggeraknya akibat kurang kencangnya baut-baut yang
tersambung.
c. Macetnya impeller karena terganjal benda asing. 4. Corrective
Maintenance
Corrective Maintenance merupakan pemeliharaan yang telah
direncanakan, yang didasarkan pada kelayakan waktu operasi yang
telah ditentukan pada buku petunjuk pompa tersebut. Pemeliharaan
ini merupakan general overhaul yang meliputi pemeriksaan, perbaikan
dan penggantian terhadap setiap bagian-bagian pompa yang tidak
layak pakai lagi, baik karena rusak maupun batas maksimum waktu
operasi yang telah ditentukan.2.9. Parameter Pada Pompa
Sentrifugal
1. Kapasitas PompaKapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang
dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu . Besar kapasitas
pompa dapat dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu,
seperti :
Barel per day (BPD)
Galon per menit (GPM)
Cubic meter per hour 2. Head PompaHead 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 Bernauli, 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 :
H= Dimana:
H= head total pompa (m)
= head tekanan ()
= head kecepatan ()
Karena energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat
bervariasi pada penampang yang berbeda. Namun pada kenyataannya
selalu ada rugi energi (losses).
Pada kondisi (gambar 2.22) yang berbeda seperti pada gambar di
atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut :
+ H= + losses A ke B
H= Karena , maka,H= Dimana:
H = head pompa (m)
= head pompa karena perbedaan tekanan pada head isap dan head
tekan ()
= head pompa yang diakibatkan dari adanya perbedaan kecepatan.
()
= head statis (m)
HL = Losses dari A ke B
3. Head TekananHead 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 :
dimana:
hk = head kecepatan ()
= kecepatan zat cair pada saluran tekan ()
= kecepatan zat cair pada saluran isap ()
= percepatan gravitasi ()
4. Head Statis TotalHead 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
Dimana :
Z : Head statis total
Zd : Head statis pada sisi tekan (m)
Zs : Head statis pada sisi isap (m)
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).
5. 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 (mayor losses)Merupakan kerugian energi
sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan rumus :
dimana:
hlp = mayor losses f = faktor gesekan
L = panjang pipa (m)
V = kecepatan rata-rata cairan dalam pipa ()
D = diameter dalam pipa (m)
Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody (lampiran -
6) sebagai fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan
Kekasaran relatif (Relative Roughness -/D ), yang nilainya dapat
dilihat pada grafik (lampiran) sebagai fungsi dari nominal diameter
pipa dan kekasaran permukaan dalam pipa (e) yang tergantung dari
jenis material pipa.
Sedangkan besarnyaReynolds Numberdapat dihitung dengan rumus
:
Dimana:
Re = reynold number= density cairan ()
= kecepatan rata-rata aliran ()
= diameter dalam pipa (m)
= viskositas absolut cairan
Apabila jenis aliran itu laminar (Re < 2000), faktor gesekan
(f) dapat dicari dengan pendekatan rumus:
b. Minor head loss (minor losses)
Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat
sepanjang sistem perpipaan. Besanya dapat dicari dengan menggunakan
rumus :
dimana:hlf = minor lossesn = jumlah fitting/valve untuk diameter
yang sama
k = koefisien gesekan
V = kecepatan rata-rata aliran ()
G = percepatan gravitasi ()
c. Total LossesTotal losses merupakan kerugian total sistem
perpipaan, yaitu :
atau
dimana:
hl = total losseshlp = jumlah mayor losses (kerugian
gesekan)
hlf = jumlah minor losses (kerugian head pada fitting dan
valve)
Le = panjang ekivalen dari fitting dan valve ditambah panjang
pipa
6. Daya PompaDaya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu
atau kecepatan melakukan kerja. Ada beberapa pengertian daya, yaitu
:
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 :
Dimana:
HHP = daya hidrolik pompa (Hp)
Q = kapasitas pompa ()
H = total head pompa (m)
= berat spesifik cairan ()
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 :
Dimana:
BHP atau Np = Brake horse powerHHP = hidrolik horse power =
efisien optimum pompa
c. Daya Penggerak (Driver)Daya penggerak (driver) adalah daya
poros dibagi dengan effisiensi mekanis (effisiensi transmisi),
dapat dihitung dengan rumus :
Dimana:
Nd = daya penggerak (HP)
BHP = brake horse power (HP)
= efisiensi transmisi dari gear box, belt, rantai atau kopling (
0,750,95)
= factor cadangan ( untuk motor induksi 0,1 0,2 )
7. Effisiensi PompaEffisiensi 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
efisiensi, yaitu:
Dimana:
= efisiensi pompa (%)
= efisiensi hidrolis (%)
= efisiensi volumetric (%)
= efisiensi mekanis (%)BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan.
Pompa Vane adalah pompa yang termasuk dalam klasifikasi pompa
rotary single rotor yang di dalam rumah pompa berisi sebuah rotor
berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur lurus pada kelilingnya
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.
Rotor ini dipasang asimetri dalam rumah. Ketika rotor berputar
tekanan dalam rumah pompa turun sehingga terjadi kerja isap dan
pada saluran pemasukkan terjadi pembesaran ruang kosong, sehingga
cairan dapat mengalir dari sumber dan mengisi rongga kosong dalam
rumah pompa.
Pompa ini dapat dipergunakan untuk memompa fluida dengan
viskositas rendah hingga menengah seperti propana, amonia, bahan
bakar cair, refrigeran dan fluida lain dengan kekentalan hingga
2300 SSU. Temperatur fluida yang dipompa antara 32C hingga 260C,
tekanan diferensial hingga 15 bar. Tidak ada gesekan antar logam
sehingga lebih awet.
Pompa jenis vane ini biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi
seperti : Power Steering, Aerosol dan propelan, Penerbangan layanan
transfer bahan bakar, deicing, Auto industry fuels, lubes,
pendingin refrigeration, Bulk transfer LPG dan 3 NH, LPG cylinder
pengisi, Alcohol, Pendingin Freon, Amonia, Pelarut, Larutan
berair.
DAFTAR PUSTAKA
1.
http://www.michael-smith-engineers.co.uk/products/vane-pumps/vane-pumps.htmdiakses
tanggal 23 Maret 2014
2. http://www.pumpfundamentals.com/pump_db.htmdiakses tanggal 23
Maret 2014
3. http://youtube.comdiakses tanggal 23 Maret 2014
4.
http://nstaklimarab.blogspot.com/2011/06/vane-pump-pompa-sudu.htmldiakses
tanggal 23 Maret 2014
5.
http://nstaklimarab.blogspot.com/2011/06/vane-pump-pompa-sudu.htmldiakses
tanggal 23 Maret 20146. Essam. E Khalil. 2005. Types and
performance of pump and compressors. Cairo
University: Cairo Egypt.
7. Hidayat, Dadang dan Santana, Sabar. 2004. Pemeriksaan Sistem
Kemudi. Jakarta: Dirjen Dikdasmen Mendiknas.