1 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret POMPA SENTRIFUGAL Oleh : Sidiq Adhi Darmawan 1.1 Dasar Teori Pompa merupakan alat yang sangat penting untuk membantu pekerjaan manusia. Pompa digunakan untuk memindahkan fluida dari satu tempat ke tempat yang lain. Penggunaan pompa sangat luas seperti penggunaan pompa di rumah tangga, pada industri, dan pertanian. Pada rumah tangga pompa digunakan untuk menyalurkan air dari sumur ke bak penampungan air. Penggunaan pompa di industri perminyakan, pompa digunakan untuk mengangkat minyak mentah dari dalam bumi ketempat - tempat pemrosesan atau tempat- tempat penampungan. Di dunia pertanian pompa digunakan untuk memindahkan air dari sungai atau waduk ke sawah untuk memenuhi kebutuhan air tanaman Pompa adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memindahkan fluida incompressible ( tak mampu mampat ) dari satu tempat ke tempat lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menaikkan tekanan atau membangkitkan beda tekanan. Pompa Sentrifugal yaitu pompa untuk memindahkan cairan dengan memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh impeler. Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis,dimana pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar impeller kedalam rumah pompa, maka fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut berputar akibat dari dorongan sudu-sudu impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head fluida akan bertambah besar karena fluida tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran yang berbentuk volute mengelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel,didalam nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi head tekanan.
Makalah ini berisi mengenai teori - teori pompa sentrifugal ( pengertian pompa sentrifugal, bagian-bagian pompa sentrifugal ), penerapan pompa sentrifugal, perhitungan pompa sentrifugal dan abnormal - abnormal pada pompa sentrifugal seperti kavitasi, water hammer dan lain - lain.
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
POMPA SENTRIFUGAL
Oleh : Sidiq Adhi Darmawan
1.1 Dasar Teori
Pompa merupakan alat yang sangat penting untuk membantu pekerjaan manusia.
Pompa digunakan untuk memindahkan fluida dari satu tempat ke tempat yang lain.
Penggunaan pompa sangat luas seperti penggunaan pompa di rumah tangga, pada industri, dan
pertanian.
Pada rumah tangga pompa digunakan untuk menyalurkan air dari sumur ke bak
penampungan air. Penggunaan pompa di industri perminyakan, pompa digunakan untuk
mengangkat minyak mentah dari dalam bumi ketempat - tempat pemrosesan atau tempat-
tempat penampungan. Di dunia pertanian pompa digunakan untuk memindahkan air dari
sungai atau waduk ke sawah untuk memenuhi kebutuhan air tanaman
Pompa adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memindahkan fluida
incompressible ( tak mampu mampat ) dari satu tempat ke tempat lain melalui suatu media
perpipaan dengan cara menaikkan tekanan atau membangkitkan beda tekanan.
Pompa Sentrifugal yaitu pompa untuk memindahkan cairan dengan memanfaatkan
gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh impeler. Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam
jenis pompa tekanan dinamis,dimana pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk
mengangkat fluida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang
lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar
impeller kedalam rumah pompa, maka fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut
berputar akibat dari dorongan sudu-sudu impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka
fluida mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head
fluida akan bertambah besar karena fluida tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar
dari impeller ditampung oleh saluran yang berbentuk volute mengelilingi impeller dan
disalurkan keluar pompa melalui nosel,didalam nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi
head tekanan.
2
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
1.2 Dasar – dasar Pemilihan Pompa
Dalam menentukan suatu pompa untuk suatu tujuan tertentu, maka terlebih dahulu
harus diketahui kapasitas aliran serta head yang diperlukan untuk mengalirkan zat cair yang
akan dipompa. Selain itu, agar pompa tidak mengalami kavitasi maka perlu ditaksir berapa
tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk pompa yang terpasang pada isntalasinya.
Atas dasar tekanan isap ini maka putaran pompa dapat ditentukan.
Data yang umumnya dipelukan untuk memilih pompa sebagai berikut :
1. Kapasitas
Kapasitas ini menunjukkan jumlah debit yang dapat dialirkan berapa m3/jam. Pada
pompa perlu diketahui juga mengenai berapa kapasitas maksimum dan minimum yang
dapat dialirkan oleh pompa tersebut.
2. Kondisi Isap
Pada kondisi isap ini perlu dipertimbangkan beberapa hal yaitu :
a. Level isap dari permukaan air isap ke level pompa
b. Tinggi fluktuasi permukaan isap
c. Tekanan yang bekerja pada permukaan air isap.
d. Kondisi pipa isap
3. Kondisi Keluar
Pada kondisi keluar ini perlu dipertimbangkan beberapa hal yaitu :
a. Level keluar dari permukaan air isap ke level pompa
b. Tinggi fluktuasi permukaan keluar
c. Tekanan yang bekerja pada permukaan air keluar.
d. Kondisi pipa keluar
4. Head Total Pompa
Head total pompa ditentukan berdasarkan kondisi – kondisi di atas ( no 1 – 3)
5. Jenis Zat Cair
Dalam pemilihan pompa harus diketahui jenis zat cair apa yang akan dialirkan dan
kharakteristik dari zat cair yang akan dialirkan oleh pompa tersebut, seperti air tawar, air
3
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
laut, minyak, zat kimia tertentu, temperatur, berat jeniz, viskositas, kandungan padatan
dan lain – lain.
6. Jumlah Pompa
Apabila suatu pekerjaan pemindahan fluida membutuhkan jumlah debit yang besar
maka bisa digunakan pompa lebih dari satu.
7. Kondisi Kerja
Kondisi kerja ini seperti apakah pompa tersebut akan digunakan secara terus menerus,
terputus – putus, atau jumlah jam kerja seluruhnya selama setahun.
8. Penggerak
Penggerak untuk menggerakkan poros pompa antara lain motor listrik, motor bakar torak
atau turbin uap.
9. Poros Tegak atau Mendatar
Hal ini kadang – kadang sudah ditentukan oleh pabrik pompa yang bersangkutan
berdasarkan instalasinya.
10. Tempat Instalasi
Pembatasan – pembatasan pada ruang instalasi, ketinggian diatas permukaan laut, di luar
atau di dalam gedung, dan fluktuasi temperatur.
1.3 Klasifikasi Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan berdasarkan :
1. Berdasar Kapasitas
- Kapasitas rendah : Sampai dengan 20 m3/jam
- Kapasitas menengah : 20 – 60 m3/jam
- Kapasitas tinggi : > 60 m3/jam
2. Berdasarkan Takanan Discharge
- Kapasitas rendah : Sampai dengan 5 Kg/cm3
- Kapasitas menengah : 5 – 50 Kg/cm3
- Kapasitas tinggi : > 50 Kg/cm3
4
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
3. Berdasar jumlah / susunan impeller dan tingkat
- Single Impeller : Terdiri dari satu impeller dan satu tingkat.
- Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam
satu casing.
- Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel
dalam satu casing.
1.4 Sistem Kerja Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal digunakan untuk memberikan atau menambah kecepatan pada
cairan dan kemudian merubahnya menjadi energi tekan. Pompa sentrifugal, seperti yang
diperlihatkan dalam Gambar 1.1 dibawah ini.
Gambar 1.1 Arah Aliran Fluida Dalam Pompa Sentrifugal
Cairan dipaksa masuk ke sebuah impeller. Daya dari luar diberikan kepada poros
pompa untuk memutar impeller yang ada berada dalam cairan tadi. Apabila impeller berputar
maka zat cair yang ada dakam impeller akan ikut berputar akibat dorongan sudu – sudu pada
impeller. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeller menuju
keluar melalui saluran diantara sudu – sudu dengan kecepatan tinggi. Zat cair yang
5
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
meninggalkan impeller tersebut dikumpulkan di dalam rumah pompa (casing) yang berbentuk
spiral atau biasanya disebut volut yang tugasnya mengumpulkan cairan dari impeller dan
mengarahkan ke discharge nozzel. Discharge nozzel berbentuk seperti kerucut sehingga
kecepatan aliran yang tinggi dari impeller bertahap turun, kerucut ini disebut diffuser. Papa
waktu penurunan kecepatan di dalam diffuser energi kecepatan pada aliran cairan diubah
menjadi energi tekan.
Jadi impeller pompa berfungsi memberikan kerja pada zat cair sehingga energi yang
dikandungnya akan menjadi lebih besar. Selisih energi per satuan berat atau head total zat cair
antara flens isap dan flens keluar pompa disebut head total pompa.
Gambar 1.2 Nomenklatur Impeller
1.5 Bagian - Bagian Pompa Sentrifugal
Pada pompa sentrifugal secara umum terdiri dari dua bagian yaitu
a. Bagian yang perputar, meliputi impeler, dan poros.
b. Bagian yang tetap, meliputi volute casing, stuffing box, bearing housing dan lain – lain.
Bagian – bagian pompa sentrifugal dan penampang bagian dalam pompa sentrifugal bisa
dilihat pada gambar berikut ini :
6
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
Gambar 1.3 Bagian Dalam Pompa Sentrifugal
Bagian – bagian utama pompa sentrifugal antara lain :
a. Impeller
Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi
kecepatan pada cairan yang dipompa secara kontinue, sehingga cairan pada sisi hisap
secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang
masuk sebelumnya. Ada tiga jenis impeller, yaitu open impeller, semi open impeller dan
closed impeller.
(a) Open mpeller (b) Semi open impeller (c) Closed impeller
Gambar 1.4 Berbagai Tipe Impeller
Pompa sentrifugal dapat menggunakan dua macam impeller, yaitu isapan tunggal dan
isapan ganda. Pada pompa sentrifugal di Waste Water Treatment menggunakan pompa
isapan tunggal.
7
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
b. Rumah Pompa (Volute Casing)
Rumah pompa merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai
pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan difusser, suction nozzel dan discharge
nozzel serta memberikan arah aliran dari impeller dan mengubah energi kecepatan menjadi
energi tekan.
Gambar 1.5 Rumah Pompa (Volute Casing)
c. Shaft
Shaft berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak (motor) selama
beroperasi ke impeller. Shaft juga berfungsi sebagai tempat kedudukan impeller dan
bagian – bagian lain yang berputar. Untuk menghubungkan antara shaft pompa dengan
shaft penggerak (motor) maka diperlukan kopling. Bagian luar shaft ini biasanya
dilindungi oleh shaft sleeve.
8
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
Gambar 1.6 Shaft
d. Shaft Sleeve
Shaft sleeve berbentuk silinder berlubang yang berfungsi untuk melindungi shaft
utama dari erosi, korosi, dan aus. Apabila shaft utama mengalami kerusakan maka shaft
utama tidak bisa diperbaiki tetapi harus dilakukan penggantian dengan yang baru.
Gambar 1.7 Shaft Sleeve
e. Glannd Packing
Gland packing ini berfungsi untuk mengurangi kebocoran cairan dalam casing
pompa dan mencegah udara dari luar masuk ke dalam pompa. Apabila ada udara luar
9
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
yang masuk ke dalam pompa maka akan mengakibatkan performa pompa akan menurun
dan menimbulkan kavitasi.
Gambar 1.8 Gland Packing
f. Stuffing Box
Stuffing box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa
menembus casing. Jika pompa bekerja dengan suction lift dan tekanan pada ujung
stuffing box lebih rendah dari tekanan atmosfer, maka stuffing box berfungsi untuk
mencegah kebocoran udara masuk kedalam pompa. Dan bila tekanan lebih besar daripada
tekanan atmosfer, maka berfungsi untuk mencegah kebocoran cairan keluar pompa.
Gambar 1.9 Stuffing Box
10
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
g. Bearing
Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar
dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban aksial. Bearing juga
memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya,
sehingga kerugian gesek juga akan kecil.
Gambar 1.10 Bearing
h. Oil Seal
Seal ini berfungsi untuk menjaga oli yang berada di dalam bearing housing agar tidak
bocor.
Gambar 1.11 Oil Seal
11
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
Pada sistem pompa untuk mentransferkan suatu fluida harus dilengkapi dengan motor
sebagai penggeraknya. Poros motor yang berputar akan dihubungkan dengan poros pompa
menggunakan coupling. Sehingga secara keseluruhan bagian – bagian sistem kerja pompa
terdiri dari tiga bagian yaitu impeller side, coupling side, dan driver side.
Gambar 1.12 Bagian Pompa Sentrifugal beserta Penggeraknya
Impeller Side
Pada bagian impeller side terdiri dari beberapa komponen, yaitu :
- Impeller
- Volute casing
- Diffuser
- Stuffing box
- Shaft sleeve
- Bearing housing
Coupling Side
Coupling side berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari shaft motor menuju
shaft pompa. Pada bagian coupling side terdiri dari dua komponen, antara lain :
- Coupling
- Shaft
- Rubber coupling
12
Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret
- Coupling housing
Driver Side
Driver side berfungsi sebagai sumber penggerak pada poros pompa yang nantinya
akan memutar impeller. Driver side terdiri dari tiga komponen penting, antara lain :
- Frame
- Stator
- Rotor
1.6 Performa Pompa
Bentuk pompa umumnya tergantung dari ns. Jadi dapat dimengerti bila
karakteristiknya tergantung pada ns. Karakteristik sebuah pompa dapat digambarkan dalam
kurva – kurva karakteristik, yang menyatakan besarnya head total pompa, daya poros dan
effisiensi pompa terhadap kapasitas. Kurva performasi tersebut biasanya digambarkan pada
kecepatan yang tetap.
Gambar 1.13(a),(b),(c) memperlihatkan contoh kurva performansi untuk pompa
dengan harga ns yang berbeda – beda. Di sini besarnya kurva karakteristik dinyatakan dalam
persen. Titik 100% untuk harga kapasitas, Head total pompa,dan daya pompa diambil pada