Teori Dasar PompaSentrifugal

07 Mei

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.

Pompa SentrifugalSalah satu jenis pompa pemindah non positip adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing.Sesuai dengan data-data yang didapat, pompa reboiler debutanizer di Hidrokracking Unibon menggunakan pompa sentrifugal single stage double suction.

Klasifikasi Pompa SentrifugalPompa Sentrifugal dapat diklasifikasikan, berdasarkan :

1. Kapasitas : Kapasitas rendah < 20 m3 / jam

Kapasitas menengah 20 -:- 60 m3 / jam

Kapasitas tinggi > 60 m3 / jam

2. Tekanan Discharge : Tekanan Rendah < 5 Kg / cm2

Tekanan menengah 5 -:- 50 Kg / cm2

Tekanan tinggi > 50 Kg / cm2

3. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat : Single stage : Terdiri dari satu impeller dan satu casing

Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing.

Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing.

Multi Impeller Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage.

4. Posisi Poros : Poros tegak

Poros mendatar

5. Jumlah Suction : Single Suction

Double Suction

6. Arah aliran keluar impeller : Radial flow

Axial flow

Mixed fllow

Bagian-bagian Utama Pompa SentrifugalSecara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat sepert gambar berikut :

Rumah Pompa Sentrifugal A. Stuffing BoxStuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.

B. PackingDigunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.

C. Shaft (poros)Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.

D. Shaft sleeveShaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever.

E. VaneSudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

F. CasingMerupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

G. Eye of ImpellerBagian sisi masuk pada arah isap impeller.

H. ImpellerImpeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.

I. Wearing RingWearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.

J. BearingBeraing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.

K. CasingMerupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

Kapasitas PompaKapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu . Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu, seperti :

Barel per day (BPD)

Galon per menit (GPM)

Cubic meter per hour (m3/hr)

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 potensialHal 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).

Pada kondsi yang berbeda seperti pada gambar di atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut :

1. 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 : (Pd-Ps) /

2. Head KecepatanHead 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 :

3. 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(5)

Dimana :Z : Head statis totalZd : Head statis pada sisi tekanZs : 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).

4. 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 :

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 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 tabel pada lampiran 4. Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus.

c. Total LossesTotal losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yaitu :

Daya PompaDaya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan melakukan kerja.Ada beberapa pengertian daya, yaitu :

1.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 :

2. 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 :

3. Daya Penggerak (Driver)Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis (effisiensi transmisi). Dapat dihitung dengan rumus :

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 effiaiensi, yaitu:

Referensi utama : Ir. Sularso, MSME dan Prof. Dr. Haruo Tahara, Pompa dan Kompresor, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 1983.Lampiran :

(Sumber :http://www.agussuwasono.com)POMPA SENTRIFUGAL

Pompa dan Sistem PemompaanSistem pemompaan bertanggung jawab terhadap hampir 20% kebutuhan energi listrik dunia dan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 25-50% (US DOE, 2004). Pompa adalah suatu alat yang fungsi untuk memindahkan zat cair dari satu tempat ke tempat yang lain atau dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi.

Pompa memiliki dua kegunaan utama: Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (ex : air dari aquifer bawah tanah ke tangki penyimpan air) Mensirkulasikan cairan sekitar sistem (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati mesin-mesin dan peralatan)

Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal merupakan salah satu peralatan paling sederhana dalam berbagai proses pabrik. Rumah pompa. Sudu-sudu atau impeller. Poros sudu-sudu atau poros impeller. Poros penghubung impeller dengan motor penggerak. Ruang antara keliling impeller bagian luar dengan rumah pompa. Saluran isap. Saluran tekan

Cara Kerja Pompa SentrifugalPompa sentrifugal bekerja berdasarkan prinsip gaya sentrifugal yaitu bahwa benda yang bergerak secara melengkung akan mengalami gaya yang arahnya keluar dari titik pusat lintasan yang melengkung tersebut. Besarnya gaya sentrifugal yang timbul tergantung dari masa benda, kecepatan gerak benda, dan jari-jari lengkung lintasannya.

Cara Kerja Pompa Sentrifugal Impeller adalah semacam piringan berongga dengan sudu-sudu melengkung di dalamnya dan dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor listrik, mesin uap atau turbin uap. Pada bagian samping dari impeller dekat dengan poros, dihubungkan dengan saluran isap, dan cairan (air, minyak, dll) masuk ke dalam impeller yang berputar melalui saluran tersebut. Dan karena gerakan berputar dari impeller maka cairan yang terdapat pada bagian tersebut ikut berputar akibat gaya sentrifugal yang terjadi, air didesak keluar menjauhi pusat, dan masuk dalam ruangan antara keliling impeller bagian luar dan rumah pompa, dan menuju ke saluran keluar.

Bagaimana Pompa Sentrifugal Bekerja? Cairan dipaksa menuju sebuah impeler oleh tekanan atmosfir, atau dalam hal ini jet pump oleh tekanan buatan. Baling-baling impeler meneruskan energi kinetik ke cairan, sehingga menyebabkan cairan berputar. Cairan meninggalkan impeler pada kecepatan tinggi. Impeler dikelilingi oleh volute casing atau dalam hal pompa turbin digunakan cincin diffuser stasioner. Volute atau cincin diffuser stasioner mengubah energi kinetik menjadi energi tekanan.

Komponen Pompa Sentrifugal : Komponen statis: casing, penutup casing, bearingsImpeler Impeler merupakan cakram bulat dari logam dengan lintasan untuk aliran fluida yang sudah terpasang. Impeler biasanya terbuat dari perunggu, polikarbonat, besi tuang atau stainless steel, namun bahan-bahan lain juga digunakan. Sebagaimana kinerja pompa tergantung pada jenis impelernya, maka penting untuk memilih rancangan yang cocok dan mendapatkan impeler dalam kondisi yang baik. Jumlah impeler menentukan jumlah tahapan pompa. Pompa satu tahap memiliki satu impeler dan sangat cocok untuk layanan head (=tekanan) rendah. Pompa dua tahap memiliki dua impeler yang terpasang secara seri untuk layanan head sedang. Pompa multi-tahap memiliki tiga impeler atau lebih terpasang seri untuk layanan head yang tinggi.

Impeler dapat digolongkan atas dasar: 1. Arah utama aliran dari sumbu putaran: aliran radial, aliran aksial, aliran campuran2. Jenis hisapan: hisapan tunggal dan hisapan ganda3. Bentuk atau konstruksi mekanis: impeler yang tertutup, impeler terbuka dan semi terbuka, impeler pompa berpusar/vortex.

Bentuk atau konstruksi mekanis: Impeler yang tertutup memiliki baling-baling yang ditutupi oleh mantel (= penutup) pada kedua sisinya. Biasanya digunakan untuk pompa air, di mana baling-baling seluruhnya mengurung air. Hal ini mencegah perpindahan air dari sisi pengiriman ke sisi penghisapan, yang akan mengurangi efisiensi pompa. Dalam rangka untuk memisahkan ruang pembuangan dari ruang penghisapan, diperlukan sebuah sambungan yang bergerak diantara impeler dan wadah pompa. Penyambungan ini dilakukan oleh cincin yang dipasang diatas bagian penutup impeler atau di bagian dalam permukaan silinder wadah pompa. Kerugian dari impeler tertutup ini adalah resiko yang tinggi terhadap rintangan. Impeler terbuka dan semi terbuka. kemungkinan tersumbatnya kecil. Akan tetapi untuk menghindari terjadinya penyumbatan melalui resirkulasi internal, volute atau back-plate pompa harus diatur secara manual untuk mendapatkan setelan impeler yang benar.

Rumah Pompa Fungsi utama rumah pompa adalah menutup impeler pada penghisapan dan pengiriman pada ujung dan sehingga berbentuk tangki tekanan. Tekanan pada ujung penghisapan dapat sekecil sepersepuluh tekanan atmosfir dan pada ujung pengiriman dapat 20x tekanan atmosfir pada pompa satu tahap. Untuk pompa multitahap perbedaan tekanannya jauh lebih tinggi. Wadah dirancang untuk tahan paling sedikit dua kali tekanan ini untuk menjamin batas keamanan yang cukup. Fungsi rumah pompa yang kedua adalah memberikan media pendukung dan bantalan poros untuk batang torak dan impeler.

Wadah Wadah volute memiliki impeler yang dipasang dibagian dalam wadah. Salah satu tujuan utamanya adalah membantu kesetimbangan tekanan hidrolik pada batang torak pompa. Walau begitu, mengoperasikan pompa dengan wadah volute pada kapasitas yang lebih rendah dari yang direkomendasikan pabrik pembuatnya dapat mengakibatkan tekanan lateral pada batang torak pompa. Hal ini dapat meningkatkan pemakaian sil, bantalan poros, dan batang torak itu sendiri. Wadah volute ganda digunakan bilamana gaya radial menjadi cukup berarti pada kapasitas yang berkurang. Wadah bulatmemiliki baling-baling penyebaran stasioner disekeliling impeler yang mengubah kecepatan menjadi energi tekanan. Wadah tersebut banyak digunakan untuk pompa multi-tahap. Wadah dapat dirancang sebagai: Wadah padat : seluruh wadah dan nosel dimuat dalam satu cetakan atau potongan yang sudah dibuat pabrik pembuatnya. Wadah terbelah :dua bagian atau lebih disambungkan bersama. Bilamana bagian wadah dibagi oleh bidang horisontal, wadahnya disebut terbelah secara horisontal atau wadah yang terbelah secara aksial.

Jenis Pompa Sentrifugal: Pompa jenis Rumah Keong (Volut)Impeller membuang fluida ke dalam rumah spiral yang secara berangsurangsur berkembang. Hal ini dibuat sedemikian rupa untuk mengurangi kecepatan fluida yang diubah menjadi tekanan statis. Pompa jenis Rumah Keong Rumah keong ganda (kembar)menghasilkan kesimetrisan yang hampir radial pada pompa bertekanan tinggi dan pada pompa yang dirancang untuk operasi aliran yang sedikit. Rumah keong akan menyeimbangkan beban-beban radial pada poros pompa sehingga beban akan saling meniadakan, dengan demikian akan mengurangi pembebanan poros dan resultan lenturan. Pompa jenis DiffuserBaling-baling pengarah yang tetap mengelilingi runner atau impeller pada jenis pompa diffuser. Laluan-laluan yang berangsur-angsur mengembang ini akan mengubah arah aliran fluida dan mengkonversikannya menjadi tinggi-tekan tekanan (pressure head). Pompa jenis TurbinJuga disebut pompa Vorteks (Vortex), periperi (Periphery), dan regeneratif. Cairan dipusar oleh baling-baling impeller dengan kecepatan tinggi selama hampir satu putaran di dalam saluran yang berbentuk cincin (annular), tempat impeller tadi berputar. Energi ditambahkan ke cairan dalam sejumlah impuls. Pompa jenis Aliran Campur (Mixed Flow)Pompa aliran campur menghasilkan sebagian tinggi tekan (head) oleh adanya gaya angkat (lift) baling-baling pada cairan. Diameter sisi buang baling-baling ini lebih besar daripada diameter sisi masuknya. Pompa jenis Aliran AksialPompa aliran aksial menghasilkan tinggi tekan (head) oleh propeller atau oleh gaya angkat (lift) baling-baling pada cairan. Diameter baling-baling pada sisi hisap sama dengan pada sisi buang.

Hukum Kesebangunan Pompa: Jika ada dua buah pompa (misal pompa 1 dan pompa 2) yang secara geometris sebangun satu sama lain, maka untuk kondisi aliran yang sebangun pula.

Kecepatan Spesifik Kecepatan spesifik (specific velocity) merupakan indeks jenis pompa, yang menggunakan kapasitas dan tinggi tekan yang diperoleh pada titik efisiensi maksimum. Kecepatan spesifik menentukan profil atau bentuk umum impeller. Dalam bentuk angka, kecepatan spesifik merupakan kecepatan dalam putaran per menit yang impellernya akan berputar bila ukurannya diperkecil untuk dapat mengalirkan 1 gpm cairan terhadap tinggi tekan sebesar 1 ft. Impeller untuk tinggi tekan yang besar biasanya mempunyai kecepatan spesifik yang rendah, dan sebaliknya.

Karakteristik Pompa Sentrifugal: Pompa sentrifugal yang dioperasikan pada kecepatan konstan akan mengalirkan kapasitas mulai dari nol hingga maksimum, yang tergantung pada head, desain, dan kondisi hisapan. Kurva menunjukkan hubungan head, kapasitas, daya, dan efisiensi pompa untuk diameter impeller dan ukuran rumah pompa tertentu. Kurva head kapasitas (H-Q) menunjukkan hubungan antara kapasitas dan head total. Kurva H-Q menunjukkan kinerja pompa dengan berbagai ukuran diameter impeller yang divariasikan di dalam satu rumah pompa (gambar atas). Bila terdapat sederetan pompa dengan desain yang sama, maka kita bisa memilih pompa yang akan kita gunakan melalui angka maupun modelnya (gambar bawah).

Head Gesekan dan Head Statis Kurva diperoleh dengan mengabungkan kurva head gesekan sistem dengan head statis sistem dan setiap perbedaan tekanan yang ada. Kurva head gesekan merupakan hubungan antara aliran dan gesekan dalam pemipaan, katup, dan fitting pada bagian hisap dan buang. Oleh karena itu, head gesekan bervariasi terhadap kuadrat aliran (biasanya berbentuk parabolis). Head statis merupakan perbedaan ketinggian antara level cairan pada sisi hisap dan pada sisi buang.

Efisiensi dan Kerugian pada Pompa Kerugian pompa terdiri dari kerugian hidrolis (karena gesekan aliran di dalam pompa), kerugian kapasitas (karena kebocorankebocoran dalam dan packing). Adanya kerugian hidrolis akan menambah energi pada aliran fluida yang sesungguhnya, yang biasanya lebih kecil daripada yang diperoleh secara teoritis. Sebagai akibat adanya aliran yang kembali melalui celah-celah ke bagian isap (Qcelah), maka terjadilah kerugian kapasitas. Inilah yang disebut dengan efisiensi volumetris (0,85 0,98). Adanya gesekan mekanis pada bantalan-bantalan akan menimbulkan kerugian mekanis. Maka efisiensi mekanis pompa didefinisikan sebagai: di mana Pteoritis adalah daya yang diterima pompa untuk mengalirkan fluida dan Pe adalah daya motor penggerak. Harga m sebesar 0,96 0,99. Jadi, efisiensi total pompa (pompa) merupakan hasil kali seluruh efisiensi

Tinggi Hisap Pompa Tinggi isap merupakan kedudukan sumbu pompa di atas permukaan fluida yang diisap. Agar tidak terjadi penguapan (kavitasi) pada fluida di dalam pompa atau di dalam pipa isap, maka tinggi isap tersebut tidak dapat dibuat terlalu besar.

Sumber : bodaesmunti.wordpress.com/2009/05/09/pompa/

http://onnyapriyahanda.com/bagian-bagian-pompa-sentrifugal/https://www.google.com/search?q=pompa+sentrifugal&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-a