2.1.1 Positive Displacement

Pompa Desak (Positive Displacement Pump), perpindahan fluida akibat

adanya dorongan dari komponen (rotor,piston) pompa yang bergerak.

Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa tekan adalah sebanding dengan

kecepatan pergerakan atau kecepatan putaran, sedangkan total head

(tekanan) yang dihasilkan oleh pompa ini tidak tergantung dari

kecepatan pergerakan atau putaran. Positive Displacement

Pompa perpindahan positif yaitu pompa yang bekerja menghisap zat cair,

kemudian menekan zat cair tersebut, selanjutnya zat cair dikeluarkan melalui

katup atau lubang keluar. Pompa ini menggunakan cara mekanis untuk

mengekspansi sebuah volume secara terus-menerus, mengalirkan gas melalui

pompa tersebut, men-sealing ruang volume sistem, dan membuang gas ke

atmosfer.

Pompa perpindahan positif dapat diklasifikasikan sebagai berikut.

a) Pompa Reciprocating

Pompa reciprocating adalah pompa dimana energi mekanik dari penggerak

pompa diubah menjadi energi aliran dengan menggunakan elemen bolak‐balik

(resiprocating) yang ada di dalam silinder.   Semua pompa resiprokating

memiliki bagian yang berfungsi untuk menghandle fluida yang dinamakan

liquid end, yang terdiri dari : torak/plunger, silinder, katup isap, katup buang,

sil antara silinder dan torak. Serta bagian penggerak (power end) yang terdiri

dari poros engkol, batang engkol.

i. Pompa Torak

Gambar 2.19 Pompa Torak

Tabel. 2.1 Komponen-komponen pompa torak

No. Nama Komponen

1. Mesin penggerak torak

2. Cincin torak penggerak

3. Batang torak penggerak

4. Packing

5. Torak

6. Silinder penggerak

7. Katup gas

8. Packing

9. Mekanika katup pemicu

10. Bantalan

11. Pelapis silinder

12. Torak pompa

13. Cincin torak pompa

14. Silinder pompa

15. Katup keluar

16. Katup masuk

17. Mesin penggerak

18. Pompa

19. Tumpulan bantal

Prinsip dari pompa ini adalah dengan jalan mengekspansi volume

ruang oleh pompa sehingga terjadi penurunan tekanan vakum parsial.

Sistem sealing mencegah gas masuk ke dalam ruang tersebut.

Selanjutnya pompa melakukan gerakan buang, dan kembali

mengekspansi ruang tersebut. Jika dilakukan secara siklis dan berkali-

kali, maka vakum akan terbentuk di ruangan tersebut. Salah satu

aplikasi pompa ini yang paling sederhana adalah pada pompa air

manual. Untuk mengangkat air dari dalam tanah, dibentuk ruang vakum

pada sisi keluaran air, sehingga air dapat “terhisap” naik ke atas.

Gambar 2.20 Skema Pompa Torak

Pada pompa torak kerja tunggal, dalam setiap silinder ada dua katup

yaitu katup isap dan katup buang. Pada langkah isap torak bergerak dari

TMA ke TMB, tekanan didalam silinder menjadi turun. Akibatnya ada

beda tekanan antara diluar silinder dengan didalam silinder, sehingga

katup isap terbuka, zat cair kemudian terhisap kedalam silinder. Ketika

torak berada pada TMB dan mulai bergerak menuju TMA, katup isap

menutup kembali. Setelah zat cair masuk ke dalam silinder kemudian

didorong torak menuju katup buang, tekanan didalam silinder menjadi

naik, sehingga katup buang terbuka. Selanjutnya zat cair mengalir

melewati katup buang keluar silinder dengan dorongan torak yang

menuju katup sampai akhir langkah buang.

Pompa torak banyak digunakan untuk aplikasi yang memerlukan

tekanan tinggi dan kapasitas rendah. Pompa resiprokating dapat

diklasifikasikan berdasarkan :

- Aksi → Kerja tunggal, kerja ganda

- Tekanan → Tekanan rendah (sampai dengan 5 kgf/cm2), tekanan

menengah (5‐50 kgf/cm2), tekanan tinggi ( > 50 kgf/cm2)

- Jumlah silinder → Silinder tunggal, multisilinder

- Jenis penggerak → penggerak langsung, pompa daya, dll.

ii. Pompa Plunger

Plunger pump merupakan suatu silinder baja yang panjang,

packingnya terletak konstan (stationary) pada bagian dalam dari

silindernya. Perbedaannya dengan pompa piston yaitu bentuknya labih

panjang dan pakingnya menempel pada silinder. Sedangkan pada pompa

piston, pakingnya menempel pada piston itu sendiri.

Gambar 2.21 Perbandingan pompa piston dengan pompa plunger

Prinsip kerja pompa ini hampir sama dengan pompa piston, hanya

saja tidak digunakan piston, melainkan digunakan silinder baja yang

panjang atau biasa disebut plunger. Fluidi masuk melalui dua arah yang

berlawanan, yang pertama masuk melalui katup isap pada bagian bawah,

sedangkan yang kedua fluida masuk ketika plunger tersebut ditekan.

Plunger tersebut dihubungkan oleh sebuah batang sehingga bergerak

serempak dan fluida juga dapat masuk secara bersamaan dari arah yang

berlawanan. Kemudian karena tekanan pada bagian katup buang lebih

tinggi maka fluida akan terdorong ke atas dan keluar melalui katup

buang tersebut.

Biasanya digunakan untuk memompakan air pada steam generator.

Pompa ini tidak cocok digunakan pada fluida kerja yang mengandung

pasir, lumpur, dan semen karena dapat mengakibatkan kebocoran pada

packing dan plungernya

iii. Pompa Diafragma

Pada pompa diafragma, efek pemompaan dihasilkan dari gerak

bolak‐balik diafragma. Ketika diafragma bergerak ke kiri, volume

silinder makin besar sehingga tekanannya makin kecil, akibatnya zat

cair terhisap melalui katup masuk.

Gambar 2.31 Skema pompa diafragma

Ketika diafragma bergerak ke kanan volume chamber mengecil,

tekanannya zat cair di dalam chamber membesar sehingga zat cair

terdorong keluar melalui katup keluar. Dapat dipergunakan untuk

memompa fluida‐fluida yang kental seperti lumpur atau slurries.

b) Pompa Rotari

Pompa jenis rotari terdiri dari casing tetap yang didalamnya terdapat

roda-roda gigi (gerak), sudu-sudu (vanes), torak-torak, bumbungan (cam),

segmen, sekrup-sekrup dan lain-lain yang beroperasi dengan jarak ruangan

(regangan /clerence) yang minimum. Pada pompa rotari cairan diperangkap

atau dijebak, di dorong ke casing yang tertutup, sama seperti torak pada

pompa torak. Terdapat beberapa jenis dari pompa rotary, antara lain:

i. Pompa Kam dan Piston

Pompa ini disebut juga pompa plunyer rotari, pompa jenis kam dan

piston ini terdiri dari lengan eksentrik dan lengan bercelah pada bagian

atasnya (Gambar 2-1). Perputaran paras menyebabkan eksentrik

menjebak cairan di dalam rumah pompa. Apabila putaran berlanjut,

maka cairan akan dipaksakan keluar rumah pompa melalaui cairan

lubang luar pompa.

ii. Pompa Roda Gigi

Pompa ini terdiri atas :

- Pompa roda gigi-luar (External-gear Pump)

Pompa ini merupakan jenis pompa rotari yang paling sederhana.

Apablia gerigi roda gigi pada sisi hisap cairan akan mengisi ruangan

yang ada diantara gerigi tersebut. Kemudian cairan ini akan dibawa

berkeliling dan ditekan keluar apabila geriginya bersatu lagi. Roda

gigi itu dapat berupa gigi heliks-tunggal, heliks-ganda atau gigi lurus.

Beberapa desain mempunyai lubang fluida yang radial pada rada

gigi bebas dari bagian atas dan akar gerigi sampai ke lubang dalam

roda gigi. Ini memungkinkan cairan melakukan jalan pintas (by-pass)

dari satu gigi ke gigi lainnya, yaitu menghindarkan terjadinya

tekanan berlebih yang akan membebani bantalan secara berlebihan

dan menimbulkan kebisingan

Gear pump bekerja dengan cara mengalirkan fluida melalui celah-

celah antara gigi dengan dinding. Kemudian fluida dikeluarkan

melalui saluran outlet karena sifat paasangan roda gigi yang selalu

memiliki titik kontak. Suatu pasangan roda gigi secara ideal akan

selalu memiliki satu titik kontak dengan pasangannya meskipun roda

gigi tersebut berputar. Hal inilah yang dimanfaatkan oleh mekanisme

gear pump untuk mengalirkan fluida. Dengan kata lain, secara ideal

fluida tidak akan masuk melalui titik kontak pasangan roda gigi

tersebut.

Jika jumlah gigi semakin sedikit maka volume fluida yang dialirkan

semakin besar karena rongga antara roda gigi dengan dinding

semakin besar pula. Sedangkan untuk meningkatkan flowrate dapat

dilakukan juga dengan meningkatkan rpm dari roda gigi tersebut.

Pompa jenis ini tidak memeerlukan katup/valve seperti pada

reciprocating pump sehingga loss dapat berkurang.

Pompa roda gigi dalam dapat dipergunakan untuk memompa

berbagai zat kimia dan polimer, minyak, asam, aplikasi hidrolik

seperti lift, dll.

Prinsip kerja dari pompa roda gigi luar adalah:

Ketika pasangan roda gigi mulai berputar, daerah pada sisi

isap membesar sehingga tekananya turun dan cairan masuk

dan terjebak pada celah gigi ketika berputar.

Cairan bergerak di celah antara gigi dan casing.

Pasangan gigi mendorong cairan sehingga keluar pada sisi

buang dengan tekanan.

- Pompa roda gigi-dalam (Internal-gear Pump)

Jenis ini mempunyai rotor yang mempunyai gerigi dalam

berpasangan dengan roda gigi-luar yang bebas (idler). Sebuah sekat

yang berbentuk bulan sabit dapat digunakan untuk mencegah cairan

yang kembali ke sisi pompa.

Prinsip kerja dari pompa roda gigi adalah :

Cairan masuk sisi isap antara rotor dan idler. Arah anak

panah menunjukkan arah aliran cairan.

Cairan bergerak diantara celah antar gigi, bagian berbentuk

bulan sabit berfungsi sebagai pemisah antara sisi isap dan

sisi buang.

Setelah rumah pompa hampir dipenuhi cairan, roda gigi

membentuk susunan sedemikian sehingga daerah isap dan

buang terpisah.

Setelah daerah isap dan buang sepenuhnya terpisah cairan

mulai keluar pada sisi buang.

Pompa roda gigi dalam dapat dipergunakan untuk memompa

minyak bumi, minyak pelumas, resin, polimer, alkohol, solven,

aspal, bitumen, tar, cat, tinta, produk makanan seperti sirup, coklat,

selai kacang,dll.

iii. Pompa Cuping

Pompa cuping (lobe pump) ini mirip dengan pompa jenis roda gigi-

dalam hal aksinya dan mempunyai dua rotor Putaran rotor tadi

diserempakkan oleh roda gigi-luarnya. Oleh karena cairan dialirkan

dengan frekuensi yang lebih sedikit tetapi dalam jumlah yang lebih

besar dari yang dialirkan oleh pompa rada gigi, maka aliran dari pompa

jenis cuping ini akan sekonstan aliran roda gigi.

Pompa lobe sama dengan pompa roda gigi luar, hanya saja pada

pompa lobe tidak terjadi gesekan, sedangkan pada pompa roda gigi luar

terjadi gesekan.

Tersedia juga gabungan pompa-pompa roda gigi dan cuping. Pompa

ini dapat dimodiflkasi lebih lanjut sesuai dengan yang diinginkan. Tidak

jarang ditemukan nama-nama yang berbeda untuk jenis pompa ini

walaupun secara prinsipnya menggunakan atau sama dengan pompa

curing.

Modifikasi-modifikasi yang dibuat tidaklah berbeda jauh dengan

prinsip dasarnya hanya saja perlu disesuaikan dengan kondisi dan

keadaannya terhadap apa dan untuk apa pompa tersebut diperbuat.

iv. Pompa Sekrup

Pompa sekrup ini mempunyai satu, dua, tiga sekrup yang berputar

dalam rumah pompa yang diam. Tersedia sejumlah besar desain untuk

berbagai penggunaan. Pompa sekrup tunggal mempunyai rotor spiral

yang berputar di dalam sebuah stator atau lapisan (linier) heliks-dalam

(internal-helix-stator). Rotor terbuat dari logam sedangkan heliks terbuat

dari karet keras atau lunak, tergantung pada cairan yang dipompakan.

Pompa dua-sekrup atau tiga sekrup masing-masing mempunyai satu

atau dua sekrup bebas (idler). Aliran melalui ulir-ulir sekrup, sepanjang

sumbu sekrup, sekrup-sekrup yang berlawanan dapat dipakai untuk

meniadakan dorongan aksial pada pompa.

Ada beberapa aplikasi dari pompa sekrup yang mencakup berbagai

pasar: Utilitas pelayanan bahan bakar minyak, Industri Bahan bakar,

jasa minyak pelumas, proses kimia, industri minyak dan minyak

mentah, daya hidrolik, dan banyak lainnya (Fraser, et al , 1986.). Di

bawah ini adalah beberapa situasi khas di mana pompa sekrup

digunakan. Manfaat menggunakan pompa sekrup di masing-masing

situasi dibahas (Cheremisinoff, et al.., 1992).

- Baku stasiun pengangkat kotoran : Dapat menangani berbagai

influen limbah mentah, non-menyumbat, memerlukan perhatian

kecil, tahan terhadap overloads motor, dan tidak terpengaruh

dengan menjalankan kering

- tanaman stasiun angkat air limbah : Digunakan untuk

mengangkat limbah hingga 40 kaki dan memiliki-mengatur

kapasitas angkat diri (Normal lift adalah 30 kaki, sedangkan lift

tinggi 40 meter tingginya.)

- Regenerasi Lumpur Aktif : disintegrasi floc Little, debit

nonturbulent ke saluran limbah, persyaratan tenaga kuda rendah,

meningkatkan pengolahan lumpur aktif.

- Stormwater memompa : Apakah ideal karena kapasitas besar di

head yang rendah, tidak ada penyaringan yang diperlukan

- Drainase Tanah : Digunakan untuk pengendalian banjir, dapat

memompa volume besar air di atas tanggul.

Jenis-jenis pompa screw ada tiga yaitu:

Single Screw

Pompa sekrup tunggal yang lebih dikenal sebagai sekrup

Archimedean.Hal ini sangat besar; dimensi khas termasuk

diameter 12 inci atau lebih, dan panjang sampai sekitar 50

kaki.Hal ini biasanya digunakan sebagai pompa air

penggalangan dengan sekrup diatur pada sudut 30 derajat.Hal ini

juga dapat digunakan untuk menangani cairan yang mengandung

padatan dalam suspensi dengan baik angkat transportasi vertikal

atau horizontal.Desain pompa sekrup tunggal memungkinkan

sangat sedikit patahan partikel dan kerusakan abrasi sedikit

pompa.Salah satu kelemahan adalah sebagian besar yang

diperlukan untuk mencapai kapasitas yang tinggi karena

kecepatan rotasi dari urutan 30-60 rpm (War, 1984)

Intermeshing Screw Pompa

Pompa sekrup intermeshing biasanya disebut pompa kaku-

sekrup. Jenis pompa ini cocok untuk berbagai ukuran, dan dapat

dijalankan pada kecepatan tinggi. Pompa sekrup yang lebih besar

digunakan untuk menangani sebagian besar minyak dan cairan

serupa. Jenis dasar yang paling cocok untuk menangani cairan

yang bersih dengan kecepatan aliran rendah dan di kepala rendah

(Berperang, 1984).

Pompa sekrup eksentrik

Pompa sekrup eksentrik adalah serbaguna. Hal ini mampu

menangani berbagai cairan dan produk dengan efisiensi

tinggi. Ini terdiri dari rolling bentuk rotor sekrup kaku dalam

stator heliks tangguh internal dari karet keras atau lembut dengan

gerakan agak eksentrik. Ia bisa menangani cairan kental, slurries,

pasta, padat di suspensi, dan produk halus. Hal ini karena

kecepatan aliran rendah melalui pompa (Berperang, 1984).

Keuntungan dari menggunakan screw pump adalah:

Cakupan arus dan tekanan yang luas

Jangkauan viskositas cairan yang luas

Variasi kapasitas built-in

Kecepatan internal rendah

Foaming yang rendah

dll(Fraser, et al.,. 1986)

v. Pompa Baling

Pompa baling berayun (swinging-vane pump) mempunyai

sederetan baling berayun yang akan keluar bila rotor berputar, menjebak

cairan dan memaksanya keluar pipa buangan pompa. Pompa baling

geser (slidding-vane pump) menggunakan baling-baling yang

dipertahankan tetap menekan lubang rumah pompa oleh gaya sentrifugal

bila rotor berputar.

vi. Pompa Blok

Pompa blok kumparan mempunyai rotor bulat yang digerakkan

dalam rumah pompa kosentrik. Di dalam roda tadi, balok kumparan dan

piston saling berputar oleh eksentrik yang ditempatkan oleh pena bebas

yang menghasilkan sedotan dari sisi buang.

Pompa sambungan universal mempunyai poros tumpul di ujung

bebas rotor yang didukung dalam lubang sekitar 30 derajat secara

horisonta1. Ujung rotor lainnya tidak bergerak untuk menjalankan poros

tadi. Apabila rotor tersebut berputar, maka empat pasang permukaan

pelat akan terbuka dan tertutup untuk pompa empat bagian per satu

putaran. Sebuah eksentrik di dalam ruangan yang fleksibel akan

menghasilkan aksi pemompaan oleh penekanan bagian-bagian yang

fleksibel terhadap rumah pompa untuk memaksa cairan keluar dari sisi

buang pompa.

Pompa tabung fleksibel (fleksible-tube pump) mempunyai sebuah

tabung karet yang ditekan oleh cincin kompresi pada eksentrik yang

dapat disetel. Corong pompa yang dihubungkan dengan eksentrik, akan

memutarnya. Pompa desain ini dibuat dengan satu atau dua tingkat.

Desain-desain lain pompa tabung fleksibel ini juga tersedia