BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Ada tiga jenis zat, zat padat, zat cair dan gas. Yang memiliki sifat, wujud dan cara transfortasi yang berbeda-beda. Dalam materi yang akan kita bahas kali ini adalah cara transfortasi zat cair. Yaitu dengan pompa. Pompa cairan adalah alat yang dapat menghisap cairan dari satu sisi dan mengeluarkan cairan ini melalui sisi yang lainnya. Kenaikan tekanan yang dihasilkan diperlukan untuk mengatasi gesekan,beda tinggi dan beda tekanan sepanjang jarak pengangkutan. Tinggi hisap teoritis (tanpa aliran) tergantung pada : - Tekanan hampa (vakum) yang maksimum dapat dicapai pompa - Tekanan udara di atas permukaan cairan - Tekanan uap cairan - Berat jenis cairan Tinggi tekan teoretis (tanpa aliran) tergantung pada : - Tekanan lebih yang maksimum dapat dicapai pompa - Tekanan balik (counter pressure) - Berat jenis cairan Tinggi hisap dan tinggi tekan teoritis sama-sama memberikan tinggi pengangkutan teoritis suatu pompa. Tinggi pengangkutan praktis (dengan aliran) berharga lebih kecil yakni sebesar kehilangan tekan sepanjang jarak pengangkutan. Jumlah yang diangkut oleh suatu pompa dinyatakan dalam jumlah yang diangkut persatuan waktu. Setiap pompa mempunyai karakteristik berbeda-beda. Karakteristik ini ditentukan oleh pabrik pembuatnya. Pompa telah banyak digunakan orang sejak lama, mulai dari unit terkecil di rumah tangga sampai industri-industri besar. Penggunaan pompa yang semakin luas dari waktu ke waktu menyebabkan perkembangan pompa sangat pesat. 1.2 Pembatasan Masalah Pengertian dan klasifikasi pompa 1
Penggunaan pompa Prinsip kerja dari setiap klasifikasi pompa BAB II ISI 2
2.2 Pembahasan 2.2.1 Pengertian Pompa Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Kenaikan tekanan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan pengaliran. Hambatan-hambatan pengaliran itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian atau hambatan gesek. 2.2.2 Klasifikasi Pompa Secara umum pompa dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu Positive Displacement Pump (PDP) dan Variable Head Capacity Pump (VHCP). 1. Positive Displacement Pump (PDP) Positive Displacement Pump biasa disebut dengan pompa kerja positif. Pada pompa kerja positif kenaikan tekanan cairan di dalam pompa disebabkan oleh pengecilan volume ruangan yang ditempati cairan tersebut. Adanya elemen yang bergerak dalam ruangan tersebut menyebabkan volume ruangan akan membesar atau mengecil sesuai dengan gerakan elemen tersebut. Secara umum pompa kerja positif diklasifikasikan menjadi : a. Pompa Reciprocating Pompa reciprocating adalah pompa dimana energi mekanik dari penggerak pompa diubah menjadi energi aliran dari cairan yang dipompa dengan menggunakan elemen yang bergerak bolak-balik di dalam silinder. Elemen yang bergerak bolak-balik itu dapat berupa piston atau plunyer. Ketika volume silinder membesar akibat gerakan piston atau plunyer maka tekanan dalam silinder akan turun dan relatif lebih kecil daripada tekanan pada sisi isap, sehingga fluida pada sisi isap akan masuk ke dalam pompa.dan sebaliknya.. Pompa reciprocating mempunyai tekanan yang tinggi sehingga mampu melayani sistem dengan head yang tinggi. Namun kapasitas pompa ini biasanya rendah. Tekanan 3
yang dihasilkan tidak tergantung pada kapasitas tetapi tergantung pada daya penggerak dan kekuatan bahan. Pompa reciprocating mempunyai bagian-bagian, yaitu : - Silinder - Packing - Kerangan - Air chamber - Power (motor) Gambar 2.1 Power (motor) Gambar 2.2 Air chamber 4
Kegunaan dari pompa reciprocating dipakai pada proses yang memerlukan head yang tinggi,mempunyai kapasitas fluida yang rendah dan mempunyai likuid yang kental,slurries(lumpur) dan mudah menguap. b. Pompa Rotary Pompa rotary adalah pompa perpindahan positif dimana energi mekanis ditansmisikan dari mesin penggerak ke cairan dengan menggunakan elemen yang berputar (rotor) di dalam rumah pompa (casing). Pada waktu rotor berputar di dalam rumah pompa, akan terbentuk kantong-kantong yang mula-mula volumenya besar (pada sisi isap) kemudian volumenya berkurang (pada sisi tekan) sehingga fluida akan tertekan keluar. Beberapa pompa rotari yang banyak ditemukan antara lain : a) Pompa roda gigi luar, rotornya berupa sepasang roda gigi yang berputar di dalam rumah pompa. Roda gigi itu dapat berupa gigi heliks-tunggal, heliks-ganda atau gigi lurus. Gambar 2.3 Pompa roda gigi luar b) Pompa roda gigi dalam, mempunyai rotor yang berupa roda gigi dalam yang berpasangan dengan roda gigi luar yang bebas (idler). Gambar 2.4 Pompa roda gigi dalam 5
c) Pompa kam dan piston, disebut juga pompa plunyer rotari, terdiri dari lengan eksentrik dan lengan bercelah pada bagian atasnya. Gambar 2.5 Pompa rotari kam & piston d) Pompa cuping (pompa lobe), mempunyai dua rotor atau lebih dengan dua, tiga, empat cuping atau lebih pada masing-masing rotor. Gambar 2.6 Pompa rotari dua cuping (lobe) Gambar 2.7 Pompa rotari tiga cuping 6
Gambar 2.8 Pompa rotari empat cuping e) Pompa vane, rotornya berupa elemen berputar yang dipasang eksentrik dengan rumah pompa. Pada keliling rotor terdapat alur-alur 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. Gambar 2.9 Pompa tiga sekrup Gambar 2.10 Pompa vane Pompa rotary banyak digunakan pada pemompaan cairan yang viskositasnya lebih tinggi dari air. Keuntungan lain adalah aliran yang dihasilkan hampir merata (uniform), karena putaran rotor relatif konstan. 7
2. Variable Head Capasity Pump Variable Head Capasity Pump atau disebut juga pompa kerja dinamis terdiri dari pompa sentrifugal dan pompa turbin. a. Pompa Sentrifugal Pada pompa sentrifugal, energi penggerak dari luar diberikan kepada poros yang kemudian digunakan untuk menggerakkan baling-baling yang disebut impeler. Impeler memutar cairan yang masuk ke dalam pompa sehingga mengakibatkan energi tekanan dan energi kinetik cairan bertambah. Cairan akan terlempar ke luar akibat gaya sentrifugal yang ditimbulkan gerakan impeler. Cairan yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) di keliling impeler dan disalurkan ke luar pompa melalui difuser. Di dalam difuser ini sebagian energi kecepatan akan diubah menjadi energi tekanan. Pompa sentrifugal merupakan pompa yang paling banyak digunakan karena mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah. Berikut ini adalah beberapa keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa perpindahan positif (Lazarkiewics, 1965) : 1. Gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak dan tidak berpulsa. 2. Keandalan operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan tidak adanya katup-katup. 3. Kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang dapat dikopel dengan motor listrik, motor bakar atau turbin uap. 4. Ukuran kecil sehingga hanya membutuhkan ruang yang kecil, lebih ringan dan biaya instalasi ringan. 5. Harga murah dan biaya perawatan murah. Dasar-dasar pompa sentrifugal Pada industri minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalam fasilitas gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum 8
diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal. Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar). Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut: Gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar sehingga kecepatan fluida meningkat. Kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute ataudiffuser) menjadi tekanan atau head. Selain pompa sentrifugal, industri juga menggunakan pompa tipe positive displacement. Perbedaan dasar antara pompa sentrifugal dan pompa positive displacement terletak pada laju alir discharge yang dihasilkan oleh pompa. Laju alir discharge sebuah pompa sentrifugal bervariasi bergantung pada besarnya head atau tekanan sedangkan laju alir discharge pompa positive displacement adalah tetap dan tidak bergantung pada head-nya. Pompa sentrifugal diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain: 1. Bentuk arah aliran yang terjadi di impeller. Aliran fluida dalam impeller dapat berupa axial flow, mixed flow, atau radial flow. 2. Bentuk konstruksi dari impeller. Impeller yang digunakan dalam pompa sentrifugal dapat berupa open impeller, semi-open impeller, atau close impeller. 3. Banyaknya jumlah suction inlet. Beberapa pompa setrifugal memiliki suction inlet lebih dari dua buah. Pompa yang memiliki satu suction inlet disebut singlesuction pump sedangkan untuk pompa yang memiliki dua suction inlet disebut double-suction pump. 4. Banyaknya impeller. Pompa sentrifugal khusus memiliki beberapa impeller bersusun. Pompa yang memiliki satu impeller disebut single-stage pump sedangkan pompa yang memiliki lebih dari satu impeller disebut multi-stage pump. 9
Terminologi Beberapa terminologi dan istilah khusus yang sering berkaitan dengan pompa, ialah: 1. TDH = Total Dynamic Head, yaitu besarnya head pompa. Merupakan selisih antara head discharge dengan head suction; terkadang disebut head atau total head. 2. BEP = Best Efficiency Point, yaitu kondisi operasi dimana pompa bekerja paling optimum. 3. NPSHr = Net Positive Suction Head required, yaitu nilai head absolut dari inlet pompa yang dibutuhkan agar tidak terjadi kavitasi. 4. NPSHa = Net Positive Suction Head available, yaitu nilai head absolut y ang tersedia pada inlet pompa. 5. Kavitasi, yaitu kondisi dimana terjadinya bubble (gelembung udara) di dalam pompa akibat kurangnya NPSHa (terjadi vaporisasi) dan pecah pada saat bersentuhan dengan impeller atau casing. Agar tidak terjadi kavitasi, maka NPSHa harus lebih besar dari NPSHr. 6. Minimum flow, yaitu flow rate yang terkecil yang dibutuhkan agar pompa beroperasi dengan baik. Apabila laju alir lebih rendah dari minimum flow, pompa dapat mengalami kerusakan. 7. Efficiency, yaitu besarnya perbandingan antara energi yang dipakai (input) dengan energi output pompa. 8. BHP = brake horsepower, yaitu power (daya) yang dibutuhkan oleh pompa untuk bisa bekerja sesuai dengan kurvanya; memiliki satuan hp. Kurva Perfomansi Pompa Kurva performansi bermanfaat untuk menggambarkan beberapa parameter unjuk kerja dari pompa yang antara lain: 1. Besarnya head terhadap flow rate 10
2. Besarnya efisiensi terhadap flow rate 3. Besarnya daya yang dibutuhkan terhadap flow rate 4. Besarnya NPSHr terhadap flow rate 5. Besarnya minimum stable continuous flow Agar pompa dapat beroperasi dengan baik, terdapat prosedur proteksi standar yang diterapkan pada pompa sentrifugal. Beberapa standar minimum paling tidak terdiri dari: 1. Proteksi terhadap aliran balik. Aliran keluaran pompa dilengkapi dengan check valve yang membuat aliran hanya bisa berjalan satu arah, searah dengan arah aliran keluaran pompa. 2. Proteksi terhadap overload. Beberapa alat seperti pressure switch low, flow switch high, dan overload relay pada motor pompa dipasang pada sistem pompa untuk menghindari overload. 3. Proteksi terhadap vibrasi. Vibrasi yang berlebihan akan menggangu kinerja dan berkemungkinan merusak pompa. Beberapa alat yang ditambahkan untuk menghindari vibrasi berlebihan ialahvibration switch dan vibration monitor. 4. Proteksi terhadap minimum flow. Peralatan seperti pressure switch high (PSH), flow switch low (FSL), dan return line yang dilengkapi dengan control valve dipasang pada sistem pompa untuk melindungi pompa dari kerusakan akibat tidak terpenuhinya minimum flow. 5. Proteksi terhadap low NPSH available. Apabila pompa tidak memiliki NPSHa yang cukup, aliran keluaran pompa tidak akan mengalir dan fluida terakumulasi dalam pompa. Beberapa peralatan safety yang ditambahkan pada sistem pompa ialah level switch low (LSL) dan pressure switch low (PSL). b. Pompa Turbin Sebuah pompa turbin adalah pompa sentrifugal yang terutama digunakan untuk memompa air dari sumur dalam atau bawah tanah yang lain dan manusia buatan menjadi pertanda air untuk sistem distribusi air. Sebuah pompa sentrifugal terdiri dari sebuah poros pompa, sebuah perangkat yang dikenal sebagai impeller berputar, dan motor atau mesin. 11
Sebuah pompa turbin dapat terdiri dari impeller semi-terbuka atau tertutup ganda, juga dikenal sebagai "tahap." Sebuah pelat logam yang disebut kain kafan mendukung balingbaling impeller dalam sebuah impeller terbuka atau semi-terbuka, sedangkan dalam impeller tertutup, kain kafan membungkus baling-baling impeller. Pompa turbin juga terdiri dari titik asupan air dan titik debit air.motor pompa turbin biasanya diletakkan di atas permukaan air, tapi jenis kapal selam yang tersedia tergantung pada persyaratan aplikasi. Total energi yang diambil oleh pompa untuk memindahkan air dari sumber daya, yaitu tangki pasokan, ke titik debit dikenal sebagai head total. Kepala total pompa turbin yang kuat dapat melebihi beberapa ratus meter (lebih dari 70 meter). Gambar 2.11 Pompa Turbin Pada operasi, air masuk pusat impeller berputar, yang dikenal sebagai "mata" dari impeller. Poros pompa adalah batang baja yang mentransfer daya dari motor atau mesin rotary untuk impeller. Selanjutnya, air dipercepat dan terdorong keluar sepanjang balingbaling impeller ke impeller berikutnya, jika ada, dan akhirnya untuk keluar pompa. Dengan demikian, tenaga listrik diubah menjadi energi mekanik, sehingga air mengalir di bawah tekanan tertentu. Sebagai hasil dari mekanisme ini, lebih banyak air masuk pompa dari sumber air.secara umum, pompa turbin memiliki kepala konstan, dan air mengalir merata pada tekanan tinggi. Tahapan dapat dihubungkan dalam seri untuk meningkatkan kapasitas kepala pompa turbin. Dua tipe umum dari turbin adalah pompa submersible dan pompa turbin vertikal. Pompa Submersible Seperti namanya, pompa submersible turbin terdiri dari sebuah motor submersible. Pompa dipasang tepat di atas motor, dan kedua komponen ini tersuspensi dalam air. 12
Pompa Submersible menggunakan impeler tertutup dan mudah untuk menginstal dan memelihara. Pompa ini hanya berjalan pada tenaga listrik dan dapat digunakan untuk memompa air dari sumur yang sangat dalam dan bengkok. Selain itu, mereka cenderung tersambar petir dan membutuhkan arus konstan air di motor. Pompa Turbin Vertikal. Pompa turbin vertikal secara khusus dibuat untuk memompa air dari sumur. Pompa turbin vertikal yang lebih murah dari pompa submersible turbin dengan diameter kecil. Pompa ini terdiri dari impeller terbuka atau semi-terbuka. The impeler harus disesuaikan secara periodik untuk memfungsikan pompa.pompa turbin vertikal terutama digunakan dalam sumur yang mana permukaan air berfluktuasi secara teratur. Pompa ini dapat berjalan di kedua daya pembakaran internal dan tenaga listrik. Instalasi dan perbaikan pompa ini lebih sulit dan mahal dari pompa sentrifugal lainnya. Meskipun kelemahan ini, pompa turbin vertikal memberikan laju aliran yang tinggi dan efisiensi yang tinggi. Turbin pompa air digunakan untuk berbagai aplikasi, seperti memompa air untuk irigasi, pemadam kebakaran, pembangkit listrik tenaga air, dan pengolahan air limbah. Keuntungan utama dari pompa air turbin revolusi rendah per menit, atau RPM, dengan kepala tinggi dan konstan. Fitur ini memungkinkan penggunaan pompa ini untuk terus memompa air dari sumur dalam. 2.2.3 Penggunaan Pompa Pada era sekarang ini berbagai macam bentuk pompa dengan berbagai keunggulannya telah banyak ditawarkan oleh perusahaan-perusahaan produsen pompa. Sering kali suatu perusahaan membuat pompa tertentu yang hanya digunakan untuk aplikasi khusus. Mengingat banyaknya jenis pompa di pasaran, maka kejelian dalam memilih pompa menjadi syarat utama agar diperoleh kerja pompa yang optimum sesuai dengan sistem yang dilayani. Dalam rumah tangga pompa banyak digunakan untuk memompa air dari sumur untuk digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Dalam bidang pertanian pompa banyak digunakan dalam 13
sisten irigasi untuk mengairi sawah-sawah. Dalam penyediaan air minum untuk masyarakat, pompa digunakan untuk mendistribusikan air minum dari PDAM ke rumah-rumah penduduk. Dalam industri minyak, pompa tidak hanya digunakan pada pengilangan tetapi juga digunakan pada penyaluran minyak ke pusat-pusat distribusi. Pada pusat pelayanan tenaga khususnya PLTU pompa digunakan sebagai pengisi air ketel (boiler feed pump). Selain itu juga digunakan untuk memompa kondensat (air yang diembunkan di dalam kondensor) ke pompa pengisi ketel (boiler feed pump) dan untuk mengalirkan air dingin ke kondensor. Pada gedunggedung, pompa digunakan untuk mengalirkan air pendingin ke ruangan-ruangan dalam sistem AC sentral. Pada industri makanan secara umum, kebersihan dalam proses produksi merupakan kebutuhan utama untuk mempertahankan kualitas produk. Oleh karena itu pompa-pompa yang dipakai dalam industri makanan harus tahan karat tanpa ada kebocoran minyak pelumas ke dalam makanan. Proses pembersihannya juga harus dibuat semudah mungkin. Dalam industri makanan banyak digunakan pompa saniter yang telah memenuhi syarat-syarat kebersihan dan kesehatan. Pompa ini digunakan untuk mengalirkan bahan-bahan mentah cair (belum mengalami proses produksi) dan juga produk-produk makanan cair sebelum mengalami pengepakan. Selain itu juga digunakan untuk menyuplai kebutuhan air bersih sebagai campuran bahan-bahan lain dalam proses pabrik.pipa-pipa yang digunakan dalam proses produksi juga harus memenuhi syarat kebersihan. Oleh karena itu bahan pipa harus tahan terhadap karat. Bahan yang sering digunakan adalah baja tahan karat (stainless steel) karena selain tahan karat pipa tersebut juga mempunyai permukaan yang halus dan pembersihannya juga mudah. 14
BAB III KESIMPULAN Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Klasifikasi Pompa terdiri dari Positive Displacement Pump (PDP) yaitu Pompa Reciprocating dan pompa rotary serta Variable Head Capacity Pump (VHCP) yaitu pompa sentrifugal dan pompa turbin Pompa dalam kehidupan sehari-hari sangat sering digunakan karena itu pemilihan pompa harus dilakukan dengan benar dan teliti agar bisa dipakai sesuai kebutuhan. 15
DAFTAR PUSTAKA Handojo, Dr.Ir.Lienda, M.Eng. 1995. Teknologi Kimia. PT Pertja. Jakarta Ismail, Syarifuddin. Alat Industri Kimia. Universitas Sriwijaya. Palembang Margaretty. Elina, Rusnadi. Irawan, Suci Ningsih. Aisyah. 2012. Modul Peralatan Industri Proses. Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang Tyler G. Hicks, 1996 16