BAB I PENDAHALUAN 1.1 Latar Belakang. Material atau bahan dalam industri teknik kimia dapat berupa bentuk padat, cair dan gas. Material dalam bentuk cair sendiri misalnya saja pada industri minuman, tentunya membutuhkan peralatan penanganan yang berbeda dengan peralatan penanganan untuk material padat ataupun gas. Material cair atau fluida cair memiliki karakteristik atau sifat bahan yaitu tidak dapat menahan distorsi secara permanen, Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam fluida tersebut akan terbentuk lapisanlapisan di mana lapisan yang satu akan mengalir di atas lapisan yang lain, sehingga tercapai bentuk baru. Selama perubahan bentuk tersebut, terdapat tegangan geser (shear stress), yang besarnya bergantung pada viskositas fluida dan laju alir fluida relatif terhadap arah tertentu. Bila fluida telah mendapatkan bentuk akhirnya, semua tegangan geser tersebut akan hilang sehingga fluida berada dalam keadaan kesetimbangan. Pada temperatur dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyai densitas tertentu. Jika densitas hanya sedikit terpengaruh oleh perubahan yang suhu dan tekanan yang relatif besar, fluida tersebut bersifat incompressible. Tetapi jika densitasnya peka terhadap perubahan variabel temperatur dan tekanan, fluida cair merupakan zat incompressible. (catur. 2012) Penanganan peralatan pada proses industry kimia untuk terjadinya proses pengolahan bahan baku sesuai hukum teknologi kimia sehingga bahan dan produk hanya dikenakan gaya yang dikehendaki selama proses berlangsung. Peralatan industri kimia digolongkan menjadi tiga yaitu pengangkutan bahan, persiapan dan penanganan dan tempat berlangsungnya reaksi kimia. 1
Dalam industri kimia, transportasi merupakan proses pengangkutan bahan mentah dan energi dalam jumlah besar ke pabrik dan ke dalam peralatan, atau pengangkutan produk-produk dan limbah ke luar pabrik.(defri; 2011). Dalam makalah ini, kami akan membahas peralatan transportasi material cair. 2
BAB II PEMBAHASAN 2.1. Kriteria Pemilihan Alat Transportasi Kriteria pemilihan operasi pemindahan cairan ditentukan oleh performance dan karakteristik operasi, antara lain didasarkan pada: Kapasitas alir Power Effisiensi Pemeliharaan / perabaikan Sifat fisik dan kimia fluida yang dipindahkan. 2.2. Klasifikasi Alat Transportasi Fluida Cair Pembagian alat transportasi fluida menjadi tiga yaitu: Alat transportasi yang memberikan tekanan langsung terhadap fluida (positive displacement). Dibedakan menjadi dua yaitu: Reciprocrating Rotary Alat transportasi yang memberikan torsi atau putaran terhadap fluida (centrifugal). Yang termasuk pompa jenis ini adalah : Centrifugal pump turbine pump. A. Positive Displacement Pump (PDP) A.1 Reciprocrating Pump 1. POMPA TORAK Pompa torak merupakan pompa yang banyak digunakan dalam kelompok pompa desak gerak bolak-balik. Menurut cara kerjanya pompa 3
torak dapat dikelompokkan dalam kerja tunggal dan kerja ganda. Sedangkan menurut jumlah silinder yang digunakan, dapat dikelompokkan dalam pompa torak sinder tunggal dan pompa torak silinder banyak. Cara kerja Pompa Torak : Pompa torak kerja tunggal dalam setiap silinder ada dua katup yaitu katup isap dan katup buang. Pada langkah isap torak bergerak mundur, 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 mulai maju 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. Pada pompa kerja ganda dalam satu silinder ada dua katup isap dan dua katup buang. Ketika melakukan langkah isap torak, juga sekaligus melakukan langka buang, sehingga kapasitasnya lebih besar dan aliran yang dihasilkan lebih kontinyu. (iwanaik, 2010) Pompa torak kerja tunggal (source: http://iwanaik.files.wordpress.co m) Pompa torak kerja ganda (source: http://iwanaik.files.wordpress.com) 4
Kegunaan pompa ini adalah untuk: Proses yang memerlukan head yang tinggi Kapasitas fluida rendah Liquid yang kental (viskos) dan slurry (seperti lumpur) Liquid yang mudah menguap (volatile) 2. PLUNGER PUMP Plunger pump merupakan suatu silinder baja yang panjang, packingnya terletak konstan (stationary) pada bagian dalam dari silinder atau cincin yang terbuat dari karet. Fungsi dari packing ini untuk mencegah kebocoran fluida di dalam silinder. Perbedaannya dengan torak yaitu bentuknya labih panjang dan pakingnya menempel pada silinder. Sedangkan pada torak, pakingnya menempel pada torak itu sendiri. Cara kerja pompa plunger bila plunger A bergerak ke kiri, klep isap C membuka klep tekan, D1 menutup. Cairan masuk dari ruang isap S melalui katup C1 ke silinder. Bersamaan dengan itu plunger B bergerak ke kiri katup tekan, D2 terbuka, katup isap C2 menutup dan cairan mengalir dari silinder ke ruang tekan T terus ke saluran pengeluaran P. Plunger A dan B di hubungkan oleh batang M sehingga bergerak serempak dan di hubungkan oleh N sumber tenaga uap atau lain Gambar pompa plunyer Sumber : http://www.rpi.edu/ 5
3. MEMBRAN PUMP Berbeda dengan torak dan plunger, pompa ini merupakan liquid end dari bahan yang fleksibel yang dilengkapi dengan discharge valve pada pusat dan suction valve. Bagian yang bergerak dari pompa adalah diafragma dan kerangkannya. Dengan gerakan yang eksentrik, maka diafragma digerakkan sehingga dapat terjadi aliran. Pompa sekat baik digunakan untuk cairan-cairan yang mengandung partikel partikel padatan pada pompa ini sedikit sekali bagian bagian yang bergerak, dan sederhana serta mudah direparasi. Cara kerja Membran Pump : Pompa membran terdiri dari dua ruangan yang di batasi oleh sekat A yang dapat bergerak turun naik. Bila sekat bergerak naik, katup isap C membuka dan caairan masuk ke ruangan bagian bawah. Pada bagian yang sama katup tekan B tertutup dan cairan dari ruang atas di tekan ke saluran pengeluaran. Pada gerakan berikutnya sekat bergerak ke bawah, katup isap tertutup dan katup tekan terbuka. Cairan pindah dari ruang bawah ke atas, demikian seterusnya dengan gerakan bolak balik dari sekat tersebut seolah-olah cairan di alirkan dari saluran masuk ke saluran pengeluaran. Sekat dihubungkan melalui eksentrik ke tenaga penggerak. Jarak geraknya dapat disetel dalam batas batas tertentu untuk mengatur alirannya. Kegunaan Pompa membran digunakan untuk crude oil (lumpur minyak) atau liquid yang banyak mengandung solid dalam bentuk suspensi head yang rendah. A.2 Rotary Pump Pompa rotari adalah pompa perpindahan positif dimana energi mekanis ditransmisikan dari mesin penggerak ke cairan dengan menggunakan elemen yang berputar di dalam rumah pompa (casing). Pada waktu rotor berputar di dalam rumah pompa, akan terbentuk kantong- 6
kantong yang mula-mula volumenya besar (pada sisi isap) kemudian volumenya berkurang (pada sisi tekan) sehingga fluida akan tertekan keluar. Rotary Pump adalah suatu jenis dari PDP yang melakukan aksi rotasi. Fluida di trap dalam suatu expanding chamber di dekat inlet, lalu digerakkan ke outlet dan ditekan ke luar discharge line. Ciri dari pompa jenis ini adalah : - Tidak mempunyai check valve - Tidak terjadi kebocoran atau aliran balik - Cocok untuk fluida kental (minyak pelumas atau lilin) - Tekanan dischargenya sampai 3000 psia atau lebih. Salah satu contoh karakteristik pompa rotary yaitu pompa roda gigi dengan penggigian luar. Macam-macam tipe dari rotary pump : 1. POMPA LOBE (LOBE PUMP) Cara kerja Cara kerja pompa lobe pada prinsipnya sama dengan cara kerja pompa roda gigi dengan penggigian luar. Pompa jenis ini ada yang mempunyai dua rotor lobe atau tiga rotor lobe. Kegunaan Pompa lobe dapat digunakan untuk memompa cairan yang kental (viskositasnya tinggi) dan mengandung padatan. Pemilihan dua rotor lobe atau tiga rotor lobe didasarkan atas ukuran padatan yang terkandung dalam cairan, kekentalan cairan, dan kontinyuitas aliran. Dua rotor lobe cocok digunakan untuk cairan kental, ukuran padatan yang relatif kasar dengan kontinyuitas kecepatan aliran yang tidak halus. Gambar : Struktur pompa LOBE Sumber : http://www.paragpumpandequip.com 7
2. POMPA RODA GIGI (GEAR PUMP) Cara kerja 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 kas. Pasangan gigi mendorong cairan sehingga keluar pada sisi buang dengan tekanan. Karena roda gigi ditumpu oleh bantalan pada kedua sisinya, pompa ini dapat bekerja tanpa berisik, dapat dipergunakan pada tekanan tinggi dan porosnya tidak mudah melengkung. Kegunaan Untuk mencegah terjadinya kemacetan dan aus saat pompa digunakan maka zat cair yang dipompa tidak boleh mengandung padatan dan tidak bersifat korosif. Pompa dengan penggigian luar banyak digunakan untuk memompa minyak pelumas atau cairan lain yang mempunyai sifat pelumasan yang baik. Pompa dengan penggigian dalam dapat digunakan untuk memompa zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas) tinggi, seperti tetes, sirop, dan cat. Gambar : Pompa Roda Gigi Sumber : http://iwanaik.files.wordpress.com 3. POMPA ULIR (SCREW PUMP) Cara kerja Oleh gerak putar poros ulir zat cair mengalir dalam arah aksial. Pompa jenis ini hanya dapat digunakan untuk tekanan pada saluran kempa lebih rendah dari tekanan pada saluran isap dan bila zat cair yang dipompa 8
mempunyai kekentalan tinggi. Pada keadaan kering pompa ini tidak dapat mengisap sendiri, sehingga sebelum digunakan pompa ini harus terisi cairan yang akan dipompa (dipancing). Kegunaan Sama halnya dengan pompa roda gigi, pompa ulir ini cocok untuk memompa zat cair yang bersih dan mempunyai sifat pelumasan yang baik. Gambar : Pompa Ulir Sumber : http://iwanaik.files.wordpress.com 4. POMPA DINDING (SLIDING-VANE PUMP) Cara kerja Pompa berporos tunggal yang di dalam rumah pompa berisi sebuah rotor berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur lurus pada kelilingnya. ke dalam alur-alur ini dimasukkan sudu-sudu lurus yang menempel pada dinding dalam rumah pompa dan dapat berputar secara radial dengan mudah. Rotor ini dipasang asimetri dalam rumah pompa. 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. Pada tempat pengeluaran terjadi pengecilan ruang kosong sehingga pada tempat ini terjadi kerja kempa. Dengan cara ini secara berturut-turut terjadi kerja isap dan kerja kempa. Kegunaan Pompa dinding vane dapat digunakan sebagai pompa vakum. 9
Gambar : Pompa Ulir Sumber : http://www.blackmer-mouvex.com B. Variable Head Capacity Pump (VHCP) B.1 CENTRIFUGAL PUMP Pompa Sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik ke dalam energi hidrolik melalui aktivitas sentrifugal, yaitu tekanan fluida yang sedang di pompa. Pompa Sentrifugal merupakan salah satu alat industri yang simpel, tapi sangat diperlukan. Gambar 1. Pompa Sentrifugal Sumber : http://www.pumpfundamentals. com Gambar 1. Pompa Sentrifugal Sumber : http://www.study.in 10
Cara kerja pompa sentrifugal : Pompa digerakkan oleh motor, daya dari motor diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut. Zat cair yang ada dalam impeler akan ikut berputar karena dorongan sudu sudu. Karena rumah pompa berbentuk rumah keong timbulnya gaya sentrifugal, maka zat cair mengalir dari tengah impeler keluar melalui saluran diantara sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan yang tinggi. Zat cair yang keluar dari impeler dengan kecepatan tinggi ini kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya makin membesar (volute/diffuser), sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Maka zat cair yang keluar dari flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Pengisapan terjadi karena setelah zat cair dilemparkan oleh impeler, ruang diantara sudu sudu menjadi vakum sehingga zat cair akan terisap masuk. (iwanmaliq, 2010) Kegunaan Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (contoh : air dari aquifer bawah tanah ke tangki penyimpan air) Menyirkulasikan cairan sekitar sistem (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati mesin-mesin dan peralatan) Memindahkan berbagai macam fluida, mulai dari air, asam sampai slurry ataupun campuran cairan dengan katalis padat (solid). biasa digunakan pada industri minyak bumi, yang mana pompanya digunakan difasilitas gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sebuah sumur produksi sebelum diolah. B.2. TURBINE PUMP Turbine pump adalah salah satu jenis dari VHCP dengan menggunak aksi sentrifugal. Pompa jenis ini digunakan untuk keperluan yang tidak terus menerus dan untuk flushing (penyemprotan), misalnya pada pemadam kebakaran. Kelebihan pompa turbin adalah baik digunakan untuk flushing dengan kapasitas operasi sekitar 1-20 gpm. Sedangkan kekurangannya adalah tidak 11
cocok untuk operasi yang terus-menerus (kontinu), cairan yang dipompakan harus jernih, karena cairan yang tidak jernihakan merusak blade, cairan yang digunakan tidak korosif, dan temperatur cairan tidak lebih dari 350 o F. Cara kerja Turbine pump : Liquid masuk pada bagian pinggir dari impeller, diterma oleh vane. Casing mempunyai alur sekitar impeller. Bila liquid mengalir pada pompa, maka ia akan terlempar berulang-ulang pada groove (lekukan) untuk kemudian masuk pada vane yang berikutnya. Hal ini berjalan terus menerus sampai pada discharge. Dengan adanya pelemparan yang berulang-ulang ini, maka pada turbine pump akan dihasilkan suatu impeller (dorongan) yang berulang-ulang. (nunulasa, 2011) Aplikasi Digunakan dalam berbagai aplikasi industri seperti pendingin circulators air untuk laser dan mesin lain di mana kepala tinggi diperlukan. Memompa air untuk irigasi Pemadam kebakaran Pembangkit listrik tenaga air Pengolahan air limbah Gambar Pompa Turbin. Sumber : http://www.fao.org 12
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Dari Penjelasan yang telah dipaparkan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Pompa (pump) merupakan alat untuk mentransportasikan material cair dalam industry kimia melalui suatu media perpipaan dengan penambahan energy supaya material cair dapat mengalir dan berpindah secara kontinu. 2. Dasar pemilihan alat tranportasi material cair (pompa) adalah kapasitas alir, efisiensi, ketahanan terhadap sifat material yang di transportasikan, power, dan pemeliharaan dan perawatan alat. 3. Klasifikasi alat transportasi bahan cair terbagi menjadi dua yaitu pompa yang memberikan tekanan langsung terhadap zat cair (positive displacement pump), dan pompa yang memberikan torsi atau putaran terhadap fluida(centrifugal). 4. Penggunaan material pompa bertujuan untuk mempermudah mobilitas bahan cair dan efisiensi produksi. 13
DAFTAR PUSTAKA Ismail, Abdul Hafid. Alat Transportasi Fluida Cair dan Gas http://www.scribd.com/doc/169976943/alat-transportasi-fluida-cair-gas. dilihat pada 3 juni 2014 Maliq,iwan. Alat-alat Industri Kimia http://iwanaik.wordpress.com/2010/11/29/pompa-3/. Diposting pada 29 November 2010. Dilihat pada 1 Juni 2014. Pandjaitan, Defri. Alat Industri Kimia http://www.slideshare.net/defripanjaitan/1-alat-industri-kimia-ver-24-sep-2011. diposting pada 24 september 2011. Dilihat pada 3 juni 2014. Tanjung, Catur Akbar, Dkk. Peralatan Industri Proses Transportasi Fluida Cair. 2012. 14