Post on 30-Nov-2015
description
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. Klasifikasi pompa secara umum dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu pompa kerja
positif (positive displacement pump) dan pompa kerja dinamis (non positive displacement pump).
Salah satu jenis pompa kerja dinamis adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetik
(kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Pada
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Labuhan Angin, sebagian besar pompa yang digunakan ialah pompa
bertipe sentrifugal. Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau
partikel melalui lintasan lengkung (melingkar).
Pompa sentrifugal merupakan pompa kerja dinamis yang paling banyak digunakan karena mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah. Keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa perpindahan positif adalah gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak dan tidak berpulsa ,keandalan operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan tidak adanya katup-katup,kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang dapat dikopel dengan motor listrik, motor bakar atau turbin uap ukuran kecil sehingga hanya membutuhkan ruang yang kecil, lebih ringan dan biaya instalasi ringan,harga murah dan biaya perawatan murah.
2. Prinsip -Prinsip Dasar Pompa Sentrifugal
Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut:
a. gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar sehingga kecepatan fluida
meningkat
b. kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau diffuser) menjadi tekanan atau head.
3. Klasifikasi Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain:
a. Kapasitas :
1) Kapasitas rendah : < 20 m3 / jam
2) Kapasitas menengah : 20-60 m3 / jam
3) Kapasitas tinggi : > 60 m3 / jam
b. Tekanan Discharge :
1) Tekanan Rendah : < 5 Kg / cm2
2) Tekanan menengah : 5 - 50 Kg / cm2
3) Tekanan tinggi : > 50 Kg / cm2
c. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat :
1) Single stage : Terdiri dari satu impeller dan satu casing.
2) Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing.
3) Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing.
4) Multi Impeller – Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage.
d. Posisi Poros :
1) Poros tegak
2) Poros mendatar
e. Jumlah Suction :
1) Single Suction
2) Double Suction
f. Arah aliran keluar impeller :
1) Radial flow
2) Axial flow
3) Mixed fllow
3.1 Klasifikasi menurut jumlah tingkat
1. Pompa satu tingkat : Pompa ini hanya mempunyai sebuah impeler. Pada umumnya head yang dihasilkan pompa
ini relative rendah, namun konstruksinya sederhana.2. Pompa bertingkat banyak : Pompa ini menggunakan lebih dari satu impeler yang dipasanag berderet pada satu poros (gambar 2.7). Zat cair yang keluar dari impeler tingkat pertama akan diteruskan ke impeler tingkat kedua dan seterusnya hingga tingkat terakhir. Head total pompa merupakan penjumlahan head yang dihasilkan oleh masing - masing impeler. Dengan demikian head total pompa ini relatif tinggi dibanding dengan pompa satu tingkat, namun konstruksinya lebih rumit dan besar.
3.4 Bagian-Bagian Utama Pompa Sentrifugal
Secara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat seperti gambar berikut:
A. Stuffing Box: Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus
casing.
B. Packing: Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros.
Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.
C. Shaft: Shaft (poros) berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan
tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.
D. Shaft sleeve: Shaft 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. Vane: Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.
F. Casing: Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar,
tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozzel serta tempat memberikan arah aliran dari
impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).
G. Eye of Impeller: Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.
H. Impeller: Impeller 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 Ring: Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller
maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.
J. Bearing: Bearing (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.
3.5 Karakteristik Pompa Sentrifugal
Karakteristik dari pompa sentrifugal merupakan sebuah cara dimana tinggi tekan tekanan diferensial bervariasi
dengan keluaran (output) pada kecepatan konstan. Karakteristik dapat juga menyertakan kurva efisiensi dan harga
brake horse power- nya. Kurva kapasitas tinggi tekan (Gambar 2.8) ditunjukkan sebagai kapasitas peningkatan total
tinggi tekan, dimana tinggi tekan pompa mampu untuk dinaikkan atau dikurangi.Umumnya sebuah pompa sentrifugal
akan menaikkan tinggi tekan terbesarnya pada suatu titik, dimana tidak ada aliran yang sering dianggap sebagai shut
off head. Jika shut off head kurang dari harga maksimum tinggi tekan, pompa menjadi tidak stabil dan dibawah
beberapa kondisi dapat memperbesar daya dan kecepatan fluktuasi yang menyebabkan getaran mekanis yang besar
pada sistem pemipaan.
3.6 Head Pompa
Head 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 Bernoulli yang berbunyi “bila fluida inkompresibel
mengalir sepanjang pipa yang penampangnya mempunyai beda ketinggian,perbedaan tekanan tidak hanya
tergantung pada perbedaan ketinggian tetapi juga pada perbedaan antara kecepatan dimasing-masing titik
tersebut”.Dalam persamaan Bernoulli,ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem instalasi aliran, yaitu, energi
tekanan, energi kinetik dan energi potensial.Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut : (Bruce Munson,
2006)
H = P/ γ + Z + V 2/2.g
Dimana:
H = Head total pompa (m)
P/ γ = Head tekanan (m)
Z = Head statis total (m)
V 2/2.g = Head kecepatan (m)
Karena energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat bervariasi pada penampang yang berbeda. Namun
pada kenyataannya selalu ada rugi-rugi energi (losses).
Pada kondisi yang berbeda seperti pada gambar di atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut :
3.7 Kecepatan Spesifik Pompa Performansi pompa sentrifugal (kecuali turbin regeneratif) dihubungkan pada suatu
parameter yang disebut kecepatan spesifik (specific speed). Seperti yang didefinisikan oleh The Hydraulic Institute
hal ini merupakan hubungan antara kapasitas, tinggi tekan, dan kecepatan pada efisiensi optimum yang
mengklasifikasikan impeller pompa dengan respek terhadap persamaan geometris. Kecepatan spesifik merupakan
sebuah bilangan aljabar yang dinyatakan sebagai: (Sularso, 1978)
3.8 Kavitasi
Kavitasi adalah peristiwa terbentuknya gelembung-gelembung uap di dalam cairan yang terjadi akibat turunnya
tekanan cairan sampai di bawah tekanan uap jenuh cairan pada suhu operasi pompa. Gelembung uap yang
terbentuk dalam proses ini mempunyai siklus yang sangat singkat. Knapp (Karassik dkk, 1976) menemukan bahwa
mulai terbentuknya gelembung sampai gelembung pecah hanya memerlukan waktu sekitar 0,003 detik. Gelembung
ini akan terbawa aliran fluida sampai akhirnya berada pada daerah yang mempunyai tekanan lebih besar daripada
tekanan uap jenuh cairan. Pada daerah tersebut gelembung tersebut akan pecah dan akan menyebabkan shock
pada dinding di dekatnya. Cairan akan masuk secara tiba-tiba ke ruangan yang terbentuk akibat pecahnya
gelembung uap tadi sehingga mengakibatkan tumbukan. Peristiwa ini akan menyebabkan terjadinya kerusakan
mekanis pada pompa.
3.9 Net Positive Suction Head (NPSH)
Kavitasi akan terjadi bila tekanan statis suatu aliran turun sampai dibawah tekanan uap jenuhnya.Untuk menghindati
kavitasi diusahakan agar tidak ada satu bagianpun dari aliran didalam pompa yang mempunyai tekanan statis lebih
rendah dari tekan uap jenuh cairan pada temperatur yang bersangkutan.Dalam hal ini perlu diperhatikan dua
macam tekanan yang memegang peran penting.Pertama,tekanan yang ditentukan oleh kondisi lingkungan
dimana pompa dipasang,dan kedua,tekanan yang ditentukan oleh keadaan aliran didalam pompa.
Berhubungan dengan dua hal diatas maka didefinisikanlah suatu Net Positive Suction Head (NPSH) atau Head Isap
Positif Neto yang dipakai sebagai ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi.Ada dua macam NPSH,yaitu NPSH
yang tersedia pada sistem (instalasi),dan NPSH yang diperlukan oleh pompa. Pompa terhindar dari kavitasi jika
NPSH yang tersedia lebih besar daripada NPSH yang dibutuhkan.
3.9.1 Net Positive Suction Head Available (NPSH yang tersedia)NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa dikurangi dengan tekanan uap jenuh zat cair ditempat tersebut.Dalam hal pompa yang mengisap zat cair dari tempat terbuka,maka besarnya NPSH yang tersedia dapat dituliskan sebagai berikut:
Jika zat cair diisap dari tangki tertutup,maka harga Pa menyatakan tekanan mutlak yang bekerja pada permukaan zat
cair didalam tangki tertutup tersebut.Khususnya jika tekanan diatas permukaan zat cair sama dengan tekanan uap
jenuhnya,maka Pa = Pv.Dalam hal pompa yang mengisap zat cair dari tempat terbuka,maka besarnya NPSH
yang tersedia dapat dituliskan sebagai berikut:
hsv = −hs − hlsHarga hs adalah negatif (-) karena permukaan zat cair didalam tangki lebih tinggi dari pada sisi isap pompa.Pemasangan pompa semacam ini diperlukan untuk mendapatkan harga NPSHA positif.
3.9.2 Net Positive Suction Head Required (NPSH yang diperlukan)
Tekanan terendah didalam pompa biasanya terdapat disuatu titik dekat setelah sisi masuk sudu impeller.ditempat
tersebut,tekanan adalah lebih rendah dari pada tekanan pada lubang isap pompa.Hal ini disebabkan oleh kerugian
head dinosel isap,kenaikan kecepatan aliran karena luas penampang yang menyempit,dan kenaikan kecepatan
aliran karena tebal sudu setempat.
Agar tidak terjadi pengupan zat cair,maka tekanan pada lubang masuk pompa dikurangi dengan penurunan tekanan
didalam pompa harus lebih tinggi dari pada tekanan uap zat cair.Head tekanan yang besar sama dengan penurunan
tekanan ini disebut NPSH yang diperlukan/net positive suction head required.Besarnya NPSH yang diperlukan
berbeda untuk setiap pompa.Untuk suatu pompa tertentu , NPSH yang diperlukan berubah menurut kapasitas dan
putarannya.Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi,maka harus dipenuhi syarat NPSH yang tersedia
lebih besar dari pada NPSH yang diperlukan.Harga NPSH yang diperlukan harus diperoleh dari pabrikan pompa
yang bersangkut an.Namun untuk penaksiran secara kasar,NPSH yang diperlukan dapat dihitung dengan
persamaan:
Kecepatan spesifik sisi isap (S) dapat juga digunakan sebagai pengganti Koefisien kavitasi Thoma dalam
menghitung NPSH yang diperlukan.Hubungannya dapat dilihat dalam persamaan:
______________________________________________________________________________ Daftar Pustaka
Asyari Daryus; Manajemen Pemeliharaan Mesin(2007) Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas
Darma Persada Jakarta.
Corder, Anthony (1992), Teknik Manajemen Pemeliharaan, Jakarta: Erlangga.
Dhillon (2006) maintainability, maintenance, and reliability for engineers, CRC/Taylor & Francis
Heizer, Jay and Render, Barry, (2001), Operation Management, Prentice Hall, sixt Edition
Herujito, Yayat M. (2001), Dasar – Dasar Manajemen. PT. Grasindo, Jakarta.
Jay dan Barry Render. (2004). Operations Management. New Jersey: Pearson.
Keith. (2002) Organisational Behavior: Human Behavior At Work, 11th edition. New Delhi: Tata McGraw-Hill
Book Company.
Manahan P. Tampubolon, "Manajemen Operasional" 2004
Mobley, R.Keith, 2002, An introduction to predictive maintenance, 2nd ed, Butterworth-Heinemann, USA
Mulyadi(1999), Akuntansi Biaya; Yogyakarta; Aditya Media.
Munson, Bruce R., 2006, "Mekanika fluida", Jakarta: Erlangga.
Sularso, Ir and Tahara Haruo, 1987, “Pompa dan Kompresor”, Jakarta: Penerbit Pradnya Paramitha.
1.1 Difinisi
Pompa adalah suatu alat/ pesawat yang digunakan untuk memindahkan fluida cair (liquid) dari suatu tempat
yang rendah ke tempat lain yang lebih tingi melalui suatu sistem perpipaan, atau dari suatu tempat yang
bertekanan rendah ke tempat yang bertekanan tinggi, atau dari satu tempat ke tempat lain yang jauh serta
untuk mengatasi tahanan hidrolisnya.
Prinsip operasinya pompa adalah memberikan perbedaan tekanan antara bagian suction (hisap) dan bagian
discharge (tekan) dengan mentransfer energi mekanis dari suatu sumber energi luar (motor listrik, motor
bensin/diesel ataupun turbin dll.) untuk dipindahkan ke fluida kerja yang dilayani. Dengan demikian pompa
menaikan energi cairan yang dilayani sehingga cairan tersebut dapat mengalir dari suatu tempat yang
bertekanan rendah ke tempat yang bertekanan tinggi.
Pada suatu industri, pompa merupakan peralatan penunjang yang sangat penting. Hal ini karena pompa
digunakan sebagai peralatan sirkulasi air pendingin, sebagai penggerak fluida kerja pada sistem hidrolis,
sirkulasi minyak pelumas pada mesin, dsb. Selain itu juga digunakan sebagai suply kebuthan air bersih,
pemadam kebakaran dan lain-lain.
1.2 Klasifikasi Pompa
Pompa dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara yang berbeda, misalnya berdasarkan kondisi kerjanya,
cairan yang dilayani / dipindahkan, bentuk elemen yang bergerak, jenis penggeraknya, serta berdasarkan
cara mentransfer fluida dari dari pipa hisap ke pipa tekan. Namun secara general pompa dapat
diklasifikasikan sbb :
Gambar 1.1 Klasifikasi Pompa Positip
Gambar 1.2 Klasifikasi Pompa Dynamic
1.3 Jenis dan Prinsip Kerja
1.3.1 Positive Displacement Pumps
Pada pompa positive displacement, perpindahan zat cair dari suatu tempat ke tempat lain disebabkan
perubahan volume ruang kerja pompa yang diakibatkan oleh gerakan elemen pompa yaitu maju-mundur
(bolak-balik) atau berputar (rotary). Dengan perubahan volume tersebut maka zat cair pada bagian keluar
(discharge) mempunyai tekanan yang lebih besar dibanding pada bagian masuk (suction) dan
konsekuensinya kapasitas yang dihasilkan sesuai volume yang dipindahkan.
Ciri-Ciri Umum Pompa Positip :
• Head yang dihasilkan relatif tinggi dibanding dengan kapasitas.
• Mampu beroperasi pada suction yang kering, sehingga tidak memerlukan proses priming.
• Kapasitas atau aliran zat cair tidak kontinyu.
a. Pompa Reciprocating
Adalah pompa yang merubah energi mekanis penggeraknya menjadi energi aliran fluida yang dilayani
dengan menggunakan bagian pompa yang bergerak bolak-balik di dalam silinder. Bagian atau elemen
pompa yang bergerak tersebut bisa disebut piston ataupun plunger tergantung dari konstruksinya.
Bebarapa contoh pompa reciprocating yang digerakan dengan mesin uap diperlihatkan pada gambar di
bawaha dan b.
b. Pompa Rotary
Pompa rotary adalah pompa-pompa positip (positive displacement pumps) dimana energi ditransmisikan dari
motor penggerak ke cairan oleh suatu bagian (elemen) yang mempunyai gerakan berputar di dalam rumah
pompa.
Berdasarkan desainnya, pompa rotary dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Screw Pump
2. Gear Pump
3. Lobe Pump
4. Sliding Vane
5. Rotary piston
b.1. Screw Pump
Kebutuhan untuk memperbaiki kelemahan pompa reciprocating dalam menghasilkan kapasitas rendah serta
aliran lebih uniform dapat dikurangi oleh penggunaan pompa screw. Tekanan, kapasitas serta putaran dari
pompa ini dapat mencapai 200 kg/cm2, 300 m3/jam serta 10.000 rpm.
Pompa – pompa diatas dapat mempunyai dua atau tiga rotor. Pada air tight pump (pompa kedap udara),
ruang suction dan discharge dipisahkan satu sama lain oleh rangkaian air tight dari pada rotor.
Kelebihan lain dari pompa screw antara lain :
- Efisiensinya totalnya tinggi (70 % – 80%)
- Ukuran pompa relatif kecil, ringan karena rotor dapat bekerja pada putaran tinggi.
- Aliran hampir benar-benar uniform.
- Getarannya relatif kecil
- Kapasitas isapnya baik sekali
- Dapat beroperasi dalam berbagai posisi, horizontal, vertikal, miring dsb.
b.2. Gear Pump
Pompa roda gigi mampu digunakan untuk memompa cairan yang mempunyai viskositas rendah hingga
tinggi. Pompa ini umumnya dipakai sebagi pompa minyak pelumas.
Pompa roda gigi terdiri dari roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan. Konstruksinya bisa external
ataupun juga internal. Gambar dibawah diperlihatkan kedua konstruksi pompa roda gigi
Kebaikan pompa roda gigi adalah :
- Aliran uniform
- Konstruksi sederhana
- Kapasitasnya relatih besar dibanding ukuran pompa yang kecil
- Instalasi sederhana
b.3. Lobe Pump
Pompa lobe mempunyai dua rotor setiap lobe, baik untuk lobe dua, tiga maupun empat masing-masing
lobenya tetap mempunyai dua rotor. Pompa tiga lobe mempunyai efisiensi lebih baik dibanding dengan dua
lobe, begitu seterusnya. Namun dari segi pembuatannya lebih sulit
Prinsip kerja pompa lobe adalah : Kedua rotor berputar serempak dengan arah saling berlawanan di dalam
sebuah casing. Sumbu gigi dari rotor selalu membentuk sudut 90o terhadap sumbu gigi rotor yang lain. Jika
rotor diputar dalam arah panah, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah, maka fluida yang terkurung
antara casing dengan lobe akan dipindahkan dari sisi inlet menuju outlet