BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari kita dapat menjumpai pompa pada sumur dimana pompa tersebut berfungsi menghisap dan mengalirkan air dari dalam sumur menuju tor (Tank Tower) atau bisa juga langsung menuju tempat yang kita inginkan. Air yang kita dapatkan dari hasil kerja pompa ini biasa kita gunakan untuk mandi, minum, mencuci dan lain sebagainya. Sulit kita bayangkan bagaimana jadinya apabila manusia tidak menemukan teknologi pompa. Pasti kita akan mengalami kesulitan dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari seperti hal-hal yang disebutkan diatas.

Pompa adalah sebuah alat yang berfungsi mengalirkan fluida dari reservoir bertekanan rendah ke reservoir bertekanan lebih tinggi. Pompa juga berfungsi sebagai sirkulasi fluida supaya fluida mengalir dengan baik dan lancar. Pompa terbagi menjadi beberapa jenis, yaitu Centrifugal pump, Axial pump, Jet pump, Gear pump dan Piston pump.

Axial pump merupakan bagian dari pompa sentrifugal, namun yang membedakan adalah axial pump memiliki aliran fluida yang tegak lurus atau sejajar dengan arah poros dansudu. Axial pump memiliki banyak kegunaan dalam membantu meringankan pekerjaan manusia. Maka dari itu, makalah ini akan membahas mengenai pompa aksial (axial pump).B. Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud axial pump?

2. Apa saja komponen penyusun pada axial pump?

3. Bagaimanakah prinsip kerja dari axial pump?

4. Apa saja aplikasi dari axial pump?

5. Bagaimanakah penggunaan dan perawatan pada axial pump?6. Apa saja efisensi yang terdapat pada axial pump?BAB II

PEMBAHASAN

A. Definisi Pompa Aksial

Pompa aksial merupakan salah satu jenis pompa yang masuk ke dalam kelompok pompa dinamik. Pompa Aksial merupakan pompa yang bekerja menghisap fluida sejajar dengan arah keluarannya. Pompa jenis ini berfungsi untuk mendorong fluida kerja dengan arah yang sejajar terhadap sumbu atau poros impellernya. Hal ini berbeda dengan pompa jenis sentrifugal yang arah output fluidanya tegak lurus dengan sumbu impeller.

Pompa ini menghasilkan sebagian besar tekanan dari propeler dan gaya lifting dari sudu terhadap fluida. Pompa ini banyak digunakan di sistem drainase dan irigasi. Pompa aksial vertikal single-stage lebih umum digunakan, akan tetapi kadang pompa aksial two-stage (dua stage) lebih ekonomis penerapannya. Pompa aksial horisontal digunakan untuk debit aliran fluida yang besar dengan tekanan yang kecil dan biasanya melibatkan efek sifon dalam alirannya.

Gambar 1. Pompa Aksial

Energi mekanik yang dihasilkan oleh sumber penggerak ditransmisikan melalui poros impeller untuk menggerakkan impeller pompa. Putaran impeller memberikan gaya aksial yang mendorong fluida sehingga menghasilkan energi kinetik pada fluida kerja tersebut. Pada beberapa desain pompa aksial, terpasang sudu-sudu tetap (diam) yang membentuk difuser pada sisi keluaran pompa. Fungsinya adalah untuk menghilangkan efek berputar dari fluida kerja dan mengkonversikan energi kinetik yang terkandung di dalamnya menjadi tekanan kerja.Persamaan-persamaan dasar teoritis dalam menganalisa karakteristik pompa aksial adalah:a. Persamaan kontinuitas

b. Persamaan energic. Persamaan momentum

d. Persamaan sirkulasi

e. Persamaan teori Kutta-Zhukowsky

Dengan menguraikan dan mensubstitusikannya dari persamaan itu akhirnya akan didapat karakteristik pompa aksial.Pompa aksial ini dapat juga digolongkan sebagai salah satu dari kinetik pump, karena perpindahan fluida di sini tidak disebabkan oleh perpindahan dari alat-alat yang digerakkan oleh tenaga kinetis yang berasal dari tenaga penggerak tersebut.

B. Bagian Bagian Pompa Aksial

Bagian-bagian pompa aksial tidak jauh berbeda dengan pompa sentrifugal. Perbedaan yang paling nampak adalah desain difuser antara pompa sentrifugal dengan pompa aksial. Sesuai dengan desain impellernya, pompa sentrifugal lebih ditekankan untuk membangkitkan tekanan kerja fluida (head) yang tinggi, sedangkan pompa aksial lebih menekankan pada debit fluida (flow) yang tinggi. Untuk itu, desain difuser pada pompa sentrifugal (dalam hal ini adalah volute casing) lebih ekstrim jika dibandingkan dengan difuser pada pompa aksial.

Gambar 2. Bagian-bagian pompa aksialBerdasarkan gambar di atas, berikut adalah bagian-bagian utama dari pompa aksial :

a. Inlet Pompa.

Bagian ini menjadi sisi inlet fluida untuk masuk ke pompa. Pada pompa aksial vertikal, sisi inlet ini berbentuk corong (biasa disebut Suction Bell) dengan tujuan untuk mengurangi kerugian hydrolic head.

b. Impeller.

Gambar 3. Impeller

Impeller menjadi bagian utama dari pompa ini. Desainnya mirip dengan baling-baling pada kapal laut. Impeller ini berfungsi untuk menimbulkan gaya aksial yang ditransferkan ke fluida kerja. c. Difuser.

Chasing pompa aksial juga seperti pompa sentrifugal yang berbentuk difuser. Fungsinya adalah untuk menurunkan kecepatan pompa dan menaikkan tekanan kerjanya. Namun desainnya tidak seekstrim volute casing pompa sentrifugal, karena peningkatan tekanan outlet pompa aksial yang terlalu tinggi dapat menimbulkan vibrasi dan mengurangi umur kerja pompa aksial.

d. Poros.

Gambar 4. PorosBerfungsi untuk meneruskan putaran dari motor listrik ke impeller.

e. Guide Bearing.

Berfungsi untuk menahan posisi poros agar tetap berada di garis sumbu kerjanya. Bearing atau bantalan ini memerlukan sistem lubrikasi yang harus selalu dijaga agar terhindar dari kenaikan temperatur.

f. Stuffing Box. Adalah sistem sealing yang berfungsi sebagai pembatas antara poros dengan chasing agar terhindar dari kebocoran.

g. Motor

Gambar 5. Motor

Motor dihubungkan dengan listrik yang berguna untuk memutar poros yang akan memutar sudu. Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik sebagai enerrgi yang memutar poros.Berikut adalah gambar detail bagian-bagian pompa aksial :

Gambar 7. Bagian-bagian Sisi Inlet Pompa

Bagian-bagian Sisi Drive-End Pompa

Contoh Instalasi Pompa Aksial VertikalC. Prinsip Kerja Pompa Aksial

Pertama-tama fluida cair masuk, pompa akan dijalankan oleh motor sebagai penggerak utama. Motor akan memutar poros yang akan menyebabkan sudu-sudu berputar. Lalu fluida akan dihisap oleh sudu-sudu pompa (impeller) dan menekannya ke sisi tekan dalam arah aksial. Karena adanya perputaran dari blade yang mempunyai kedudukan sudut tertentu sehingga tekanan dari sisi hisap blades pada daerah suction menjadi lebih rendah, akibatnya fluida mengalir ke sisi hisap, blades tersebut yang selanjutnya masuk ke sisi tekan blades, pada daerah discharge yang bertekanan lebih tinggi, dan dari sini fluida bergerak atau mengalir ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Pada pompa aksial ini fluida mengalir pada suatu pipa yang sama sehingga dapat diasumsikan bahwa kecepatan aksial sebelum dan sesudah runner blades adalah sama. Dengan demikian semua teori pada pompa aksial selalu berdasarkan pada asumsi tersebut.

Gambar 9. Sistem kerja pompa aksialPompa aksial biasanya diproduksi untuk memenuhi kebutuhan head rendah dengan kapasitas aliran yang besar. Dalam aplikasinya pompa aksialbanyak digunakan untuk keperluan pengairan, pompa penanggulangan banjir, dan di pembangkit listrik tenaga uap digunakan untuk mensuplai air laut sebagai media pendingin di kondensor.

Gambar 10. Perbandingan Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal dan Aksial

Berikut adalah beberapa perbandingan antara pompa aksial dengan pompa sentrifugal :

1. Jika dilihat kurva efisiensinya, pompa sentrifugal dengan pompa aksial memiliki tingkat efisiensi maksimumyang hampir sama.

2. Jika debit aliran fluida turun, daya input untuk pompa sentrifugal menjadi turun sampai dengan 180hp pada saat aliran fluida terhenti.

3. Namun pada pompa aksial daya input menjadi naik ke 520hp pada saat aliran fluida terhenti.

4. Pompa aksial dapat menyebabkan motor penggerak overload jika debit aliran dikurangi secara drastis dari kapasitas desainnya.

5. Head yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal jauh lebih tinggi daripada pompa aksial.

6. Pada kurva efisiensi di luar efisiensi maksimumnya, pompa aksial memiliki tingkat efisiensi yang lebih rendah daripada pompa sentrifugal.

D. Pemeliharaan pompa aksial (drainase) Dalam pemeliharaanya terdapat dua macam yaitu sebelum pompa beroperasi atau pendahuluan serta saat pompa beroperasi.

1. Pemeliharaan pendahuluan a. Bersihkan saringan sampah pada saringan sampah inlet.

b. Bersihkan lubang siap pompa air pada endapan lumpur.

c. Pemeriksaan sistem listrik, sebelum pompa dioperasikan periksalah kabel-kabel listrik jangan sampai ada yang putus.

d. Periksa perlengkapan penunjang seperti lampu-lampu di ruangan tidak ada yang mati.

e. Periksa minyak pelumas bantalan dan gemuk (stempet) harus pas ukurannya.

f. Periksa putaran poros dan putar dengan tangan harus halus sebagai pertanda belum ada yang aus.

g. Periksalah alat-alat Bantu seperti katup berfungsi dengan baik atau tidak.

h. Periksalah kualitas dan kuantitas air pendingin harus sesuai dengan persyaratan.

i. Periksa katup sorong pada pipa isap, pastikan keadaan terbuka penuh.

j. Karena pompa drainase secara umum adalah pompa aksial maka katup keluar harus dalam terbuka penuh.

2. Pemeriksaan kondisi operasi a. Perhatikan tekanan keluar dan tekanan isap harus sesuai atau mendekati harga yang telah ditetapkan dan tekanan harus tetap (stabil).

b. Periksa kebocoran packing pada sambungan pipa.

c. Periksalah bantalan poros mesin jangan sampai ada yang bocor.

d. Periksalah bantalan poros pompa antara mesin dan pompa (aksial) jangan ada yang bocor.

e. Periksalah getaran dan bunyi, getaran harus sehalus mungkin dan tidak menimbulkan bunyi yang aneh.

f. Periksalah suhu bantalan dan poros pompa dengan meraba bendanya. E. Parameter PompaKapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu . Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu, seperti :

a. Barel per day (BPD)b. Galon per menit (GPM)c. Cubic meter per hour (m3/hr)1. 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 potensial.Hal 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 :

a. 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.b. 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 :

c. 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 tota

Zd:Head statis pada sisi tekanZs :Head statis pada sisi isapTanda + : 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).d. 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 :1) 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 :

2) Minorhead 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.

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

e. 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 :

f. 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:

Grafik fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relativeF. Aplikasi dari pompa aksial

Aplikasi penggunaan pompa aksial adalah sebagai berikut :1. Pompa drainasePompa drainase digunakan ketika dibutuhkan usaha untuk mengeringkan air hujan dari suatu daerah yang luas seperti lahan pertanian dan kota. Dalam hal ini diperlukan pompa berdiameter besar untuk mengangkut air dalam jumlah banyak. Karena head yang diperlukan umumnya rendah, maka dipergunakan pompa aksial dan aliran campur.

2. Pelayanan pusat tenaga

Dalam sebuah pusat pembangkit tenaga listrik, ada beberapa kebutuhan akan transportasi fluida seperti pompa air pengisi boiler, pompa kondensat, dan pompa pendingin. Untuk pompa pendingin, air disirkulasikan ke kondensor, dan dilepaskan lagi kemudian ke lingkungan. Untuk proses ini dibutuhkan kapasitas alir air yang besar dan head yang rendah, oleh karena itu dapat dipergunakan pompa aksial. Namun jika dalam suatu sistem pendingin, air disirkulasikan ke menara pendingin, maka diperlukan pompa dengan kenaikan head yang lebih tinggi.

3. Sirkulasi air kolam ikan

Pada kolam ikan, biasanya untuk sirkulasi airnya digunakan pompa aksial. Seperti pada kolam-kolam yang dihiasi oleh air terjun kecil. Awalnya, air di permukaan akan dihisap oleh impeller yang digerakkan oleh poros, yang mendapat daya dari motor, lalu air dialirkan lagi ke kolam. Dan proses ini terjadi terus-menerus.

G. Pengoperasian pompa aksial (drainase)Berikut merupakan langkah-langkah dalam mengoperasikan atau menggunakan pompa drainase yang merupakan penerapan dari pompa aksial :

1. Perhatikan ketinggian minimum muka air pada papan duga air di kolam penenang.

2. Menghidupkan mesin pompa, apabila ketinggian minimum dilampaui dan hujan masih belum reda maka tekan tombol untuk menghidupkan mesin pompa, masukkan gigi koplingnya secara teratur.

3. Pengaturan kapasitas : aturlah besar kecil bukaan katup (katup) penahanan aliran; aturlah kecepatan yang masuk sama dengan air yang dipompa keluar.

4. Matikan mesin pompa apabila muka air dalam inlet telah turun pada ketinggian minimal pemompaan dengan mengurangi kecepatan mesin.

5. Tutup katup secara perlahan sampai tidak terdengar bunyi benturan air.

6. Matikan mesin pompa dengan menekan tombol listrik.

H. Kelebihan dan Kekurangan Pompa Aksial1. Kelebihan Pompa axialKelebihan pompa aksial adalah sebagai berikut :

b. Memiliki konstruksi yang sederhana

c. Perawatan pompa aksial mudah dilakukan

d. Memiliki kecepatan spesifik yang tinggi

e. Mempunyai tingkat efisiensi maksimum yang besarf. Pada saat aliran fluida terhenti, daya inputnya tidak berkurang.g. Dapat digunakan pada aliran pipa yang kecilh. Dapat digunakan sebagai media pensupplai sekaligus pendingin2. Kekurangan Pompa Aksiala. Kekurangan pompa aksial adalah tidak dapat digunakan untuk kebutuhan tekanan yang tinggi.

b. Dapat menyebabkan motor penggerak overload jika debit aliran dikurangi secara drastis.c. Head yang dihasilkan pompa axial lebih rendahd. Mudah macet jika impeller terkena kotoran karena sifat impellernya yang terbukae. Membutuhkan poros yang panjang pada kontruksi penghubungnya.I. Segitiga Kecepatan Pompa dan Contoh Soal1. Segitiga kecepatan pompaPada pompa axial tidak terdapat perbedaan antara radius impeller pada saat inlet dan outlet, sehingga nilai kecepatan putar U1 sama dengan U2.U1 = U2 = U = r(5.1)Karena memiliki luasan penampang aliran inet dan outlet yang sama, maka Cr1 = Cr2 = Cr = Ca(5.2)Selain itu karena luasan penampang aliran inet dan outlet adalah anulus dari hub dan ujung sudu putar, maka kita dapat nyatakan kapasitas massa alir sebagai,

(5.3)Dari persamaan diketahui,

(5.4)

Untuk kenaikan head maksimum maka dapat diasumsikan aliran masuk tanpa guncangan, dan tidak memiliki komponen tangensial (Cx1 = 0) dan C1 = Ca , sehingga

Persamaan 5.4 untuk head atau energi maksimum yang dapat ditransfer menjadi,

(5.4)

2. Contoh SoalSebuah pompa aliran aksial mempunyai propeller dengan diameter luar sebesar 75 cm dan diameter dalam 40 cm. Propeller itu kemudian berputar dengan kecepatan 500 rpm. Sudut masuk blade 12o dan sudut keluar blade 15o pada mean radiusnya. Tentukan head yang dihasilkan oleh pompa serta daya yg dibutuhkan untuk menjalankan pompa. Asumsikan perpindahan energi maksimum dan efisiensi hidrolik 88%, efisiensi keseluruhan pompa 81%.Jawab:Head teoritis pompa adalah

Perpindahan energi maksimum, Mean Diameter

Kecepatan putar propeller

Dari segitiga kecepatan

Maka head teoritis pompa adalah

Head yang dihasilkan pompa adalah

Laju aliran

Daya yang dibutuhkan untuk menjalankan pompa

J. Cara Kerja Pompa AksialInti dari pompa aksial yaitu pompa menghisap dan meneruskan aliran fluida secara searah/sejajar. Jadi output dapat berupa vertical maupun horizontal, yang terpenting arah buangan pompa searah dengan aliran fluida. Bisa, dengan cara menambah kecepatan putar pompa sehingga dapat mengakibatkan tekanan yang dihasilkan semakin besar, sehingga dapat mengirim aliran fluida ketempat yang jauh lebih tinggi. BAB IIIPENUTUP

A. Simpulan

Dari pembahasan makalah diatas dapat disimpulkan bahwa :

1. Pompa aksial merupakan pompa yang menghisap fluida cair dimana arahnya sejajar dengan arah keluaranya.2. Bagian-bagian yang terdapat pada pompa aksial meliputi : Inlet pompa,Impeller, Difuser, Poros, Guide bearing , Stuffing Box, Motor.3. Prinsip kerja dari pompa aksial yaitu motor akan menggerakan impeller, kemudia fluida akan terhisap kedalam impeller. Karena pada bagian impeller bertekanan tinggi, maka fluida akan mengalir menuju daerah bertekanan rendah, atau dialirkan menuju saluran berikutnya.4. Dalam hal ini kami mengambil contoh pompa drainase, dimana terdapat cara pengoperasian dan perawatan. Dimana pada perawatannya pompa drainase memiliki dua klasifikasi, yaitu perawatan pada saat sebelum pengoperasian dilakukan dan saat pompa sedang bekerja atau beroperasi.

DAFTAR PUSTAKA

Andrew, Daniel. dkk. 2012. Makalah tentang Axial Pump. Politeknik Negeri Jakarta.Anonim. Prinsip Kerja Pompa Aksial. http://artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-pompa-aksial/. Diakses pada tanggal 6 Maret 2015.

Fauzian, Angga. 2012. Pompa Aksial. http://anggafauzian.blogspot.com /2012/05/pompa-aksial.html. Diakses pada tanggal 6 Maret 2015.

Sudirman. 2014. Pompa Aksial. http://sudirman04.blogspot.com/ 2014/12/pompa-axial_13.html. Diakses 6 Maret 2015.

2

Makalah Pompa Aksial | 28

_1489822862.unknown

_1489822864.unknown

_1489822865.unknown

_1489822863.unknown

_1489822861.unknown