POMPA TORAK Oleh : Sidiq Adhi Darmawan A. PENDAHULUAN Pompa adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memindahkan f luida incompressible ( tak mampu mampat ) dengan prinsip membangkitkan beda teka nan antara sisi masuk ( suction ) dengan sisi keluar ( discharge ), dalam mentra nsferkan fluida tersebut pompa membutuhkan sistem pemipaan sebagai sarana transp ortasinya. Berdasarkan prinsip kerjanya, pompa secara garis besar dibedakan menj adi dua macam yaitu : 1. Positif Displacement Pump ( Pompa Perpindahan Positif ) Prinsip kerjanya yaitu energi ditambahkan secara periodik oleh suatu gaya yang dikenakan pada satu atau lebih batas sistem yang dapat bergerak. Yang termasuk j enis pompa ini adalah : a. Pompa Torak ( Reciprocating Pump ) Gambar 1. Pompa Torak ( Reciprocating Pump ) b. Pompa Rotary Gambar 2. Pompa Rotary Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

c. Pompa Diafragma Gambar 3. Pompa Diafragma 2. Pompa Dinamik ( Non Positif Displacement ) Merupaka n pompa dengan ruang kerja yang tidak berubah ubah saat pompa bekerja. Energi ya ng diberikan kepada fluida adalah energi kecepatan, sehingga fluida yang berpind ah karena karena adanya perubahan kecepatan yang kemudian diubah lagi menjadi en ergi dinamis di dalam rumah pompa itu sendiri. Pada sisi keluar pompa terjadi pe nurunan kecepatan karena kecepatan ini diubah menjadi energi tekan Yang termasuk jenis pompa perpindahan non positif ini adalah pompa sentrifugal. Gambar 4. Pompa Sentrifugal Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

B. KOMPONEN POMPA TORAK Gambar 5. Komponen Pompa Torak Adapun komponen pada pompa torak antara lain : 1. Piston / plunger berfungsi untuk mengisap fluida ke dalam selinder dan menekann ya kembali keluar selinder. 2. Batang piston berfungsi sebagai penerus tenaga ge rak dari mesin ke piston. 3. Mur piston berfungsi untuk mengikat piston pada bat ang piston. 4. Ring / seal berfungsi untuk mencegah kebocoran fluida dari dalam selinder. 5. Selinder berfungsi sebagai tempat pergerakan piston dan tempat pena mpungan sementara fluida akibat langkah hisap sebelum dikeluarkan melalui katup buang. 6. Selinder liner berfungsi sebagai pelapis selinder bagian dalam yang ha rus mempunyai permukaan yang halus guna memperlancar gerak piston. 7. Packing be rfungsi sebagai pencegah kebocoran fluida dari dalam selinder. 8. Perapat packin g berfungsi sebagai penekan supaya packing tetap pada posisinya sewaktu batang p iston bergerak. 9. Katup Isap berfungsi untuk mengatur pemasukan dan penutupan f luida padasaat piston langkah isap 10. Katup buang berfungsi untuk mencegah kemb alinya fluida dari ruang outlet ke dalam selinder pada saat piston melakukkan la ngkah tekan. Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

C. PRINSIP KERJA POMPA TORAK ( RECIPROCATING PUMP ) Pada pompa torak ada yang te rdiri dari pompa torak kerja tunggal dan pompa torak kerja ganda. a. Pompa Torak Kerja Tunggal Pompa torak kerja tunggal ini, kerja piston hanya pada satu sisi saja sehingga disebut kerja tunggal. Dalam satu siklus operasi hanya terjadi sat u kali langkah isap dan satu kali langkah tekan. Torak memiliki kecepatan yang t idak tetap sehingga aliran pemompaan fluida menjadi tidak teratur. Pada awal dan akhir langkah piston yaitu pada titik mati, maka piston akan berhenti sebentar dan akan mempunya kecepatan tinggi pada bagian tengah langkah. Gambar 6. Pompa Torak Kerja Tunggal . Prinsip kerjanya pompa torak kerja tunggal sebagai berikut : Pada Langkah Isap Pada langkah isap yaitu torak bergerak menj auhi katup, sehingga tekanan di dalam selinder menjadi turun. Hal ini akan menye babkan perbedaan tekanan yang besar antara bagian di dalam selinder dengan bagia n luar selinder, sehingga memaksa katup isap terbuka dan zat cairan kemudian ter hisap masuk ke dalam selinder dikarenakan tekanan di dalam selinder lebih rendah daripada di luar selinder. Langkah Buang ( Tekan ) Apabila torak telah sampai p ada akhir langkah isap, maka torak akan melakukan langkah buang ( tekan ), yaitu torak mulai bergerak menuju katup dan menyebabkan katup isap menutup kembali, z at cair yang telah masuk selinder tadi akan di dorong torak menuju ke katup buan g. Akibat dari langkah buang itu menyebabkan tekanan di Sidiq Adhi Darmawan Univ ersitas Sebelas Maret

dalam selinder menjadi naik, sehingga mampu memaksa katup buang untuk terbuka. S elanjutnya zat cair akan mengalir ke luar selinder melalui katup buang dengan do rongan torak yang menuju katup sampai akhir langkah buang. Langkah isap dan buan g tersebut akan terjadi secara terus menerus selama pompa beroperasi. b. Pompa Torak Kerja Ganda Pada pompa torak kerja ganda ini memiliki satu buah p iston, satu silinder, dua katup isap dan dua katup buang. Pada operasinya setiap langkah piston melakukan penghisapan dan penekanan fluida. Pada langkah mundur, sisi bagian kiri piston akan menekan fluida ke outlet ( katup buang ), sedangka n pada sisi bagian kanan piston akan menghisap fluida dari sisi inlet ( katup is ap ), dan begitupula sebaliknya apabila piston melakukan langkah maju. Karena ke dua sisi piston bekerja secara bersamaan maka disebut kerja ganda yang menghasil kan aliran fluida merata dengan kapasitas yang lebih kontinue, teratur dan lebih besar dari pada pompa kerja tunggal. Gambar 6. Pompa Kerja Ganda Secara jelas sistem kerjanya sebagai berikut : Pisto n bergerak mundur / kekiri - Katup buang sisi kanan piston tertutup rapat, sedan gkan katup buang sisi kiri piston terbuka sehingga fluida bagian kiri piston men uju ke ruang outlet dan keluar melalui pipa penyalur. - Katup isap kiri tertutup rapat, sedangkan tekanan di ruang selinder kanan menurun sehingga terjadi isapan dan membuat katup isap kanan terbuka kemudian fl uida mengalir masuk ke selinder bagian kanan piston. Sidiq Adhi Darmawan Univers itas Sebelas Maret

Piston bergerak maju/ kekanan, - Katup buang kiri selinder tertutup rapat, sedan gkan tekanan ruang bagian kanan selinder meningkat membuat katup buang kanan ter buka sehingga fluida mengalir ke ruang outlet dan keluar pompa melalui pipa peny alur. - Katup isap kanan tertutup rapat, sedangkan tekanan ruang selinder kiri m enurun sehingga terjadi isapan membuat katup isap kiri terbuka dan fluida masuk ke ruang selinder bagian kiri piston, dan selanjutnya piston bergerak mundur maj u secara berkelanjutan. D. APLIKASI POMPA TORAK Pompa torak biasanya digunakan untuk penanganan sistem y ang membutuhkan tekanan besar ( head yang besar ) dan kapasitas yang rendah. Sal ah satu pengaplikasian pompa torak pada F. DASAR PERHITUNGAN POMPA TORAK F.1 Perhitungan Kapasitas 1. Pompa Torak Kerja Tunggal Pompa torak kerja tunggal ini, kerja piston hanya pada satu sisi saja se hingga disebut kerja tunggal. Dalam satu siklus operasi hanya terjadi satu kali langkah isap dan satu kali langkah tekan. Torak memiliki kecepatan yang tidak te tap sehingga aliran pemompaan fluida menjadi tidak teratur. Oleh karena itu volume fluida yang dialirkan dapat dihitung dengan rumus : Volum e : = 4 . 2 .

( m3 ) Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

Bila pompa digerakkan oleh penggerak mula yang mempunyai jumlah putaran n maka kap asitas teoritis fluida yang dihasilkan sebesar : Kapasitas teoritis: = = 4 . 2 . .

( m3/menit ) atau ( m3/detik) . 2 . . 240

Karena adanya kebocoran, gesekan, sudut mati, dan kavitasi maka timbul kerugian volume, jadi kapasitas sesungguhnya disebut kapasitas efektik. Kapasitas efektif dirumuskan : = . Dimana : Q = Kapasitas teoritis pompa Qe = Kapasitas efektif p = Diameter piston / plunger S = Langkah gerak piston n = Putaran mesin penggerak ( m3/detik) ( m3/detik) (m) (m) ( rpm ) (%) v = Efisiensi volumetrik 2. Pompa Torak Kerja Ganda Pada pompa torak kerja ganda ini memiliki satu buah p iston, satu silinder, dua katup isap dan dua katup buang. Pada operasinya setiap langkah piston melakukan penghisapan dan penekanan fluida. Pada langkah mundur, sisi bagian kiri piston akan menekan fluida ke outlet ( katup buang ), sedangka n pada sisi bagian kanan piston akan menghisap fluida dari sisi inlet ( katup is ap ), dan begitupula sebaliknya apabila piston melakukan langkah maju. Karena ke dua sisi piston bekerja secara bersamaan maka disebut kerja ganda yang menghasil kan aliran fluida merata dengan kapasitas yang lebih kontinue, teratur dan lebih besar dari pada pompa kerja tunggal. Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

Dalam satu siklus operasi, volume fluida yang dialirkan ke outlet adalah : Volum e langkah maju Volume langkah mundur = = 4 4 . 4 2 . . 2 . 2 .

( m3 ) .

( m3 )

Bila pompa digerakkan oleh mesin yang mempunyai putaran n, maka kapasitas pompa : Kapasitas langkah maju = 4 4 . 2 . . . ( 2 2 ). .

( m3/menit) ( m3/menit) Kapasitas langkah mundur = = + =

Jadi kapasitas teoritis pompa torak kerja ganda : 4 . (2 2 2 ). . .(2 2 2 ). . ( m3/menit) atau = ( m3/detik) 240

Karena adanya kebocoran, gesekan, sudut mati, dan kavitasi maka timbul kerugian volume, jadi kapasitas sesungguhnya disebut kapasitas efektik. Kapasitas efektif dirumuskan : = . Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

Dimana : Q = Kapasitas teoritis pompa Qe = Kapasitas efektif pompa D = Diameter selinder d = Diameter piston / plunger ( m3/detik) ( m3/detik) (m) (m) (m) ( rpm ) (%) S = Langkah gerak piston n = Putaran mesin penggerak v = Efisiensi volumetrik 3. Pompa Differensial Pompa diferensial ini merupakan gabungan antara pompa kerj a tunggal dan pompa kerja ganda, dimana aliran fluida ( kapasitas ) lebih stabil sama seperti pompa kerja tunggal. Perhitungan Kapasitas berdasarkan prinsip kerjanya : Piston Bergerak Ke Kanan a. Ruang kiri piston terjadi pengisapan fluida, volume fluida yang terhisap ,asuk ke dalam selinder sebesar : = 4 . 2 .

( m3 ) Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

b. Ruang kanan piston terjadi penekanan sehingga volume fluida yang mengalir kel uar sebesar : = = 4 . 4 . 2 . 2 .

( m3 ) Piston Bergerak ke Kiri a. Fluida di ruang kiri piston ditekan sehingga mengalir ke ruang piston bagian kanan dan sebagian keluar pompa. Besarnya volumr fluida yang tertekan yaitu : = 4 . 2 .

( m3 ) Volume fluida yang masuk ke ruang kanan sebesar : 4 . 4 . 2 . 2 . = =

( m3 ) b. Volume keluar pompa sebesar : 4 . 2 . = =

( m3 ) Dalam satu siklus gerak piston, volume fluida yang keluar pompa adalah : 4 4 . 2 . 4 . 2 . + = +

4 . . 2 . 2 . ( m3 )

Bila putaran mesin penggerak adalah n maka kapasitas pompa diferensial sama dengan kapasitas pompa torak kerja tunggal yaitu sebesar : Kapasitas teoritis pompa de ferensial : Kapasitas efektif pompa deferensial : Dimana : Q = Kapasitas teoriti s pompa Qe = Kapasitas efektif pompa D = Diameter piston / plunger S = Langkah g erak piston n v = Putaran mesin penggerak = Efisiensi volumetrik ( m3/detik) ( m3/ detik) (m) (m) ( rpm ) (%) =

.

2 .

.

240

( m3/detik) ( m3/detik) = .

Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret

Daya Pompa Torak Dalam proses pemindahan fluida maka dibutuhkan suatu usaha baik secara manual maupun dengan menggunakan permesinan. Usaha adalah merupakan perk alian gaya dan jarak yang dapat dirumuskan sebagai berikut : U = F x S = G x Ht Dimana : G adalah gaya berat fluida, G = V . . g (N) Ht adalah tinggi total dan sering dikenal dengan Hman = H + Hl puan melakukan usaha setiap detik yang dirumuskan : = . = . = . . .( + ) Daya adalah kemam

( watt ) Kapasitas = . , dengan mensubtitusikan harga kapasitas pompa torak kerja tunggal dan ganda ke persamaan di atas maka di dapatkan daya pompa torak sebagai berikut : Daya Pompa Tunggal : = . 2 . . . . .( + ) 240 ( watt ) Daya Pompa Ganda : . (2 ). . 2 2 ( watt ) Karena adanya faktor gesekan antara komponen pompa maka daya yang dibutuhkan unt uk menggerakkan pompa disebut daya penggerak pompa. Besarnya daya penggerak pomp a : = N = Daya pompa torak ( watt ) ( watt ) (m) (m) Dimana : Ne = Daya penggerak pompa D d = Diameter piston / plunger = Diameter batang pist on Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret . . .( + ) = 240

Sidiq Adhi Darmawan Universitas Sebelas Maret